蒸汽管网放空阀技术改造.pdf

第 5 O卷第 4期 2 0 1 4 年 8 月 石油化工自动化 AUTOMAT1 0N I N PE TRO- CHEMI CAL I NDUS TRY V0 1 ． O ，No ． 4 Au g，2 0 1 4 蒸汽管 网放空阀技术改造 蒋化勇， 赵艳波， 束金洪 ， 张庆忠， 苗同立 兖矿新疆煤化工有限公司， 乌鲁木齐 8 3 0 0 1 1 摘 要 针对 9 ． 8 M P a 蒸汽管网放空阀使用过程中出现的喘振、 泄漏现象， 对阀门泄漏及喘振原因进行分析， 发现阀盖自密封及 阀座密封结构是引起阀门故障的主要原因， 通过对阀芯密封环和阀盖自密封结构进行技术改造， 使在此工况下的阀门结构更趋 合理。经投用后， 放空阀运行稳定， 无喘振、 泄漏现象， 达到了预期效果 关键 词 蒸汽管网放空阀先导阀芯喘振零泄漏 中图分类号 T Q 0 5 5 ． 8 1 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 4 0 4 0 0 8 2 ～ 0 3 兖矿新疆煤化工有 限公 司公用工程热 电装置 中 9 ． 8 MP a 蒸汽主要用来为热 电 2台 2 ． 5 MW 汽 轮发 电机组和 1台 8 1 O M。 空分压缩机组汽轮 机提供动力。2台 9 ． 8 MP a 蒸汽管网放空阀分别 在空分压缩机组汽轮机冲转过程 中起压力调节 的 作用和紧急停车时起快开放空泄压的作用， 对空分 压缩机组 的安全运行至关重要 。 在空分压缩机组试车期间， 这 2台阀门先后 出 现喘振、 泄漏等现象， 影响到空分压缩机组无法冲 转开车以及后续系统化工装置的运行。 1 改造前放空阀状况 1 ． 1 阀门故障现象 阀门的喘振区域在阀门开度 的 1 5 ～3 0 9 ／ 6 。 随着喘振时间的增加 ， 喘振区域越来越大， 达到开 度的 1 5 ～7 5 9 ／ 6 ， 内漏量也 随之越来越大 ， 导致 阀 门出现了卡塞现象。 1 ． 2 故障原因分析 1 ． 2 ． 1 阀门泄漏原因 1 由于阀门工况比较恶劣 ， 介质为 9 ． 8 MP a ， 5 4 5℃的高温高压过热蒸汽 ， 阀门开启 时放空 ， 前 后压差为 9 ． 8 MP a ， 对 阀座密封环、 阀芯与阀座的 密封面、 阀芯与 内套筒之间 的冲刷严重 ， 使各密封 面以及滑动部件受到损坏 ， 产生 内漏 。 2 正常工况下 ， 2台阀 门处在关 闭状态 。试 车期间， 空分压缩机组频繁冲转、 跳车， 对阀门使用 频繁 ， 放空时间长， 加重了对阀门的冲刷。 3 阀座密封环是通过填料压紧的， 当阀座密 封环受到冲刷， 造成填料松动， 再加上阀门喘振来 回冲击， 致使阀杆填料泄漏， 同时使内套筒在阀腔 内产生一定的间隙， 内套筒与阀座之间松动， 阀座 密封不严 ， 产生 内漏 。 1 ． 2 ． 2 阀门喘振原因 通过对 阀门泄漏原因的分析， 可 以看出由于阀 座密封环无法压紧导致 内套筒在 阀腔 内产生一定 的间隙， 是导致阀门泄漏 的主要原因。由于高压差 的介质侧向作用在阀芯上 ， 会产生一定的偏 向力 ， 加上阀芯金属环使用的是活塞环结构 ， 导致阀芯金 属环与内套筒内壁之间产生很大的摩擦力， 从而在 阀门动作过程中， 阀芯有带动内套筒活动的趋势 ， 加上内套筒是靠填料压 紧的， 压 紧力不足， 因此导 致了内套筒的活动间隙。在小开度下 ， 由于阻塞流 严重 ， 压力不稳定 ， 这种现象更加明显 ， 因此导致了 阀门的喘振现象 。 2 改造方案 2 ， 1 阀芯金属环改造 由原来的涨环改造成对开环结构 ， 厚度方向和 阀芯槽保留间隙 只考虑热膨胀 即可 ， 材料继续使 用 I n c o n e l X～ 7 5 0 合金。采用对开环结构 ， 能够避 免涨环结构因安装问题引起的形变 ， 同时能够避免 涨开环结构因高压蒸汽的冲刷引起的弹性形变对 内套筒的摩擦 。 2 ． 