Уводзіны ў клапаны з ушчыльненнем ціску
Клапаны з ушчыльненнем ціску
Канструкцыя ўшчыльнення пад ціскам прымяняецца для клапанаў, якія працуюць пад высокім ціскам, які звычайна перавышае 170 бар. Унікальная асаблівасць ушчыльнення капота заключаецца ў тым, што герметычнасць злучэнняў корпус-капот паляпшаецца па меры павышэння ўнутранага ціску ў клапане ў параўнанні з іншымі канструкцыямі, дзе павышэнне ўнутранага ціску стварае ўцечкі ў злучэнні корпус-капот.
Канструкцыя ўшчыльнення ціску
- A/B – тэндэнцыя капота рухацца ўверх ці ўніз пры змене ціску
- C – Ціск у сістэме
- D – Сілы ўшчыльнення з-за ціску
Чым вышэй унутраны ціск, тым больш сіла ўшчыльнення. Лёгкі дэмантаж стаў магчымым шляхам апускання вузла капота ў паражніну корпуса і выціскання чатырохсегментных упорных кольцаў з дапамогай штыфта.
Абапіраючыся на даволі простыя прынцыпы канструкцыі, клапаны з ушчыльненнем пад ціскам даказалі сваю здольнасць спраўляцца з усё больш патрабавальнымі прымяненнямі параізаляцыі ад выкапняў і камбінаванага цыклу, паколькі дызайнеры працягваюць прасоўваць канверты ціску/тэмпературы катла, HRSG і сістэмы трубаправодаў. Клапаны з ушчыльненнем пад ціскам звычайна выпускаюцца ў дыяпазонах памераў ад 2 цаляў да 24 цаляў і з класамі ціску ASME B16.34 ад #600 да #2500, хоць некаторыя вытворцы могуць задаволіць патрэбу ў большым дыяметры і больш высокіх рэйтынгах для спецыяльных прымянення.
Клапаны з ушчыльненнем пад ціскам даступныя ў розных якасцях матэрыялаў, такіх як каваныя A105 і літыя Gr.WCB, каваныя са сплаву F22 і літыя Gr.WC9; F11 каваны і Gr.WC6 адліваны, аўстэнітная нержавеючая F316 каваны і Gr.CF8M адліваны; больш за 500°C, каваныя F316H і прыдатныя маркі аўстэнітнага ліцця.
Канцэпцыю канструкцыі ўшчыльнення пад ціскам можна прасачыць да сярэдзіны 1900-х гадоў, калі, сутыкнуўшыся з пастаянна растучым ціскам і тэмпературай (у асноўным у сілавых прылажэннях), вытворцы клапанаў пачалі распрацоўваць альтэрнатывы традыцыйнаму падыходу з балтавым вечкам для ўшчыльнення злучэння корпуса і вечка. . Нараўне з забеспячэннем больш высокага ўзроўню цэласнасці мяжы ўшчыльнення пад ціскам, многія канструкцыі клапанаў з ушчыльненнем пад ціскам важылі значна менш, чым аналагі клапанаў з вечкам на нітах.
Замацаваныя на балтах капоты супраць ушчыльненняў пад ціскам
Каб лепш зразумець канцэпцыю дызайну ўшчыльнення пад ціскам, давайце параўнаем механізм ушчыльнення корпуса да капота паміж балтавымі вечкамі і ўшчыльненнямі пад ціскам.Малюнак 1намаляваны тыповы клапан з балтавым вечкам. Фланец корпуса і фланец капота злучаны шпількамі і гайкамі з пракладкай адпаведнай канструкцыі/матэрыялу, устаўленай паміж гранямі фланца для палягчэння герметызацыі. Шпількі/гайкі/балты зацягваюцца з прадпісаным крутоўным момантам у парадку, вызначаным вытворцам, каб паўплываць на аптымальную герметычнасць. Аднак па меры павелічэння ціску ў сістэме павялічваецца і магчымасць уцечкі праз злучэнне корпус/капотка.
Зараз давайце паглядзім на злучэнне ўшчыльнення пад ціскам, падрабязна апісанае ўМалюнак 2Звярніце ўвагу на адрозненні ў адпаведных канфігурацыях злучэння кузава/капота. Большасць канструкцый ушчыльнення пад ціскам уключае ў сябе «прыцягвальныя балты капота», каб падцягнуць капот і ўшчыльніць пракладку ўшчыльнення пад ціскам. Гэта, у сваю чаргу, стварае ўшчыльненне паміж пракладкай і ўнутраным дыяметрам (ID) корпуса клапана.
Сегментаванае ўпорнае кольца падтрымлівае нагрузку. Прыгажосць канструкцыі ўшчыльнення пад ціскам заключаецца ў тым, што з ростам ціску ў сістэме павялічваецца і нагрузка на капот і, адпаведна, пракладку ўшчыльнення пад ціскам. Такім чынам, у клапанах з ушчыльненнем пад ціскам па меры павышэння ціску ў сістэме патэнцыял уцечкі праз злучэнне корпуса/капоткі памяншаецца.
Такі праектны падыход мае відавочныя перавагі ў параўнанні з балтавымі капотнымі клапанамі ў сістэме галоўнай пары, сілкуючай вады, байпаса турбіны і іншых сістэмах электрастанцыі, дзе патрабуюцца клапаны, здольныя справіцца з праблемамі, звязанымі з высокім ціскам і тэмпературай.
