指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案

【資料簡(jiǎn)介】

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案

自力式減壓閥是常用的壓力調(diào)節(jié)設(shè)備之一，其可以根據(jù)下游壓力控制閥門啟閉來維持閥后壓力，不需要外部動(dòng)力。指揮器型自力式減壓閥是一種帶有先導(dǎo)執(zhí)行器的減壓閥，它更能精準(zhǔn)地控制下游壓力，能適用于高壓差的場(chǎng)合。然而在運(yùn)行過程中，這類減壓閥的缺陷也層出不窮，其中發(fā)生最為頻繁的是調(diào)節(jié)性能下降的問題。

本文以氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)的氮?dú)鉁p壓閥為例，通過對(duì)指揮器型自力式減壓閥結(jié)構(gòu)、原理的剖析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)故障模式，分析了導(dǎo)致該閥調(diào)節(jié)性能下降的種種原因，并針對(duì)性地提出閥門的改進(jìn)措施，完成了閥門結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)，消除了閥門的疑難缺陷。

 自力式帶指揮器壓力減壓閥的壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省時(shí)省力可運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥高一倍，適合于控制精度要求高的場(chǎng)合；檢測(cè)、執(zhí)行元件由耐高溫材料制作。

關(guān)鍵詞：自力式減壓閥；指揮器；原因；調(diào)節(jié)性能

1 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案概述

在運(yùn)行過程中，其氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)中的指揮器型自力式減壓曾連續(xù)出現(xiàn)調(diào)節(jié)性能下降的缺陷，主要表現(xiàn)為閥后壓力不能穩(wěn)定，更重要的是卸壓箱氮?dú)鈮毫Φ牟环€(wěn)定，將對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成影響，從而影響核安全。

由閥體、閥座、閥芯部件等零部件組成，是一種無需外加能源而直接依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力的節(jié)能型產(chǎn)品，自力式減壓閥無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置，改變兩端的壓差和流量，使閥前（或閥后）壓力穩(wěn)定。具有動(dòng)作靈敏，密封性好，壓力設(shè)定點(diǎn)波動(dòng)力小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓穩(wěn)壓或泄壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制。可用于非腐蝕性（.高溫度350攝氏度）液體、氣體和蒸汽等介質(zhì)的壓力裝置。廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、輕工等工業(yè)部門及城市供熱、供暖系統(tǒng)。

自力式減壓閥產(chǎn)品特點(diǎn)

自力式壓力調(diào)節(jié)閥無需外加能源，能在無電無氣的場(chǎng)所工作，既方便又節(jié)約了能源。

壓力分段范圍細(xì)且互相交叉，調(diào)節(jié)度高。

壓力設(shè)定值在運(yùn)行期間可連續(xù)設(shè)定。

對(duì)閥后壓力調(diào)節(jié)，閥前壓力與閥后壓力之比可為10：1～10：8。

橡膠膜片式檢測(cè)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)度高、動(dòng)作靈敏。

采用壓力平衡機(jī)構(gòu)，使調(diào)節(jié)閥反應(yīng)靈敏、控制。

2 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案閥門結(jié)構(gòu)原理分析

指揮器型自力式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理:指揮器型自力式減壓閥的工作原理是：在系統(tǒng)未運(yùn)行時(shí)，主閥閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)，先導(dǎo)閥閥芯處于開啟狀態(tài)。當(dāng)介質(zhì)從閥前流至主閥閥體時(shí)，上游壓力P1經(jīng)減壓器進(jìn)入指揮器B室作為驅(qū)動(dòng)能源使用，通過開啟的先導(dǎo)閥閥芯后到達(dá)主執(zhí)行器下室C，推動(dòng)主執(zhí)行器膜片，從而帶動(dòng)主閥閥芯開啟；隨著下游壓力的上升，受控的下游壓力P2經(jīng)引壓管傳送至指揮器檢測(cè)室A，并在此轉(zhuǎn)換成定壓力。當(dāng)下游壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯關(guān)閉，此時(shí)維持閥門開啟的驅(qū)動(dòng)能源切斷，隨后主執(zhí)行器下室C的壓力通過節(jié)流閥釋放，最終在彈簧作用下使主閥關(guān)閉（指揮器型自力式減壓閥的工作原理如圖1所示）。

