閘閥的常見故障分析與改進(jìn)措施

1、概述

　　閘閥以其耐壓、耐溫(高低溫) 、耐腐蝕(多種材料配置) 、具備雙向密封功能、耐磨損和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各類工業(yè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的開啟與關(guān)閉,為系統(tǒng)的穩(wěn)定與控制發(fā)揮了重要的作用。

2、分類

　　以國(guó)產(chǎn)常見標(biāo)準(zhǔn)的明桿閘閥的閘板形式分類(新結(jié)構(gòu)未列入) ,其主要有Z40、Z41、Z42和Z44等結(jié)構(gòu)(圖1) 。用戶選型時(shí)應(yīng)以工況要求為原則,參考選擇合適型號(hào)。并在安裝、調(diào)試和維護(hù)等方面規(guī)范操作,以避免或杜絕事故的發(fā)生。

( a) Z40型楔式彈性板閘閥　( b) Z41型平行式單閘板閘閥　( c) Z41型楔式單閘板閘閥( d) Z42型楔式雙閘板閘閥　( e) Z44型平行式雙閘板閘閥

圖1　閘閥的常見結(jié)構(gòu)

3、常見事故

3.1、閥桿斷裂或變形

(1)斷裂

　　閥桿斷裂一般發(fā)生在上下螺紋根部,此處截面積最小,易出現(xiàn)應(yīng)力集中及超標(biāo)現(xiàn)象。尤其當(dāng)工作條件較大地偏離設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)。如某電廠曾多次發(fā)生DN175電動(dòng)閘閥開啟后閥桿梯型螺紋退刀槽處拉斷的事故。調(diào)查發(fā)現(xiàn),閥門的閥蓋預(yù)緊螺母松動(dòng),閥蓋上移,閥桿螺母卡住,顯然這是電裝行程調(diào)試過位,保護(hù)力矩過大引起的事故。

　　另一類閥桿斷裂事故則發(fā)生于開啟瞬間。表現(xiàn)為閘板尚未脫離閥座,閥桿即在上或下螺紋根部斷裂。其原因通常認(rèn)為是閘板卡住,這其實(shí)只是部分原因或次要原因。一個(gè)重要原因是閥體中腔關(guān)閉后的異常升壓,亦即閥門關(guān)閉后,封閉于上下游兩側(cè)密封面之間的中腔流體壓力遠(yuǎn)高于上游壓力的現(xiàn)象。

　　產(chǎn)生這種現(xiàn)象有兩種原因。其一中腔流體被上游流體加熱升溫發(fā)生膨脹,導(dǎo)致壓力劇烈升高。其二閘板關(guān)閉瞬間流體封閉于中腔,無(wú)法外流,中腔空間被閥桿進(jìn)一步擠壓,由于液體的可壓縮性十分有限,也會(huì)使壓力劇增,這一現(xiàn)象尤其易發(fā)生在發(fā)電廠的Z962類主給水閘閥上。同時(shí),其異常升壓一般會(huì)成幾何級(jí)數(shù)增加,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過閥桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)極限。

(2) 變形

　　閥桿彎曲一般出現(xiàn)在電動(dòng)閥門電裝調(diào)試不當(dāng)時(shí), 如關(guān)閉力矩過大又未設(shè)行程保護(hù)或失調(diào)等, 其對(duì)閥門的破壞非常大。

3.2、泄漏

(1) 外漏

　　閥門殼體一般采用鑄件加工。雖然鍛件可以代替鑄件用于高溫高壓工況, 但受工藝或成本的限制, 大規(guī)格殼體通常用鑄件制造。由于鑄件存在氣孔、夾渣、裂紋、縮松和疏松等大量缺陷, 這些缺陷在閥門的運(yùn)行中會(huì)隨時(shí)暴露, 成為威脅安全運(yùn)行的隱患。某電廠2007年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明, 閥門外漏事故中, 37%為殼體鑄造缺陷引發(fā)。其余則為閥桿、中法蘭及端法蘭密封出現(xiàn)故障引發(fā)。

　　密封件損壞也將導(dǎo)致系統(tǒng)介質(zhì)大量外漏。如閥桿密封處外漏一般由填料壓板的活節(jié)螺栓未及時(shí)壓緊引起, 一旦發(fā)生常導(dǎo)致重大事故。另一個(gè)原因是閥桿表面因處理工藝或材料選擇不當(dāng)被介質(zhì)腐蝕或填料不合格腐蝕了閥桿密封表面。閥桿上下運(yùn)動(dòng)會(huì)由其表面銹蝕處帶出填料微粒, 反復(fù)多次即出現(xiàn)填料間隙泄漏, 此時(shí)如維護(hù)不當(dāng), 高壓或高速介質(zhì)在極短時(shí)間內(nèi)將填料沖出, 形成泄漏。同樣, 以石墨不銹鋼絲纏繞材料作密封件的高壓自緊密封閥門及以不銹鋼帶石墨纏繞墊的中法蘭密封閥門亦應(yīng)防止此類情況的發(fā)生。再一個(gè)原因也常引起介質(zhì)的大量外漏, 即填料壓蓋與閥桿間配合間隙過大, 閥桿上下運(yùn)動(dòng)過程中, 會(huì)因間隙過大反復(fù)摩擦填料帶出微末, 最終使填料壓緊比壓下降, 導(dǎo)致泄漏。

(2) 內(nèi)漏

　　引起閥門內(nèi)漏的原因很多, 新閥門運(yùn)行不久即發(fā)生內(nèi)漏和關(guān)不到位, 應(yīng)為密封面夾雜異物。因此新安裝閥門產(chǎn)品投運(yùn)前認(rèn)真檢查, 仔細(xì)沖管可減輕這類事故的發(fā)生。

3.3、閘板故障

(1) 卡塞

　　閘板卡塞表現(xiàn)為閘板卡在閥體中腔導(dǎo)軌側(cè), 甚至與閥桿脫離, 主要因設(shè)計(jì)制造不良引發(fā), 如導(dǎo)軌接觸寬度過短或過長(zhǎng), 導(dǎo)軌表面粗糙等。當(dāng)閘板卡塞在閥座中, 而閥桿強(qiáng)行上提時(shí), 常常出現(xiàn)閘板T形槽斷裂或變形, 避開“異常升壓”因素, 另有溫差與關(guān)閉力兩大原因值得注意。典型的溫差工況如閥門在冷態(tài)關(guān)閉熱態(tài)后再打開, 由于閥桿受熱膨脹伸長(zhǎng)使閘板進(jìn)一步壓緊, 增大閘板的關(guān)閉力矩,導(dǎo)致閘板楔住。如熱態(tài)關(guān)閉, 冷態(tài)打開時(shí), 由于兩側(cè)閥座熱變形引起襠寬變大, 冷態(tài)則收縮變小, 從而導(dǎo)致閘板楔住。上述兩種狀態(tài)如伴隨“關(guān)閉力”過大, 即關(guān)得過緊, 如電裝驅(qū)動(dòng)調(diào)試不當(dāng)或不適當(dāng)?shù)厥褂迷隽�機(jī)構(gòu)如扳手或杠桿等, 則發(fā)生閘板楔住的幾率增大。