2 密封形式改造 通过对阀门喘振及泄漏原因的分析 ， 可以发现 阀门的密封形式是 阀门喘振的最主要 的原 因， 因 此 ， 密封形式的改造是阀门改造 的关键。取消 四分 环结构， 由原来的提升外套筒预紧， 改为由上阀盖 直接压紧的形式 如图 1所示 。这样 ， 不仅阀盖 自 密封环能够压紧 ， 同时 ， 外套筒通过 内套筒压环压 紧内套筒 ， 内套筒再通过阀座压紧阀座密封环 ， 使 得 内、 外套筒 ， 阀座及阀座密封环层层压紧 ， 从根本 上消除了原来 的密封形式引起 的阀内件松动的现 象 ， 避免了阀门产生喘振 。 稿件收到 日期 2 0 1 40 3 1 3 ， 修改稿收到 日期2 0 1 4 0 6 1 0 。 作者简介 蒋化勇 1 9 7 2 ， 男， 山东邹城人， 现就职于兖矿新疆煤 化工有限公司 ， 主要从事化工仪表技术管理工作 ， 任工程师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 期 蒋化勇等．蒸汽管网放空阀技术改造 8 3 外 套 环 图 1 阀盖 自密封 结构 示意 2 ． 3 大阀芯改造 大阀芯外圆在 阀芯金属环和 阀芯密封 面处设 计 1 个大的环形槽 如图 2所示 ， 增大介质进入到 阀芯与套筒之间的面积 ， 从而快速地使介质在阀芯 槽内平衡 ， 减少了高速介质对 阀芯的冲击 ， 从 而降 低了阀芯的振动和侧向不平衡力 ， 减少了对阀芯金 属环与套筒内壁 的摩擦和破坏。并且 阀芯底部从 原来的直接过渡改造成调节曲线设计， 这样在同样 放空量情况下 ， 提高 了大 阀芯的开度 ， 提高了调节 稳定性 ， 避免了出现喘振现象 ， 尤其是在小流量放 空的情况下。 l薹 奄 ／ _／ ． ＼． 二 ； _i 图 2大 阀芯 改造 示意 2 ． 4阀座结构改造 在阀座底部设计 1个密封环槽 如图 3所示 ， 使得密封环放人阀座后 ， 有很好的外径导 向， 避免 了阀座密封环在装配和使用过程中的径向窜动， 从 而避免出现了阀座密封环处 的泄漏 ； 另外 ， 由于有 了阀座的保护， 减少了介质对密封环的直接冲刷和 破坏， 从而延长了阀座密封环的使用寿命。 2 ． 5 执行机构改造 2 台放空阀通过气路改造， 其中一台继续使用 气动执行机构， 以便能够实现快开功能， 另一台只 保留阀门的调节功能。为保证阀门的精确定位， 避 免 因气动元件引起 的喘振现象 ， 选用 电动执 行机 构 ， 以满足放空阀压力调节 的需要。 外套筒 内套筒 改造前 改造后 图 3 阀座结 构改造 示 意 3 改造实施情况 空分 2台放空 阀改造后 ， 自 2 0 1 3年 1月投用 以来 ， 2台放空阀调节灵活 、 运行稳定 ， 喘振现象 消 失 ， 并且关闭时零泄漏 ， 保证 了空分系统的顺利 冲 转和长周期安全 、 稳定运行 。 4 经济效益 空分装置作为整套煤化工装置的关键装置 ， 是 各化工装置安全生产 的保证。空分 2台放空 阀的 安全稳定运行 ， 保证了空分装置的长周期安全稳定 运转， 带来了巨大的经济价值并保证了整套煤化工 装置的试车顺利进行 ， 并实现了该公司6 0 0 k t ／ a 醇 氨联产项 目稳产 、 达产的 目标 ， 创造了 1 2 6 0 t ／ d甲 醇 ， 1 7 0 0 t ／ d尿素的记录 。 参考文献 [ 1 ] 陆培文． 实用阀门设计手册[ M] ． 2 版． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 7 ． [ 2 ] 郭树才． 煤化工工艺学[ M] ． 2版． 北京化学 工业 出版 社 ， 2 O l O ． [ 3 ] 上海工业 自动化仪表研究所． G B ／ T 4 2 1 3 2 0 0 8气动调节 阀2 s J ． 北京 中国标准出版社， 2 0 0 8 ． [ 4 ] 机械科学研究院， 扬州 弹簧有 限公 司， 扬州大学． G B ／ T 1 9 7 2 --2 0 0 5碟形弹簧[ S ] ． 