黑水調(diào)節(jié)角閥技術(shù)之回流調(diào)節(jié)角閥的技術(shù)改造

廣華

1 黑水調(diào)節(jié)角閥腐蝕與氣蝕的原因分析

      造成FV-1404和FV-1405灰水調(diào)節(jié)角閥損壞的原因主要有兩個，第一是腐蝕，第二是氣蝕。

      通過調(diào)節(jié)角閥的介質(zhì)是含有細灰的灰水，工作壓力7.4MPa，壓差7.26MPa，調(diào)節(jié)角閥出口壓力0.14MPa，介質(zhì)溫度為11O℃，灰水通過調(diào)節(jié)角閥恰恰處于這一溫度下的飽和蒸汽壓力附近(0.15MPa)，經(jīng)過節(jié)流后閃蒸流體，在壓力恢復區(qū)氣泡炸裂，釋放出強大的能量氣蝕了閥體的內(nèi)壁。

      另外，洗滌水呈堿性，pH值為9.0~9.6。而原設(shè)計中調(diào)節(jié)閥鑄件閥體的材料是ASTM A217 Gr-WC9，屬于一種合金結(jié)構(gòu)鋼的鑄件形式，相當于國產(chǎn)鋼的ZG15CrMo1V鋼號，是非耐酸鋼，對堿性介質(zhì)缺乏足夠的耐蝕能力，因此導致了閥體及內(nèi)件的快速腐蝕。

      2 黑水調(diào)節(jié)角閥操作產(chǎn)生振蕩

      研究FV-1404、FV-1405的腐蝕與氣蝕現(xiàn)象與操作過程中產(chǎn)生振蕩的問題，對后來新增P-1406的3號、4號泵出口回流閥的選型有很好的指導意義。

      2.1 設(shè)計條件

      工藝介質(zhì)：灰水；

      最大流量：85m3/h；

      工作溫度：110℃；

      上游壓力：7.4MPa；

      下游壓力：0.14MPa；

      閥關(guān)壓差：8.9MPa；

      比    重：0.950；

      原設(shè)計調(diào)節(jié)閥型號：37-21125(執(zhí)行機構(gòu)隔膜的有效直徑為De=33cm，氣關(guān)閥)；形式：GLOBE閥，非平衡柱塞型閥內(nèi)件，4B×1-1/2：供氣壓力：250kPa；流向：流開。

      2.2 黑水調(diào)節(jié)閥有效輸出力計算

      執(zhí)行機構(gòu)輸出力與作用于閥內(nèi)件的最大不平衡力的計算如下。

      執(zhí)行機構(gòu)的最大輸出力Fmax：

      Fmax=Ae?(Pe–Po–Pt–Pf)?10-4?103

              =(33)2/4?π?[(250 - 20)- 20 - 80 - 15] ?10-4?103

              = 9830.95(N)

      式中 Ae——表示隔膜的有效面積(m3 )；

             Pe——表示供氣壓力(kPa)；

             Po——彈簧啟動壓力(kPa)；

             Pt——彈簧范圍(kPa)；

             Pf——填料摩擦力的等效壓力損失；

      氣源管路及閥門定位器壓力損失不計。閥關(guān)壓差下的最大不平衡力Ft：

      Ft =  π/4?(dg2?△Pmax + ds2?P2)?10-4?103

          = π/4?[(3.8)2?(8.9×103- 0.14×103)+(1.3)2×0.14×103] ?10-4?103

          = 9948.40(N)

      式中 dg——閥座通徑(cm)；

              ds——閥桿直徑(cm)。

      根據(jù)計算，執(zhí)行機構(gòu)的有效輸出力Fe為：

      Fe= F - Ft

         = 9830.95 - 9948.40

         =-117.45(N)

      根據(jù)計算，有效輸出力為負值，其結(jié)果是由于執(zhí)行機構(gòu)輸出力的不足，產(chǎn)生閥位上下振蕩。

      3 解決問題的辦法

      3.1 提高閥門定位器的供氣壓力

      為了消除閥位上下振蕩，在沒有對調(diào)節(jié)角閥實施改造的情況下，唯一的辦法是提高閥門定位器的供氣壓力，以達到提高輸出力的目的。所以，將供氣壓力提高到280kPa(凈提高量為30kPa)。此時執(zhí)行機構(gòu)的輸出力為：

      F' =F+30×104×103?Ae

         = 9830.95 + 30×10-4×103×(33)2/4? π

         = 12395.545(N)

      因為|F'|>|Ft|，所以閥位不會產(chǎn)生振蕩。

      3.2 回流調(diào)節(jié)角閥的技術(shù)改造

      通過對FV-1404和FV-1405運行狀況的論證分析，再根據(jù)計算得出的結(jié)果，可以得出原設(shè)計對FV-1404和FV-1405調(diào)節(jié)角閥選型錯誤的結(jié)論。為了增強其抵抗氣蝕與腐蝕的能力，提高調(diào)節(jié)質(zhì)量與可靠性，必須實施技術(shù)改造。

      籠式調(diào)節(jié)角閥，是專門針對存在氣蝕與噪聲的工況而設(shè)計的一種調(diào)節(jié)角閥。采用平衡型閥內(nèi)件的籠式閥，不僅能夠有效地克服靜態(tài)與動態(tài)不平衡力，而且通過對閥籠的巧妙設(shè)計，可以把高壓差流體攜帶的能量，分級降低或抵消在籠內(nèi)，減少或消滅閃蒸與氣蝕產(chǎn)生的條件。除此之外，合理選擇閥體及閥內(nèi)件材料，達到耐蝕的目的。