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新聞詳情
2019/3/10
專家分析黑水調(diào)節(jié)角閥門知識(shí) 最初對(duì)FV-1405的改造采用了FISHER公司的657/40-3”ET籠式閥,閥體采用CFSMSSTCast材質(zhì),閥內(nèi)件采用17-4PHSST及416SST材質(zhì),運(yùn)行效果良好,有效地降低了氣蝕并消除了振動(dòng),無故障運(yùn)行時(shí)間達(dá)到了4個(gè)月以上。通過對(duì)閥內(nèi)件的仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn),仍有少量氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。換句話說,閥籠對(duì)流體在通過節(jié)流口之前,對(duì)流體能量的消耗能力不夠。在流體收縮斷面,部分流體的壓力仍低于工作溫度下的飽和蒸汽壓。
在1406-3泵和1406-4泵項(xiàng)目上,回流閥采用雙層籠式閥,分階段地壓力降使閃蒸受到抑制,由于控制了流體的運(yùn)動(dòng)速率及減輕了流體的沖撞,調(diào)節(jié)角閥內(nèi)部構(gòu)件的壽命大大延長,流關(guān)式的結(jié)構(gòu)不但消除固體顆粒的危害,而且使閥門關(guān)閉更加嚴(yán)密。目前,F(xiàn)V-1404A調(diào)節(jié)閥、FV-1404B調(diào)節(jié)閥的無故障運(yùn)行周期至少在一年以上。
上海閥門廠技術(shù)專家為了試生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行,采取了兩項(xiàng)措施:一是向日本宇部公司索賠同型號(hào)同規(guī)格的灰水調(diào)節(jié)閥。二是對(duì)蝕壞的閥體采用超低碳不銹鋼焊條對(duì)閥體內(nèi)壁實(shí)施大面積堆焊,以最短的時(shí)間復(fù)位。經(jīng)過搶修之后繼續(xù)使用的這兩臺(tái)調(diào)節(jié)角閥,由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴(yán)重蝕壞,失去了調(diào)節(jié)作用,只能作為連通管道使用。
第一,黑水調(diào)節(jié)角閥腐蝕與氣蝕的原因分析
造成FV-1404和FV-1405灰水調(diào)節(jié)角閥損壞的原因主要有兩個(gè),第一是腐蝕,第二是氣蝕。通過調(diào)節(jié)角閥的介質(zhì)是含有細(xì)灰的灰水,工作壓力7.4MPa,壓差7.26MPa,調(diào)節(jié)角閥出口壓力0.14MPa,介質(zhì)溫度為11O℃,灰水通過調(diào)節(jié)角閥恰恰處于這一溫度下的飽和蒸汽壓力附近(0.15MPa),經(jīng)過節(jié)流后閃蒸流體,在壓力恢復(fù)區(qū)氣泡炸裂,釋放出強(qiáng)大的能量氣蝕了閥體的內(nèi)壁。
另外,洗滌水呈堿性,pH值為9.0~9.6。而原設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)閥鑄件閥體的材料是ASTMA217Gr-WC9,屬于一種合金結(jié)構(gòu)鋼的鑄件形式,相當(dāng)于國產(chǎn)鋼的ZG15CrMo1V鋼號(hào),是非耐酸鋼,對(duì)堿性介質(zhì)缺乏足夠的耐蝕能力,因此導(dǎo)致了閥體及內(nèi)件的快速腐蝕。
第二,黑水調(diào)節(jié)角閥操作產(chǎn)生振蕩
研究FV-1404、FV-1405的腐蝕與氣蝕現(xiàn)象與操作過程中產(chǎn)生振蕩的問題,對(duì)后來新增P-1406的3號(hào)、4號(hào)泵出口回流閥的選型有很好的指導(dǎo)意義。
1)消防水泵設(shè)計(jì)條件
工藝介質(zhì):灰水;
最大流量:85m3/h;
工作溫度:110℃;
上游壓力:7.4MPa;
下游壓力:0.14MPa;
閥關(guān)壓差:8.9MPa;
比重:0.950;
原設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥型號(hào):37-21125(執(zhí)行機(jī)構(gòu)隔膜的有效直徑為De=33cm,氣關(guān)閥);形式:GLOBE閥,非平衡柱塞型閥內(nèi)件,4B×1-1/2:供氣壓力:250kPa;流向:流開。
2)黑水調(diào)節(jié)閥有效輸出力計(jì)算
執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力與作用于閥內(nèi)件的最大不平衡力的計(jì)算如下。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大輸出力Fmax:
Fmax=Ae•(Pe–Po–Pt–Pf)•10-4•103
=(33)2/4•π•[(250-20)-20-80-15]•10-4•103