北京 中国标准出版社， 2 0 0 5 ． [ 5 ] 机械电子工业部合肥通用机械研究所． J B ／ T 6 4 3 8 2 o 1 1 阀 门密封面等离子弧堆焊技术要求 [ S ] ． 北 京 机械工业 出版 社 ， 2 0 1 1 ． r 6] 宝 山钢铁股份有 限公司特 殊钢分公 司 ， 冶 金工业信 息标 准 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 4 石油化工 自动化 第 5 O卷 中达 电通混合拼接大屏幕 系统解决方案 应用于 中浩化工中央控制室 中达电通 DL P， L C D混合拼接大屏幕系统解决方案应用于中浩化工有限公司某煤化工项 目中。在安装数字化仪表墙 显示系统基本完成后， 用户又决定进行扩容 。中达电通再次根据用户场地环境及信号显示扩展要求， 增加了 2行 1 o列 8 0英寸 1 i n 2 ． 5 4 c m D L P单元， 最终提供了由中问2行l 9 列 8 0英寸 L E D光源 D L P大屏幕拼接显示屏及两侧 3 行 3 列 5 5英寸超窄边 L C D拼接显示屏组成的 D I P ， L C D混合拼接显示屏系统设计方案， 仍按照原角度进行弧形拼接设计安 装， 同时对多屏图像拼接控制器的信号输入输出进行了扩展， 其余 L C D拼接显示屏系统安装在另一调度室。前期已供货 的设备全部得到充分利用， 在没有大的设备更换的基础上圆满实现了系统扩容 ， 很好地保护了用户的前期投资。 该项 目中， 数字化仪表墙显示系统全套选择高清设备， 其中显示单元 D VS 一8 O系列的物理分辨率 1 4 0 0 1 0 5 0 ， 工作 分辨率支持 1 9 2 0 1 2 0 0 ， 一5 5 8 8液晶单元物理分辨率 1 9 2 0 1 0 8 0 ， 多屏图像拼接控制器输入输出分辨率均支持 1 9 2 0 1 2 0 0 。D V S --8 0系列 DL P显示单元采用了最新的 3 6阵列式 L E D光源冗余备份技术， 不仅大幅提升光机亮度， 而且当其中某一个灯泡发生故障时， 其余 L E D灯泡仍然能够正常输出， 不会影响单元正常显示。投影光机具有整屏亮度 与色彩 自 动平衡调整功能， 通过亮度优化控制功能， 可轻松实现单元之间亮度色彩均匀性匹配， 确保拼接大屏幕长期运行 时各单元亮度及色彩的一致性。投影单元提供热冗余电源及热插拔式图像处理板卡， 光源也可以现场更换， 具备较强的快 捷维护性。L W--5 5 8 8系列液晶单元采用 A级优质液晶面板 ， 超窄边无缝拼接设计， 物理拼缝 5 ． 3 rai n ， 达到业界领先。同 时中达电通 L W 液晶拼接的模块化铝合金安装支架技术优势， 在本项 目扩容时得到了很好体现， 在将原规划中的两组 3 4 和 2 组 3 2拼接屏改拼成现在的2组 3 3 和 1组 3 6拼接屏时， 几套原安装支架直接重新组合连接， 不需要更换新的安 装支架， 即便利又节约用户投资。 该项 目所使用的多屏图像拼接控制器 Vi s i o n C O N图像控制器， 采用信号处理与桌面显示分离技术， 视频／ 计算机信号 采用全硬件后端处理技术， 具有超强信号处理显示能力， 可对输人图像信息实时处理， 保证图像清晰流畅显示。同时具有 高可靠性和高维护性的特点， 信号处理板卡均可以支持在不停机的状态下进行带 电热插拔 ， 更换后无需任何设置 ， 就可以 恢复到原来正常的工作状态。电源风扇采用 1 1 冗余配置。系统采用 Vi s i o n D WC S大屏控制管理软件， 可通过网络对风 扇、 电源、 机箱温度、 各信号处理板卡的工作状态进行监视显示和管理。 整套数字化仪表墙显示系统设备均采用工业级专业设计， 具有高度稳定性和可靠性， 支持全天候 7 2 4小时连续工 作。 中达电通股份有限公司 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m