Меры защиты от аномального повышения давления в полости задвижки

Аномальное повышение давления в полости задвижки — это явление, при котором при закрытии или частичном закрытии клапана захваченная среда расширяется из-за наложения тепла или давления, что приводит к значительному повышению давления в полости клапана, которое может превысить расчетное давление системы. Такая ситуация может создать серьезную угрозу безопасности и привести к повреждению оборудования, поэтому необходимо принять целенаправленные меры защиты.

1. Опасности аномального повышения давления в полости задвижки

Корпус клапана поврежден
Разрыв корпуса клапана: Когда давление в средней полости превышает предел прочности материала, это может привести к деформации и растрескиванию корпуса клапана или крышки клапана.
Разрушение уплотнения: Высокое давление сжимает уплотнительную поверхность седла клапана, что приводит к деформации металлической уплотнительной поверхности или разрыву мягкого уплотнительного материала (например, ПТФЭ), что приводит к внутренней или внешней утечке.
Заедание штока клапана: давление толкает затвор, сжимая шток клапана, увеличивая рабочий крутящий момент и даже вызывая поломку штока клапана.

Риски безопасности
Утечка среды: Утечка среды с высокой температурой и высоким давлением (например, пара, токсичных газов) может привести к пожару, отравлению или загрязнению окружающей среды.
Выброс клапана: в крайних случаях сломанные болты крышки клапана могут привести к выскакиванию крышки клапана, что может привести к травме или смерти.

Сбой системы
Воздействие на оборудование, расположенное выше и ниже по течению: Резкое повышение давления в средней полости может передаваться на трубопровод или подключенное оборудование, что приводит к цепной реакции избыточного давления в системе.

2. Распространенные причины аномального повышения артериального давления

При нагревании среда расширяется: например, при нагревании жидкой среды (воды, масла) в замкнутой полости ее объем расширяется, а давление резко возрастает (давление жидкой воды увеличивается примерно на 0,3 МПа при повышении ее температуры на 1°С).
Эффект испарения: когда жидкость испаряется при высоких температурах (например, в котельной системе), ее объем увеличивается в сотни раз.
Конструкция двунаправленного уплотнения: Двунаправленное уплотнение затвора некоторых задвижек полностью закрывает среднюю полость, что усугубляет накопление давления.
Колебания давления в системе: давление на входе внезапно увеличивается (например, при запуске и остановке насоса), в то время как давление на выходе закрыто.

3. Защитные меры

Оптимизация структурного проектирования
Устройство сброса давления в средней полости: в корпус клапана добавлено отверстие для сброса давления или автоматический клапан сброса давления (например, пружинный предохранительный клапан) для автоматического сброса давления, когда давление превышает установленное значение.
Перфорированный затвор: на затворе предусмотрено небольшое отверстие (например, балансировочное), через которое может проходить небольшое количество среды для уравновешивания давления, однако следует обращать внимание на применяемую среду (не подходит для рабочих условий со строгими требованиями к герметизации).
Конструкция усиления крышки: используйте высокопрочные болты или утолщенную крышку для улучшения способности выдерживать давление.

Контроль материалов и процессов
Материалы, устойчивые к давлению: Корпус клапана изготовлен из высокопрочных материалов (таких как сталь ASTM A216 WCB, модернизированная до низкотемпературной стали A352 LCC или нержавеющей стали A351 CF8M).
Процесс термообработки: устранение остаточных напряжений в отливке и улучшение характеристик сжатия.

Эксплуатация и обслуживание
Избегайте состояния полуоткрытого клапана: когда клапан полуоткрыт, в средней полости с большей вероятностью будет накапливаться давление, поэтому его следует либо полностью открыть, либо полностью закрыть.
Регулярно проверяйте устройство сброса давления: убедитесь, что клапан сброса давления и выпускной клапан работают исправно.
Контроль давления в системе: установите манометр или датчик для контроля давления в средней полости в режиме реального времени.

Реакция на особые условия труда
Высокотемпературная среда: используйте изоляцию оболочки или конструкцию с рассеиванием тепла, чтобы уменьшить расширение, вызванное повышением температуры.
Низкотемпературная среда: предотвращайте испарение остаточной жидкости после закрытия клапана (например, клапаны СПГ требуют предварительного охлаждения).

4. Типичные примеры применения

Главный паровой затвор электростанции: обычно оснащен предохранительным клапаном с центральной полостью для предотвращения теплового удара при запуске и остановке котла.
Задвижка для нефтепровода: имеет конструкцию с открытым отверстием для компенсации колебаний давления во время транспортировки сырой нефти.
Химическая система: используйте двухдисковые задвижки или параллельные задвижки, чтобы снизить риск закрытия центральной полости.

5. Ссылка на стандарты и спецификации

API 600/API 6D: требует, чтобы конструкция задвижки предусматривала защиту от аномального повышения давления.
ASME B16.34: устанавливает четкие требования к классу несущей способности корпуса клапана.
ISO 5208: Испытание на герметичность включает проверку условий аномального давления.
Благодаря разумному проектированию, выбору и эксплуатации можно эффективно исключить риск аномального повышения давления в полости задвижки, обеспечив безопасную и стабильную работу системы. В критических рабочих условиях рекомендуется проконсультироваться с профессиональным производителем клапанов для разработки индивидуального решения.