由其工作原理可見，主閥的啟閉取決于主執(zhí)行器中C室的壓力，而C室的壓力是來自于閥前介質(zhì)壓力P1，那么指揮器在其中的作用就是通過先導(dǎo)閥的開合來打開和切斷進(jìn)入C室的動(dòng)力源，因此指揮器是主閥的先導(dǎo)控制部件；然而指揮器先導(dǎo)閥閥芯自身的啟閉又是通過閥后壓力的升降來實(shí)現(xiàn)的，指揮器可以看作是一個(gè)單獨(dú)的自力式減壓閥，閥后壓力反饋至其執(zhí)行器檢測(cè)室A后，與彈簧形成一對(duì)平衡力，因此整個(gè)閥門的定值是通過調(diào)整指揮器的彈簧力來設(shè)定的。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案技術(shù)參數(shù)

公稱通徑DN		20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200	250	300
額定流量系數(shù)Kv		7	11	20	30	48	75	120	190	300	480	760	1100	1750
噪音衡量系數(shù)Z值		0.6	0.6	0.6	0.55	0.55	0.5	0.5	0.45	0.4	0.35	0.3	0.2	0.2
允許壓差 (Mpa)	PN16	1.6								1.5		1.2	1,0
	PN40	2.0
閥蓋形式		標(biāo)準(zhǔn)型-17～+300℃、高溫型+300℃～+450℃
壓蓋型式		螺栓壓緊式
密封填料		V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料
閥芯形式		單座、套筒型閥芯
流量特性		線性

執(zhí)行器參數(shù)

有效面積(cm )	32※	80	250	630
壓力設(shè)定范圍(MPa)	0.8～1.6	0.1～0.6	0.015～0.15	0.005～0.035
	0.3～1.2	0.05～0.3	0.01～0.07
保證壓力閥正常工作的 .小壓差△Pmin(MPa)	≥0.05	≥0.04	≥0.01	≥0.005
允許上下膜室之間.大壓差(MPa)	2.0	1.25	0.4	0.15
材料	膜蓋：鋼板鍍鋅； 膜片：EPDM或FKM夾纖維
控制管線、接頭	銅管或鋼管10×1； 卡套式接頭：R1/4"

注：※該有效面積所對(duì)應(yīng)的壓力設(shè)定范圍不適用于DN150-250。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案性能指標(biāo)

設(shè)定值偏差		±8%
允許泄露量 (在規(guī)定實(shí)驗(yàn)條件下)	硬密封	4×0.01%閥額定容量
	軟密封	DN15～50	DN65～125	DN150～250
		10氣泡/min	20氣泡/min	40氣泡/min

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案工作溫度

公稱通徑		15～125mm	150～250mm
密封型式	硬密封	≤150℃	≤140℃
		冷卻罐≤200℃	冷卻罐和加長(zhǎng)件≤200℃
		冷卻罐和散熱片≤350℃ ※	冷卻罐和加長(zhǎng)件≤300℃ ※
	軟密封	≤150℃

注：※表示該閥允許工作溫度，僅當(dāng)介質(zhì)為蒸汽時(shí)有效，且耐溫至350℃需選用PN40的閥體。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案零件材料

材料代號(hào)		C（WCB）	P（304）	R（316）
主要 零件	閥體	WCB（ZG230-450）	ZG1Cr18Ni9Ti（304）	ZG1Cr18Ni12Mo2Ti（316）
	閥芯、閥座	1Cr18Ni9Ti（304）	1Cr18Ni9Ti（304）	1Cr18Ni12Mo2Ti（316）
	閥桿	1Cr18Ni9Ti	1Cr18Ni9Ti	1Cr18Ni12Mo2Ti
	膜片	丁睛橡膠、乙丙橡膠、氯丁膠、耐油橡膠
	膜蓋	A3、A4鋼涂四氟乙烯
	填料	聚四氟乙烯、柔性石墨
	彈簧	60Si2Mn
	導(dǎo)向套	HPb59-1

