Introducere în supapele de etanșare cu presiune
Supape de etanșare de presiune
Construcția de etanșare la presiune este adoptată pentru supapele pentru servicii de înaltă presiune, de obicei peste 170 bar. Caracteristica unică a etanșării de presiune Bonnet este că etanșările îmbinărilor corp-capotă se îmbunătățesc pe măsură ce presiunea internă în supapă crește, în comparație cu alte construcții în care creșterea presiunii interne tinde să creeze scurgeri în articulația corp-capotă.
Design de etanșare la presiune
- A/B – Tendința capotei de a se mișca în sus sau în jos pe măsură ce presiunea se schimbă
- C – Presiunea sistemului
- D – Forțele de etanșare datorate presiunii
Cu cât presiunea internă este mai mare, cu atât forța de etanșare este mai mare. Demontarea ușoară este posibilă prin scăparea ansamblului Bonnet în cavitatea corpului și scoaterea inelelor de împingere cu patru segmente prin intermediul unui știft de împingere.
Bazându-se pe principii de proiectare destul de simple, supapele de etanșare sub presiune și-au dovedit capacitatea de a face față aplicațiilor din ce în ce mai solicitante de izolare a aburului din fosile și ciclu combinat, deoarece proiectanții continuă să împingă nivelul de presiune/temperatură al cazanului, al HRSG și al sistemelor de conducte. Supapele de etanșare la presiune sunt de obicei disponibile în intervale de dimensiuni de la 2 inchi la 24 inci și clase de presiune ASME B16.34 de la #600 la #2500, deși unii producători pot satisface nevoia de diametre mai mari și valori mai mari pentru aplicații speciale.
Supapele de etanșare la presiune sunt disponibile în multe calități de materiale, cum ar fi A105 forjat și Gr.WCB turnat, aliaj F22 forjat și Gr.WC9 turnat; F11 forjat și Gr.WC6 turnat, inoxidabil austenitic F316 forjat și Gr.CF8M turnat; pentru peste 500°C, F316H forjate și grade turnate austenitice adecvate.
Conceptul de proiectare a etanșării sub presiune poate fi urmărit încă de la mijlocul anilor 1900, când, confruntați cu presiunile și temperaturile tot mai mari (în primul rând în aplicațiile energetice), producătorii de valve au început să proiecteze alternative la abordarea tradițională cu șuruburi cu capotă pentru etanșarea articulației corp/capotă. . Pe lângă furnizarea unui nivel mai ridicat de integritate a etanșării limitelor de presiune, multe dintre modelele de supape de etanșare de presiune au cântărit semnificativ mai puțin decât omologii lor cu șuruburi cu supape.
Capote cu șuruburi versus garnituri de presiune
Pentru a înțelege mai bine conceptul de proiectare a etanșării sub presiune, să contrastăm mecanismul de etanșare de la corp la capotă între capotele cu șuruburi și etanșările de presiune.Fig. 1ilustrează supapa tipică cu capotă cu șuruburi. Flanșa corpului și flanșa Bonnet sunt unite prin știfturi și piulițe, cu o garnitură de design/material adecvat introdusă între fețele flanșei pentru a facilita etanșarea. Șuruburile/piulițele/șuruburile sunt strânse la cuplurile prescrise într-un model definit de producător pentru a afecta etanșarea optimă. Cu toate acestea, pe măsură ce presiunea sistemului crește, crește și potențialul de scurgere prin articulația corp/capotă.
Acum să ne uităm la îmbinarea etanșării sub presiune detaliată înFig. 2Observați diferențele dintre configurațiile respective ale articulațiilor caroserie/capotă. Majoritatea modelelor de etanșare sub presiune încorporează „șuruburi de preluare a capotei” pentru a trage capota în sus și a etanșa împotriva garniturii etanșării sub presiune. Aceasta, la rândul său, creează o etanșare între garnitură și diametrul interior (ID) al corpului supapei.
Un inel de împingere segmentat menține sarcina. Frumusețea designului etanșării sub presiune este că, pe măsură ce presiunea sistemului crește, la fel crește și sarcina pe capotă și, în mod corespunzător, garnitura etanșării sub presiune. Prin urmare, în supapele de etanșare sub presiune, pe măsură ce presiunea sistemului crește, potențialul de scurgere prin articulația corp/capotă scade.
Această abordare de proiectare are avantaje distincte față de supapele cu capotă cu șuruburi în sistemele principale de abur, apă de alimentare, bypass turbină și alte centrale electrice care necesită supape care pot face față provocărilor inerente aplicațiilor de înaltă presiune și temperatură.
