Úvod do tlakových tesniacich ventilov
Tlakové tesniace ventily
Konštrukcia tlakového tesnenia sa používa pre ventily pre vysokotlakovú prevádzku, typicky nad 170 barov. Jedinečnou vlastnosťou tlakového tesnenia kapoty je to, že tesnenia spojov telo a kapota sa zlepšujú, keď sa vnútorný tlak vo ventile zvyšuje, v porovnaní s inými konštrukciami, kde zvýšenie vnútorného tlaku má tendenciu vytvárať netesnosti v spoji telo a kapota.
Dizajn tlakového tesnenia
- A/B – tendencia kapoty pohybovať sa nahor alebo nadol pri zmene tlaku
- C – Tlak v systéme
- D – Tesniace sily spôsobené tlakom
Čím vyšší je vnútorný tlak, tým väčšia je tesniaca sila. Jednoduchá demontáž je umožnená vhodením zostavy kapoty do dutiny karosérie a vytlačením štvorsegmentových prítlačných krúžkov pomocou prítlačného kolíka.
Opierajúc sa o pomerne jednoduché konštrukčné princípy, ventily s tlakovým tesnením preukázali svoju schopnosť zvládnuť čoraz náročnejšie aplikácie izolácie fosílnych palív a pary s kombinovaným cyklom, pretože dizajnéri pokračujú v presadzovaní tlakových/teplotných obalov kotla, HRSG a potrubného systému. Tlakové tesniace ventily sú zvyčajne dostupné vo veľkostiach od 2 palcov do 24 palcov a tlakové triedy ASME B16.34 od #600 do #2500, hoci niektorí výrobcovia dokážu vyhovieť potrebe väčších priemerov a vyšších hodnôt pre špeciálne aplikácie.
Tlakové tesniace ventily sú dostupné v mnohých materiálových kvalitách, ako sú kované A105 a odliatky Gr.WCB, kované zliatiny F22 a odliatky Gr.WC9; F11 kovaný a odliatok Gr.WC6, kovaný austenitický nerez F316 a odliatok Gr.CF8M; pre viac ako 500 °C, F316H kované a vhodné austenitické odliatky.
Koncepciu dizajnu tlakového tesnenia možno vysledovať do polovice 20. storočia, keď výrobcovia ventilov, čeliac neustále sa zvyšujúcim tlakom a teplotám (predovšetkým v energetických aplikáciách), začali navrhovať alternatívy k tradičnému skrutkovanému prístupu kapoty na utesnenie spoja karosérie a kapoty. . Spolu s poskytovaním vyššej úrovne integrity tesnenia na hranici tlaku mnohé konštrukcie tlakového tesniaceho ventilu vážili výrazne menej ako ich náprotivky so skrutkovým uzáverom.
Skrutkované kapoty vs. tlakové tesnenia
Aby sme lepšie porozumeli koncepcii tlakového tesnenia, porovnajme tesniaci mechanizmus medzi telom a kapotou medzi skrutkovanými kapotami a tlakovými tesneniami.Obrznázorňuje typický ventil so skrutkovým uzáverom. Príruba telesa a príruba kapoty sú spojené svorníkmi a maticami, pričom medzi čelá príruby je vložené tesnenie vhodného dizajnu/materiálu, aby sa uľahčilo utesnenie. Čapy/matice/skrutky sú utiahnuté predpísaným momentom podľa vzoru definovaného výrobcom, aby sa dosiahlo optimálne utesnenie. So zvyšujúcim sa tlakom v systéme sa však zvyšuje aj možnosť úniku cez kĺb karosérie/kapoty.
Teraz sa pozrime na tlakový tesniaci spoj podrobne popísaný vObrVšimnite si rozdiely v príslušných konfiguráciách kĺbov karosérie/kapoty. Väčšina dizajnov tlakového tesnenia obsahuje „navíjacie skrutky kapoty“ na vytiahnutie kapoty a utesnenie proti tesneniu tlakového tesnenia. To zase vytvára tesnenie medzi tesnením a vnútorným priemerom (ID) telesa ventilu.
Segmentovaný prítlačný krúžok udržuje zaťaženie. Krása dizajnu tlakového tesnenia spočíva v tom, že so zvyšujúcim sa tlakom v systéme sa zvyšuje aj zaťaženie kapoty a podľa toho aj tesnenie tlakového tesnenia. Preto v prípade tlakových tesniacich ventilov so zvyšovaním tlaku v systéme klesá možnosť úniku cez kĺb karosérie a kapoty.
Tento konštrukčný prístup má oproti priskrutkovaným krytovým ventilom výrazné výhody v systémoch hlavnej pary, napájacej vody, obtoku turbíny a iných elektrárenských systémoch, ktoré vyžadujú ventily, ktoré dokážu zvládnuť výzvy spojené s vysokotlakovými a teplotnými aplikáciami.
