Uvod v tlačne tesnilne ventile
Tlačni tesnilni ventili
Konstrukcija tlačnega tesnila je sprejeta za ventile za visokotlačne storitve, ki običajno presegajo 170 barov. Edinstvena značilnost pokrova s tlačnim tesnilom je, da se tesnjenje spojev med ohišjem in pokrovom izboljša, ko se notranji tlak v ventilu poveča, v primerjavi z drugimi konstrukcijami, pri katerih povečanje notranjega tlaka povzroči puščanje v spoju med ohišjem in pokrovom.
Zasnova tlačnega tesnila
- A/B – Pokrov motorja se nagiba k premikanju navzgor ali navzdol ob spremembi tlaka
- C – Sistemski tlak
- D – Tesnilne sile zaradi pritiska
Višji kot je notranji tlak, večja je sila tesnjenja. Enostavna demontaža je omogočena s padcem sklopa pokrova motorja v votlino karoserije in izgonom štirisegmentnih potisnih obročev s pomočjo potisnega zatiča.
Zanašajoč se na dokaj preprosta načela oblikovanja, so ventili s tlačnim tesnilom dokazali svojo sposobnost obvladovanja vse bolj zahtevnih aplikacij za izolacijo pare s fosilnimi gorivami in kombiniranim ciklom, saj načrtovalci še naprej pritiskajo na ovojnice tlaka/temperature kotla, HRSG in cevnega sistema. Ventili s tlačnim tesnilom so običajno na voljo v velikostih od 2 palcev do 24 palcev in v razredih tlaka ASME B16.34 od #600 do #2500, čeprav se nekateri proizvajalci lahko prilagodijo potrebi po večjih premerih in višjih ocenah za posebne aplikacije.
Ventili s tlačnim tesnilom so na voljo v številnih kakovostnih materialih, kot so kovani A105 in litje Gr.WCB, kovani iz zlitine F22 in liti Gr.WC9; F11 kovan in Gr.WC6 lit, avstenitno nerjavno F316 kovan in Gr.CF8M lit; za več kot 500 °C, F316H kovani in primerni razredi avstenitne litine.
Koncept zasnove tlačnega tesnila sega v sredino 1900-ih, ko so proizvajalci ventilov, soočeni z vedno višjimi pritiski in temperaturami (predvsem v električnih aplikacijah), začeli oblikovati alternative tradicionalnemu pristopu z vijaki in pokrovom za tesnjenje spoja telo/pokrov. . Poleg zagotavljanja višje ravni celovitosti tlačnega mejnega tesnjenja je bilo veliko konstrukcij ventilov s tlačnim tesnilom tehtanih znatno manj kot njihovi primerki ventilov s pokrovom z vijaki.
Pokrov z vijaki proti tlačnim tesnilom
Da bi bolje razumeli koncept zasnove tlačnega tesnila, primerjajmo tesnilni mehanizem med ohišjem in pokrovom motorja med pokrovi z vijaki in tlačnimi tesnili.Slika 1prikazuje tipičen ventil z vijačnim pokrovom. Prirobnica ohišja in prirobnica pokrova sta povezani s čepi in maticami, pri čemer je med ploskvi prirobnice vstavljeno tesnilo ustreznega dizajna/materiala za lažje tesnjenje. Zatiči/matice/sorniki so zategnjeni na predpisane navore po vzorcu, ki ga določi proizvajalec, da vpliva na optimalno tesnjenje. Vendar pa se s povečanjem tlaka v sistemu poveča tudi možnost puščanja skozi spoj karoserije/pokrovnega pokrova.
Zdaj pa si poglejmo spoj tlačnega tesnila, ki je podrobno opisan vSlika 2Upoštevajte razlike v posameznih konfiguracijah spoja karoserija/pokrov motorja. Večina modelov tlačnega tesnila vključuje "navzemne vijake pokrova motorja", da potegnejo pokrov navzgor in tesnijo proti tesnilu tlačnega tesnila. To nato ustvari tesnilo med tesnilom in notranjim premerom (ID) telesa ventila.
Segmentiran potisni obroč vzdržuje obremenitev. Lepota zasnove tlačnega tesnila je v tem, da z naraščanjem tlaka v sistemu narašča tudi obremenitev pokrova motorja in temu primerno tesnilo tlačnega tesnila. Zato se pri ventilih s tlačnim tesnilom, ko se sistemski tlak poveča, zmanjša možnost puščanja skozi spoj ohišja/pokrovnega pokrova.
Ta pristop oblikovanja ima očitne prednosti pred ventili z vijačnimi pokrovi v glavni pari, napajalni vodi, turbinskem obvodu in drugih sistemih elektrarn, ki zahtevajo ventile, ki lahko obvladajo izzive, ki so značilni za visokotlačne in temperaturne aplikacije.