=9830.95(N)
式中Ae——表示隔膜的有效面積(m3);
Pe——表示供氣壓力(kPa);
Po——彈簧啟動(dòng)壓力(kPa);
Pt——彈簧范圍(kPa);
Pf——填料摩擦力的等效壓力損失;
氣源管路及閥門定位器壓力損失不計(jì)。閥關(guān)壓差下的最大不平衡力Ft:
Ft=π/4•(dg2•△Pmax+ds2•P2)•10-4•103
=π/4•[(3.8)2•(8.9×103-0.14×103)+(1.3)2×0.14×103]•10-4•103
=9948.40(N)
式中dg——閥座通徑(cm);
ds——閥桿直徑(cm)。
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根據(jù)計(jì)算,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有效輸出力Fe為:
Fe=F-Ft
=9830.95-9948.40
=-117.45(N)
根據(jù)計(jì)算,有效輸出力為負(fù)值,其結(jié)果是由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力的不足,產(chǎn)生閥位上下振蕩。
第三,解決問題的辦法
1)提高閥門定位器的供氣壓力
為了消除閥位上下振蕩,在沒有對(duì)調(diào)節(jié)角閥實(shí)施改造的情況下,唯一的辦法是提高閥門定位器的供氣壓力,以達(dá)到提高輸出力的目的。所以,將供氣壓力提高到280kPa(凈提高量為30kPa)。此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力為:
F'=F+30×104×103•Ae
=9830.95+30×10-4×103×(33)2/4•π
=12395.545(N)
因?yàn)閨F'|>|Ft|,所以閥位不會(huì)產(chǎn)生振蕩。
2)回流調(diào)節(jié)角閥的技術(shù)改造
通過對(duì)FV-1404和FV-1405運(yùn)行狀況的論證分析,再根據(jù)計(jì)算得出的結(jié)果,可以得出原設(shè)計(jì)對(duì)FV-1404和FV-1405調(diào)節(jié)角閥選型錯(cuò)誤的結(jié)論。為了增強(qiáng)其抵抗氣蝕與腐蝕的能力,提高調(diào)節(jié)質(zhì)量與可靠性,必須實(shí)施技術(shù)改造。
籠式調(diào)節(jié)角閥,是專門針對(duì)存在氣蝕與噪聲的工況而設(shè)計(jì)的一種調(diào)節(jié)角閥。采用平衡型閥內(nèi)件的籠式閥,不僅能夠有效地克服靜態(tài)與動(dòng)態(tài)不平衡力,而且通過對(duì)閥籠的巧妙設(shè)計(jì),可以把高壓差流體攜帶的能量,分級(jí)降低或抵消在籠內(nèi),減少或消滅閃蒸與氣蝕產(chǎn)生的條件。除此之外,合理選擇閥體及閥內(nèi)件材料,達(dá)到耐蝕的目的。
在1406-3泵和1406-4泵項(xiàng)目上,回流閥采用雙層籠式閥,分階段地壓力降使閃蒸受到抑制,由于控制了流體的運(yùn)動(dòng)速率及減輕了流體的沖撞,調(diào)節(jié)角閥內(nèi)部構(gòu)件的壽命大大延長,流關(guān)式的結(jié)構(gòu)不但消除固體顆粒的危害,而且使閥門關(guān)閉更加嚴(yán)密。目前,F(xiàn)V-1404A調(diào)節(jié)閥、FV-1404B調(diào)節(jié)閥的無故障運(yùn)行周期至少在一年以上。
上海閥門廠技術(shù)專家為了試生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行,采取了兩項(xiàng)措施:一是向日本宇部公司索賠同型號(hào)同規(guī)格的灰水調(diào)節(jié)閥。二是對(duì)蝕壞的閥體采用超低碳不銹鋼焊條對(duì)閥體內(nèi)壁實(shí)施大面積堆焊,以最短的時(shí)間復(fù)位。經(jīng)過搶修之后繼續(xù)使用的這兩臺(tái)調(diào)節(jié)角閥,由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴(yán)重蝕壞,失去了調(diào)節(jié)作用,只能作為連通管道使用。
第一,黑水調(diào)節(jié)角閥腐蝕與氣蝕的原因分析
造成FV-1404和FV-1405灰水調(diào)節(jié)角閥損壞的原因主要有兩個(gè),第一是腐蝕,第二是氣蝕。通過調(diào)節(jié)角閥的介質(zhì)是含有細(xì)灰的灰水,工作壓力7.4MPa,壓差7.26MPa,調(diào)節(jié)角閥出口壓力0.14MPa,介質(zhì)溫度為11O℃,灰水通過調(diào)節(jié)角閥恰恰處于這一溫度下的飽和蒸汽壓力附近(0.15MPa),經(jīng)過節(jié)流后閃蒸流體,在壓力恢復(fù)區(qū)氣泡炸裂,釋放出強(qiáng)大的能量氣蝕了閥體的內(nèi)壁。