Ale v priebehu rokov, ako sa prevádzkové tlaky/teploty zvyšovali, a s príchodom vrcholiacich elektrární, ten istý prechodný systémový tlak, ktorý pomáhal pri tesnení, tiež robil zmätok s integritou tlakového tesnenia.
Tlakové tesnenia
Jedným z primárnych komponentov zahrnutých do utesnenia tlakového tesniaceho ventilu je samotné tesnenie. Predčasné tlakové tesnenia boli vyrobené zo železa alebo mäkkej ocele. Tieto tesnenia boli následne postriebrené, aby sa využila schopnosť mäkšieho pokovovacieho materiálu poskytnúť tesnejšie tesnenie. V dôsledku tlaku aplikovaného počas hydrotestu ventilu došlo k „sadeniu“ (alebo deformácii profilu tesnenia) medzi kapotou a tesnením. Kvôli prirodzenej napínacej skrutke kapoty a elasticite spoja tlakového tesnenia existovala možnosť, že sa kapota posunie a zlomí túto „sadu“, keď je vystavená zvýšeniu/zníženiu tlaku v systéme, výsledkom čoho je netesnosť spoja telo/kapota.
Tento problém by sa dal efektívne odstrániť využitím praxe „uťahovania za horúca“ navíjacích skrutiek kapoty po vyrovnaní tlaku a teploty v systéme, ale to si vyžadovalo personál údržby vlastníka/užívateľa po spustení závodu. Ak by sa tento postup nedodržiaval, existovala možnosť netesnosti cez spoj karosérie a kapoty, čo by mohlo poškodiť tesnenie tlakového tesnenia, kapotu a/alebo ID telesa ventilu, ako aj spôsobiť problémy so zmiešaním a neefektívnosť, pri prevádzke závodu môže dôjsť k úniku pary. Výsledkom bolo, že dizajnéri Valve podnikli niekoľko krokov na vyriešenie tohto problému.
Obrázok 2 zobrazuje kombináciu zaťažených napínacích skrutiek kapoty (čím sa udrží konštantné zaťaženie tesnenia, čím sa minimalizuje možnosť úniku) a výmena postriebreného tesnenia tlakového tesnenia zo železa/mäkkej ocele za tesnenie vyrobené z matrice formovaný grafit. Konštrukcia tesnenia znázornená na obrázku 3 môže byť inštalovaná do tlakových tesniacich ventilov predtým dodávaných s tradičným typom tesnenia. Nástup grafitových tesnení ešte viac upevnil spoľahlivosť a výkon tlakového tesniaceho ventilu vo väčšine aplikácií a dokonca aj pre každodenné prevádzkové cykly štart/stop.
Hoci mnohí výrobcovia stále odporúčajú „krútenie za tepla“, možnosť úniku, keď sa tak nestane, sa výrazne zníži. Dosadacie plochy v tlakových tesniacich ventiloch, ako v mnohých ventiloch pre elektrárne, sú vystavené, porovnateľne povedané, veľmi vysokému zaťaženiu sedla. Integrita sedla je udržiavaná ako funkcia úzkych tolerancií obrábania komponentov, prostriedkov poskytujúcich požadovaný krútiaci moment na otváranie/zatváranie v závislosti od prevodov alebo ovládania a výber/aplikácia vhodných materiálov na dosadacie plochy.
Tvrdé návarové zliatiny na báze kobaltu, niklu a železa sa používajú pre optimálnu odolnosť klinových/kotúčových a sedlových krúžkov proti opotrebovaniu. Najčastejšie používané sú materiály CoCr-A (napr. stellit). Tieto materiály sa aplikujú rôznymi procesmi, vrátane tieneného kovového oblúka, plynového kovového oblúka, plynového volfrámového oblúka a plazmového (prenášaného) oblúka. Mnohé guľové ventily s tlakovým tesnením sú navrhnuté tak, aby mali integrálne tvrdé sedlá, zatiaľ čo uzatváracie ventily a spätné ventily majú zvyčajne tesniace krúžky s tvrdým povrchom, ktoré sú privarené k telesu ventilu.
Terminológia ventilov
Ak ste sa zaoberali ventilovaním akokoľvek dlho, pravdepodobne ste si všimli, že výrobcovia ventilov nie sú príliš kreatívni s pojmami a ľudovým jazykom používaným v tomto biznise. Vezmite si napríklad „skrutkované ventily kapoty“. Telo je priskrutkované ku kapote, aby sa zachovala integrita systému. V prípade „tlakových tesniacich ventilov“ tlak systému pomáha tesniacemu mechanizmu. V prípade „stop/kontrolných ventilov“, keď je driek ventilu v zatvorenej polohe, prietok sa mechanicky zastaví, ale keď je v otvorenej polohe, kotúč môže voľne pôsobiť na kontrolu obrátenia prietoku. Rovnaký princíp platí pre inú terminológiu používanú pri návrhu, ako aj pre typy ventilov a ich súčasti.
Čas odoslania: 11. máj 2020