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案主要外形尺寸

公稱通徑(DN)			20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200	250	300
法蘭接管尺寸(B)			383		512		603	862		1023	1380		1800	2000	2200
法蘭端間距(L)			150	160	180	200	230	290	310	350	400	480	600	730	850
壓力調(diào)節(jié)范圍(KPa)	15-140	H	475		520		540	710		780	840	880	915	940	1000
		A	280		308
	200-500	H	455		500		520	690		760	800	870	880	900	950
		A	230
	120-300	H	450		490		510	680		750	790	860	870	890	940
		A	176					194			280
	480-1000	H	445		480			670		740	780	850	860	880	930
		A	176					194			280
	600-1500	H	445		570		600	820		890	950		1000	1100	1200
		A	85		96
	1000-2500	H	445		570		600	820		980	950		1000	1100	1200
		A	85		96
大約重量(Kg)			26		37		42	72	90	114	130	144	180	200	250
導(dǎo)壓管接口螺紋			M16X1.5

3 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案原因分析

3.1 主閥密封面泄漏

首先考慮的就是閥門密封面是否損壞，減壓閥密封面的損壞必將造成閥后壓力在達(dá)到設(shè)定值后，不能密封，從而使閥后壓力的繼續(xù)上升。那么對(duì)于指揮器型自力式減壓閥也一樣，由于氮?dú)鉁p壓閥的用戶為封閉的卸壓箱，主閥密封面的泄漏必將造成卸壓箱壓力的上升，直至達(dá)到報(bào)警值。由于缺陷發(fā)生時(shí)，方家山機(jī)組正處于首循環(huán)運(yùn)行期間，新機(jī)組的系統(tǒng)清潔度較低，如系統(tǒng)中的雜質(zhì)粘附在密封面上時(shí)，則極易引起密封面損傷，從而造成內(nèi)漏。

3.2 指揮器先導(dǎo)閥密封面泄漏

指揮器先導(dǎo)閥的密封形式為軟密封，閥芯的密封件為橡膠O型圈，其密封面為錐面密封。由于軟密封材質(zhì)補(bǔ)償量大，回彈率高，故軟密封形式的特點(diǎn)是密封性能好，密封比壓不用太高，通常不易泄漏。但如O型圈有老化、裂紋等缺陷或材質(zhì)問題，導(dǎo)致先導(dǎo)閥不能密封，那么就會(huì)通過上述兩種情況使減壓閥閥后壓力上升。因此，指揮器先導(dǎo)閥密封面的泄漏也可能是導(dǎo)致閥門壓力上升的原因。

3.3 指揮器膜片泄漏

指揮器的膜片泄漏只要考慮上膜片室即可，下室無壓力。指揮器執(zhí)行器膜片泄漏的可能原因有膜片破損、膜片邊緣泄漏或閥桿上部O型圈泄漏。如指揮器執(zhí)行器膜片的泄漏較大或膜片破損，則將導(dǎo)致膜片室壓力過低，甚至不能產(chǎn)生壓力，那么指揮器閥芯就會(huì)在彈簧力作用下保持打開狀態(tài)，這樣閥后壓力就會(huì)持續(xù)上升，但同時(shí)閥后介質(zhì)通過破損的膜片泄漏。由于主閥芯通徑大于閥后引壓管通徑，進(jìn)氣速率大于泄漏速率，閥后壓力總體趨勢(shì)還是偏向上升；如指揮器執(zhí)行器的膜片室微量泄漏，由于其與閥后管道相通，膜片室壓力不會(huì)顯著下降，但閥后壓力會(huì)隨著閥后介質(zhì)的微量泄漏而緩慢下降，降至設(shè)定值以下時(shí)，指揮器先導(dǎo)閥打開，從而主閥打開補(bǔ)壓，達(dá)到設(shè)定值時(shí)都關(guān)閉，上述現(xiàn)象將會(huì)周而復(fù)始地出現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)應(yīng)呈現(xiàn)出壓力的上下波動(dòng)，而不是壓力的持續(xù)緩慢上升。