另外,洗滌水呈堿性,pH值為9.0~9.6。而原設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)閥鑄件閥體的材料是ASTMA217Gr-WC9,屬于一種合金結(jié)構(gòu)鋼的鑄件形式,相當(dāng)于國產(chǎn)鋼的ZG15CrMo1V鋼號(hào),是非耐酸鋼,對(duì)堿性介質(zhì)缺乏足夠的耐蝕能力,因此導(dǎo)致了閥體及內(nèi)件的快速腐蝕。
第二,黑水調(diào)節(jié)角閥操作產(chǎn)生振蕩
研究FV-1404、FV-1405的腐蝕與氣蝕現(xiàn)象與操作過程中產(chǎn)生振蕩的問題,對(duì)后來新增P-1406的3號(hào)、4號(hào)泵出口回流閥的選型有很好的指導(dǎo)意義。
1)消防水泵設(shè)計(jì)條件
工藝介質(zhì):灰水;
最大流量:85m3/h;
工作溫度:110℃;
上游壓力:7.4MPa;
下游壓力:0.14MPa;
閥關(guān)壓差:8.9MPa;
比重:0.950;
原設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥型號(hào):37-21125(執(zhí)行機(jī)構(gòu)隔膜的有效直徑為De=33cm,氣關(guān)閥);形式:GLOBE閥,非平衡柱塞型閥內(nèi)件,4B×1-1/2:供氣壓力:250kPa;流向:流開。
2)黑水調(diào)節(jié)閥有效輸出力計(jì)算
執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力與作用于閥內(nèi)件的最大不平衡力的計(jì)算如下。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大輸出力Fmax:
Fmax=Ae•(Pe–Po–Pt–Pf)•10-4•103
=(33)2/4•π•[(250-20)-20-80-15]•10-4•103
=9830.95(N)
式中Ae——表示隔膜的有效面積(m3);
Pe——表示供氣壓力(kPa);
Po——彈簧啟動(dòng)壓力(kPa);
Pt——彈簧范圍(kPa);
Pf——填料摩擦力的等效壓力損失;
氣源管路及閥門定位器壓力損失不計(jì)。閥關(guān)壓差下的最大不平衡力Ft:
Ft=π/4•(dg2•△Pmax+ds2•P2)•10-4•103
=π/4•[(3.8)2•(8.9×103-0.14×103)+(1.3)2×0.14×103]•10-4•103
=9948.40(N)
式中dg——閥座通徑(cm);
ds——閥桿直徑(cm)。
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根據(jù)計(jì)算,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有效輸出力Fe為:
Fe=F-Ft
=9830.95-9948.40
=-117.45(N)
根據(jù)計(jì)算,有效輸出力為負(fù)值,其結(jié)果是由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力的不足,產(chǎn)生閥位上下振蕩。
第三,解決問題的辦法
1)提高閥門定位器的供氣壓力
為了消除閥位上下振蕩,在沒有對(duì)調(diào)節(jié)角閥實(shí)施改造的情況下,唯一的辦法是提高閥門定位器的供氣壓力,以達(dá)到提高輸出力的目的。所以,將供氣壓力提高到280kPa(凈提高量為30kPa)。此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力為:
F'=F+30×104×103•Ae
=9830.95+30×10-4×103×(33)2/4•π
=12395.545(N)
因?yàn)閨F'|>|Ft|,所以閥位不會(huì)產(chǎn)生振蕩。
2)回流調(diào)節(jié)角閥的技術(shù)改造
通過對(duì)FV-1404和FV-1405運(yùn)行狀況的論證分析,再根據(jù)計(jì)算得出的結(jié)果,可以得出原設(shè)計(jì)對(duì)FV-1404和FV-1405調(diào)節(jié)角閥選型錯(cuò)誤的結(jié)論。為了增強(qiáng)其抵抗氣蝕與腐蝕的能力,提高調(diào)節(jié)質(zhì)量與可靠性,必須實(shí)施技術(shù)改造。
籠式調(diào)節(jié)角閥,是專門針對(duì)存在氣蝕與噪聲的工況而設(shè)計(jì)的一種調(diào)節(jié)角閥。采用平衡型閥內(nèi)件的籠式閥,不僅能夠有效地克服靜態(tài)與動(dòng)態(tài)不平衡力,而且通過對(duì)閥籠的巧妙設(shè)計(jì),可以把高壓差流體攜帶的能量,分級(jí)降低或抵消在籠內(nèi),減少或消滅閃蒸與氣蝕產(chǎn)生的條件。除此之外,合理選擇閥體及閥內(nèi)件材料,達(dá)到耐蝕的目的。
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