Dar de-a lungul anilor, pe măsură ce presiunile/temperaturile de funcționare au crescut și odată cu apariția instalațiilor de vârf, aceeași presiune tranzitorie a sistemului care a ajutat la etanșare a făcut, de asemenea, ravagii cu integritatea îmbinării etanșării la presiune.
Garnituri de etanșare de presiune
Una dintre componentele principale implicate în etanșarea supapei de etanșare sub presiune este garnitura în sine. Garniturile timpurii de etanșare sub presiune au fost fabricate din fier sau oțel moale. Aceste garnituri au fost ulterior placate cu argint pentru a profita de capacitatea materialului de placare mai moale de a oferi o etanșare mai strânsă. Datorită presiunii aplicate în timpul hidrotestului supapei, a fost luată o „setare” (sau deformare a profilului garniturii) între capotă și garnitură. Datorită șurubului inerent de preluare a capotei și elasticității îmbinării etanșării prin presiune, a existat potențialul ca Bonnet să se miște și să rupă acel „set” atunci când este supus la creșterea/scăderea presiunii sistemului, rezultând scurgerile articulației corpului/capotei.
Această problemă ar putea fi anulată efectiv prin utilizarea practicii de „strângere la cald” a șuruburilor de preluare a capotei după egalizarea presiunii și a temperaturii sistemului, dar era necesar ca personalul de întreținere al proprietarului/utilizatorului să facă acest lucru după pornirea instalației. Dacă această practică nu a fost respectată, a existat potențialul de scurgere prin articulația corp/capotă, care ar putea deteriora garnitura de etanșare sub presiune, capota și/sau ID-ul corpului supapei, precum și crearea de probleme de amestecare și ineficiență pe care scurgerile de abur ar putea avea asupra operațiunilor centralei. Drept urmare, designerii Valve au luat mai mulți pași pentru a rezolva această problemă.
Figura 2 prezintă o combinație de șuruburi de preluare a capotei încărcate sub tensiune (menținând astfel o sarcină constantă pe garnitură, minimizând potențialul de scurgere) și înlocuirea garniturii de etanșare sub presiune din fier/oțel moale, placată cu argint, cu una din matriță. grafit format. Designul garniturii prezentat în Figura 3 poate fi instalat în supape de etanșare sub presiune furnizate anterior cu garnitura de tip tradițional. Apariția garniturilor din grafit a consolidat și mai mult fiabilitatea și performanța supapei de etanșare sub presiune în majoritatea aplicațiilor și chiar și pentru ciclurile zilnice de pornire/oprire.
Deși mulți producători încă recomandă „cuplurea la cald”, potențialul de scurgere atunci când acest lucru nu se face este mult diminuat. Suprafețele de așezare în supapele de etanșare sub presiune, ca și în multe supape de centrale electrice, sunt supuse, comparativ vorbind, la sarcini de scaun foarte mari. Integritatea scaunului este menținută ca o funcție a toleranțelor strânse de prelucrare a pieselor componente, a mijloacelor de furnizare a cuplului necesar pentru deschidere/închidere în funcție de angrenaje sau acționare și selectarea/aplicarea materialelor adecvate pentru suprafețele de așezare.
Cobalt, nichel și aliaje de acoperire pe bază de fier sunt utilizate pentru o rezistență optimă la uzură a suprafețelor de așezare a penei/discului și a inelului scaunului. Cel mai frecvent utilizate sunt materialele CoCr-A (de exemplu, Stellit). Aceste materiale sunt aplicate cu o varietate de procese, inclusiv arc metalic ecranat, arc metalic cu gaz, arc cu tungsten cu gaz și arc cu plasmă (transferat). Multe supape glob cu etanșare sub presiune sunt proiectate cu scaune integrale cu suprafață dură, în timp ce supapa de blocare și supapele de reținere au de obicei inele de scaun cu fața dură care sunt sudate în corpul supapei.
Terminologia supapelor
Dacă te-ai ocupat de supape pentru o perioadă de timp, probabil ai observat că producătorii de valve nu sunt prea creativi cu termenii și limba vernaculară folosite în afacere. Luați, de exemplu, „supape de capotă cu șuruburi”. Corpul este fixat pe capotă pentru a menține integritatea sistemului. Pentru „valve de etanșare la presiune”, presiunea sistemului ajută la mecanismul de etanșare. Pentru „stop/check valves”, când tija supapei este în poziția închisă, fluxul este oprit mecanic, dar când este în poziția deschis, discul este liber să acționeze pentru a verifica inversarea fluxului. Același principiu se aplică altor terminologii utilizate pentru proiectare, precum și tipurilor de supape și părților lor componente.
Ora postării: 11-mai-2020