原文地址：尿素系统控制阀技术改造
1、概述
我公司尿素装置是一种引进的氨汽提节能工艺装置,而调节阀HV-09203是尿素合成塔的出口控制阀。由于该阀门多次出现故障造成停车,严重影响了尿素装置安全稳定运行。
2、阀门参数
阀门类型 蝶阀
执行机构 气动薄膜执行机构
输送介质 尿液
工作温度 188℃
入口压力 15.05MPa
出口压力 14.53MPa
作用形式 正装气开
阀体材质 尿素级316L
3、问题分析
调节阀(图1)自1989年使用以来,多次出现阀杆断裂,销钉脱落,seal面腐蚀严重,性能不能满足生产要求等问题,造成系统周期性停车,影响系统安全稳定生产。根据多次出现的故障进行分析,阀杆断裂有许多原因。
①阀杆直径尺寸偏小,机械强度不能满足要求。
②由于蝶板与阀杆系销钉连结,阀杆在钻孔和销钉装入后产生长期的应力,造成阀杆因应力而产生裂纹。
③阀杆单向定位不好,造成阀杆窜动而使蝶板与阀体产生摩擦,从而产生的作用力作用在阀杆上,造成阀杆断裂。
另外,执行机构输出力不够,稳定性差,造成高温高压介质高频振动直接作用在阀杆与蝶板配合系上,造成阀杆和蝶板配合系失效。
1.上填料压盖 2.聚四氟乙烯填料 3.上填料底环 4.柱销 5.蝶板 6.阀杆 7.下填料底环 8.下压盖
图1 调节阀改进前结构
4、改进
通过分析和比较,对调节阀结构做了改进(图2)。
①阀杆选用25-22-2CrNiMo不锈钢,增加阀杆定位台阶和阀杆固定销钉。将原来的销钉定位改为台阶定位,使蝶板在阀腔定位更准确。从而避免了销钉剪切造成蝶板脱落的可能性和对阀杆的不平衡力。同时优化了蝶板与阀杆配合间隙,增加了阀杆与阀体定位轴套,使新阀杆具有双向定位台阶。另外,通过加大阀杆直径,阀杆截面积增加了36% ,减少了阀杆断裂造成事故的机率。
1.填料压盖 2.四氟填料 3.上填料底环 4.柱销 5.蝶板 6.带定位台阶阀杆 7.下填料底环 8.下压盖
图2 调节阀改进后结构
②通过计算将蝶板外径尺寸由的Φ105mm改为Φ100mm,使蝶板在阀腔内可以360°轴向转动(在阀杆上有蝶板位置指示标记) ,且蝶板材质选用25-22-2CrNiMo,并氮化处理,使其配合面产生硬度差。即消除了蝶板与阀体的相对摩擦,又避免了蝶板腐蚀。
③结合阀杆直径加大,阀体上填料函下端导入孔由原来的20mm加大到23mm,使两端填料函的填料底环对阀杆起到双向定位作用。确保了阀杆定位准确。
④执行机构由角行程气动薄膜式改为气动活塞式。因为气动薄膜执行机构由于膜片承受的压力较低,又加上有平衡弹簧抵消了大部分作用了。因此输出力较小。而采用气动活塞执行机构,其压力可达0.5MPa,而且无弹簧抵消推力,输出力大,适用大口径,高静压蝶阀,确保了工作的稳定性。
5、结语
调节阀改进后,使用效果良好,满足了生产的需要,使用周期由原来的3个月延长到一年以上,为尿素系统安全稳定生产创造了条件。