Але на працягу многіх гадоў, калі працоўны ціск/тэмпература павялічвалася, і са з'яўленнем пікавых установак, гэты ж пераходны ціск у сістэме, які спрыяў герметызацыі, таксама нанёс шкоду цэласнасці злучэння ўшчыльнення пад ціскам.
Пракладкі пад ціскам
Адным з асноўных кампанентаў, якія ўдзельнічаюць у герметызацыі герметычнага клапана, з'яўляецца сама пракладка. Раннія ўшчыльняльныя пракладкі вырабляліся з жалеза або мяккай сталі. Пасля гэтыя пракладкі былі пасярэбраныя, каб скарыстацца здольнасцю больш мяккага матэрыялу пакрыцця забяспечваць больш шчыльнае ўшчыльненне. З-за ціску, які прыкладаецца падчас гідраіспытання клапана, быў узяты «набор» (або дэфармацыя профілю пракладкі) паміж капотам і пракладкай. З-за ўласцівага цягачнаму ніту капота і эластычнасці злучэння ўшчыльнення пад ціскам існавала магчымасць для капота зрушыцца і зламацца, калі падвяргацца павышэнню/паніжэнню ціску ў сістэме, што прывяло да ўцечкі злучэння корпус/капот.
Гэтую праблему можна было эфектыўна знішчыць, выкарыстоўваючы практыку «закручвання ў гарачым стане» нацяжных нітаў капота пасля выраўноўвання ціску і тэмпературы ў сістэме, але гэта патрабавалася ад абслугоўваючага персаналу ўладальніка/карыстальніка пасля запуску ўстаноўкі. Калі гэтая практыка не выконвалася, існавала магчымасць уцечкі праз злучэнне корпуса/капоткі, што магло пашкодзіць пракладку ўшчыльнення пад ціскам, капот і/або ідэнтыфікатар корпуса клапана, а таксама стварыць праблемы з кампаундаваннем і неэфектыўнасць, што уцечка пары магла паўплываць на працу завода. У выніку дызайнеры Valve зрабілі некалькі крокаў для вырашэння гэтай праблемы.
На малюнку 2 паказана камбінацыя прыёмных нітаў капота з пастаяннай нагрузкай (падтрымліваючы такім чынам пастаянную нагрузку на пракладку, зводзячы да мінімуму магчымасць уцечкі) і замену пасярэбранай ушчыльняльнай пракладкі з жалеза/мяккай сталі на пракладку, вырабленую з штампоўкі. утварыўся графіт. Канструкцыя пракладкі, паказаная на малюнку 3, можа ўсталёўвацца ў клапаны з ушчыльненнем пад ціскам, якія раней пастаўляліся з пракладкай традыцыйнага тыпу. З'яўленне графітавых пракладак яшчэ больш умацавала надзейнасць і прадукцыйнасць клапана з ушчыльненнем пад ціскам у большасці прымянення і нават для штодзённых працоўных цыклаў пуск/выключэнне.
Нягледзячы на тое, што многія вытворцы па-ранейшаму рэкамендуюць «гарачую закрутку», верагоднасць уцечкі, калі гэтага не зрабіць, значна памяншаецца. Пасадкавыя паверхні ў клапанах з ушчыльненнем пад ціскам, як і ў многіх клапанах электрастанцый, падвяргаюцца, параўнальна кажучы, вельмі высокім нагрузкам на пасадку. Цэласнасць сядзення падтрымліваецца ў залежнасці ад жорсткіх дапушчальных адхіленняў на апрацоўку кампанентаў, сродкаў забеспячэння неабходнага крутоўнага моманту для адкрыцця/закрыцця ў залежнасці ад перадач або прывядзення ў дзеянне, а таксама выбару/прымянення належных матэрыялаў для паверхняў сядзення.
Кобальт, нікель і сплавы для наплавкі на аснове жалеза выкарыстоўваюцца для аптымальнай зносаўстойлівасці клінаў/дыскаў і пасадачных паверхняў кольцаў. Найбольш часта выкарыстоўваюцца матэрыялы CoCr-A (напрыклад, Stellite). Гэтыя матэрыялы прымяняюцца ў розных працэсах, у тым ліку ў экранаванай металічнай дузе, газавай металічнай дузе, газавай вальфрамавай дузе і плазменнай (пераноснай) дузе. Многія шаравыя клапаны з ушчыльненнем пад ціскам спраектаваны з убудаванымі седламі з цвёрдай наплавкай, у той час як засаўкі і зваротныя клапаны звычайна маюць наплавленыя кольцы сядла, якія прывараны да корпуса клапана.
Клапанная тэрміналогія
Калі вы маеце справу з клапанамі на працягу доўгага часу, вы, напэўна, заўважылі, што вытворцы клапанаў не надта творча падыходзяць да тэрмінаў і мовы, якія выкарыстоўваюцца ў бізнэсе. Возьмем, да прыкладу, «балтавыя капотныя клапаны». Корпус прыкручаны да капота для захавання цэласнасці сістэмы. Для «вентыляў з ушчыльненнем пад ціскам» ціск у сістэме дапамагае механізму ўшчыльнення. Для «запорных/зваротных клапанаў», калі шток клапана знаходзіцца ў закрытым становішчы, паток механічна спыняецца, але калі ён знаходзіцца ў адкрытым становішчы, дыск можа свабодна дзейнічаць, каб праверыць зваротны паток. Гэты ж прынцып прымяняецца да іншай тэрміналогіі, якая выкарыстоўваецца для праектавання, а таксама да тыпаў клапанаў і іх складовых частак.
Час публікацыі: 11 мая 2020 г