4 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案原因排查與改進(jìn)措施

4.1 根本原因排查

首先檢查膜片泄漏，現(xiàn)場(chǎng)采用檢漏液檢查。經(jīng)檢查指揮器膜片無泄漏，排除了個(gè)原因，將原因進(jìn)一步定位在了主閥和先導(dǎo)閥的密封面上。維修人員通過關(guān)閉減壓閥后的球閥，發(fā)現(xiàn)壓力表壓力迅速上升，證實(shí)了主閥或先導(dǎo)閥密封面存在泄漏。由于解體先導(dǎo)閥較解體主閥來說時(shí)間短，所受輻射風(fēng)險(xiǎn)小，因此維修組選擇先檢查先導(dǎo)閥。先導(dǎo)閥的檢查只需拆除指揮器膜片螺栓，打開膜片室即可。經(jīng)過解體發(fā)現(xiàn)，指揮器的先導(dǎo)閥密封圈已破損，O型圈一側(cè)的外緣被切削掉一部分。隨后維修組對(duì)閥芯、閥座尺寸進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)閥芯上O型圈線徑為1.9mm，而閥芯槽寬僅為1.24mm，線徑大于槽寬，導(dǎo)致其不能進(jìn)入槽內(nèi)，安裝后外圓尺寸過大，閥門反復(fù)開關(guān)后易導(dǎo)致O型圈外側(cè)被閥座邊緣切削。由于當(dāng)時(shí)時(shí)間緊迫，現(xiàn)場(chǎng)改用線徑稍小的O型圈臨時(shí)替代，再次回裝后先導(dǎo)閥暫時(shí)無內(nèi)漏，閥門調(diào)節(jié)性能恢復(fù)正常。可見，引起該閥調(diào)節(jié)性能下降的直接原因?yàn)橹笓]器的先導(dǎo)閥密封面泄漏。

4.2 閥門結(jié)構(gòu)改進(jìn)

維修部門隨即將先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案提交給設(shè)備廠家，設(shè)備廠家根據(jù)改進(jìn)方案重新加工了指揮器先導(dǎo)閥的閥芯閥桿組件。在大修期間，維修部門利用大修的隔離窗口，更換了減壓閥指揮器先導(dǎo)閥的閥芯閥桿組件，并調(diào)整了閥座錐度，反復(fù)開關(guān)試驗(yàn)后檢查O型圈完好。待核島氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)恢復(fù)后，閥門再次投運(yùn)時(shí)，其密封性良好，調(diào)節(jié)性能正常，成功解決了氮?dú)鉁p壓閥調(diào)節(jié)性能下降的疑難缺陷。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案結(jié)束語

在運(yùn)行期間，閥門的問題層出不窮，且故障的表現(xiàn)形式各異。揮器型自力式減壓閥正由于其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致其故障發(fā)生的原因有很多種，如何抓住重點(diǎn)，找出故障發(fā)生的根本原因，是解決問題的關(guān)鍵。在機(jī)組氮?dú)庀到y(tǒng)指揮器型自力式減壓閥的故障處理中，維修人員從設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理以及故障表征出發(fā)，首先在紛繁復(fù)雜的故障原因中篩選出可能導(dǎo)致此類減壓閥壓力上升的主要因素，并通過現(xiàn)場(chǎng)排查和驗(yàn)證，找出了問題的根本原因，最終針對(duì)性地制定了改進(jìn)措施，將設(shè)備缺陷消除。同時(shí)，指揮器型自力式減壓閥調(diào)節(jié)性能下降的原因分析和改進(jìn)，也展現(xiàn)了此類閥門問題的一個(gè)完整的分析和處理過程，可以為解決諸多類似的問題提供參考，具有一定的借鑒意義。