Toda z leti, ko so se obratovalni tlaki/temperature povečevali in s prihodom vršnih naprav, je ta isti prehodni sistemski tlak, ki je pomagal pri tesnjenju, prav tako opustošil celovitost spoja tlačnega tesnila.
Tlačna tesnila
Ena od glavnih komponent, ki sodeluje pri tesnjenju tlačnega tesnilnega ventila, je samo tesnilo. Zgodnja tlačna tesnila so bila izdelana iz železa ali mehkega jekla. Ta tesnila so bila nato posrebrena, da bi izkoristili sposobnost mehkejšega materiala za prevleko, da zagotovi tesnejše tesnjenje. Zaradi pritiska med hidrotestom ventila je bila opravljena "nastavitev" (ali deformacija profila tesnila) med pokrovom motorja in tesnilom. Zaradi inherentne elastičnosti pritrdilnega vijaka pokrova motorja in elastičnosti spoja tlačnega tesnila je obstajala možnost, da se pokrov motorja premakne in zlomi to "nastavitev", ko je izpostavljen povečanju/zmanjšanju tlaka v sistemu, posledica pa je puščanje spoja telo/pokrov.
To težavo bi bilo mogoče učinkovito odpraviti z uporabo prakse "vročega zategovanja" pritrdilnih vijakov pokrova motorja po izenačitvi sistemskega tlaka in temperature, vendar je to zahtevalo vzdrževalno osebje lastnika/uporabnika po zagonu naprave. Če se ta praksa ne bi upoštevala, bi obstajala možnost puščanja skozi spoj ohišja/pokrovčka, kar bi lahko poškodovalo tesnilo tlačnega tesnila, pokrov motorja in/ali ID ohišja ventila ter povzročilo težave pri mešanju in neučinkovitosti, ki jih uhajanje pare bi lahko vplivalo na delovanje naprave. Zato so oblikovalci Valve sprejeli več korakov za reševanje te težave.
Slika 2 prikazuje kombinacijo obremenjenih vijakov pokrova pokrova (s čimer se ohranja konstantna obremenitev na tesnilu, s čimer se zmanjša možnost puščanja) in zamenjava posrebrenega tlačnega tesnila iz železa/mehkega jekla s tesnilom iz matrice nastal grafit. Zasnovo tesnila, prikazano na sliki 3, je mogoče namestiti v ventile s tlačnim tesnilom, ki so bili prej dobavljeni s tradicionalnim tesnilom. Pojav grafitnih tesnil je dodatno utrdil zanesljivost in učinkovitost tlačnega tesnilnega ventila v večini aplikacij in celo za vsakodnevne delovne cikle zagon/ustavitev.
Čeprav mnogi proizvajalci še vedno priporočajo "vroče zatezanje", se možnost puščanja, če tega ne storite, močno zmanjša. Sedežne površine v ventilih s tlačnim tesnilom, tako kot v mnogih ventilih elektrarn, so primerjalno izpostavljene zelo visokim obremenitvam nasedanja. Celovitost sedeža se ohranja kot funkcija ozkih toleranc strojne obdelave na sestavnih delih, sredstev za zagotavljanje potrebnega navora za odpiranje/zapiranje kot funkcije prestav ali aktiviranja ter izbire/uporabe ustreznih materialov za sedežne površine.
Zlitine za trdo navarjanje na osnovi kobalta, niklja in železa se uporabljajo za optimalno odpornost proti obrabi klina/koluta in nasedalnih površin sedežnega obroča. Najpogosteje uporabljeni so materiali CoCr-A (npr. stelit). Ti materiali se uporabljajo z različnimi postopki, vključno z zaščitenim kovinskim oblokom, plinskim kovinskim oblokom, plinskim volframovim oblokom in plazemskim (prenesenim) oblokom. Številni prečni ventili s tlačnim tesnilom so zasnovani tako, da imajo vgrajene trdo navarjene sedeže, medtem ko imajo zaporni ventili in povratni ventili običajno trdo navarjene sedežne obroče, ki so privarjeni v ohišje ventila.
Ventilna terminologija
Če ste se z ventiliranjem ukvarjali dlje časa, ste verjetno opazili, da proizvajalci ventilov niso pretirano ustvarjalni glede izrazov in jezika, ki se uporabljajo v poslu. Vzemimo za primer "ventile na pokrovu z vijaki." Telo je pritrjeno na pokrov motorja, da se ohrani celovitost sistema. Pri "tlačnih tesnilnih ventilih" sistemski tlak pomaga tesnilnemu mehanizmu. Pri "zapornih/kontrolnih ventilih", ko je steblo ventila v zaprtem položaju, je pretok mehansko ustavljen, ko pa je v odprtem položaju, lahko disk prosto deluje in preveri obratni položaj pretoka. Enako načelo velja za drugo terminologijo, ki se uporablja za načrtovanje, kot tudi za vrste ventilov in njihove sestavne dele.
Čas objave: maj-11-2020