高加联成阀无法解列原因分析与创新解决方案

高加联成阀无法解列原因分析与创新解决方案

摘

要：CCI公司早期生产的高加联成阀因阀内件均为金属配合，经过一段时间运行后，上下腔室窜水，导致联成阀解列时拒动。我厂创新将蓄能圈密封件应用在联成阀，在国内尚属首次，有效地解决了高加联成阀解列时拒动缺陷。Keys：高加联成阀；蓄能圈；解列设备概况我厂某机组的高加给水进出口三通阀选用CCI公司生产的型号为：VHB-140TS的产品。高加联成阀结构如下：高加进口为三通阀，出口是角阀，俗称高加联成阀。此联成阀最大的特点，在于它的控制水部分是利用自身的给水作为动力源，该系统简单，操作方便，动作可靠，能快速实现（约3—5秒）高加水侧与高加旁路之间的相互切换。问题出现该机组高加给水进、出口联成阀的泄放管是由两路泄放汇至一路到高加保护水阀，在试验高加解列时，高加保护水阀打开，进、出口阀应同时关闭。而自该机组高加投产之日起，某机高加解列时，联成阀无法正常关闭问题没有彻底解决过，高加无法退出，形成安全隐患。原因分析3.1高加联成阀开启和解列原理给水经注水阀向高加开始注水，活塞上、下部分表面积相同，上、下部分受力可看作相互抵消，故活塞所受的合力为零；阀芯的上、下表面，所受压力也为当时的给水压力，但因阀芯下部表面积要大于上部表面积，阀芯所受合力始终不为零，且垂直向上，当给水压力达到一定值，联成阀被抬起。当高加因某一原因（如水位高高）自动或手操撤出时，高加控制阀打开，活塞下方的给水迅速泄压（活塞与活塞缸间的间隙很小，活塞下方来不及补水），而活塞上方仍源源不断地有给水补充着，使得活塞上下形成巨大的差压，这时活塞所受向下的合力远远大于阀芯所受向上的合力，阀芯就被快速关下，高加水侧即刻隔离。3.2高加联成阀无法解列原因分析联成阀解体后，检查各配合部位均无明显卡涩拉毛痕迹，且存在配合间隙，间隙值符合当时出厂要求，具体尺寸见下表（单位:mm）进口联成阀出口联成阀活塞腔体密封齿上部外径210.80210.80活塞腔压盖外径210.75210.81阀体内径211.28211.11活塞外径110.55110.48活塞腔室内径110.77110.68进口联成阀结构图进一步分析发现，高加三通阀为液压自力式结构设计，该阀为2005年的早期设计阀门，在阀门从正常运行到切换旁通时需要对阀门内部自力小活塞下腔进行泄压，方能保证阀杆下关。实际情况是因阀内件均为金属配合尺寸，上密封面在正常运行中有缺陷，将会导致主阀芯上腔室有介质压力经过金属间隙憋在自力小活塞下腔通道，在三通阀做切换时由于泄压阀打开后无法迅速将自力小活塞下腔的介质压力泄放，导致小活塞的上下腔压力平衡；此外高压保护水直接经活塞腔体与阀体间隙流出，对活塞向下的压力减少，最终导致阀杆无法做下关动作切换旁通回路。创新解决方案在原有品牌阀门的基础上进行技术改造，需要完全隔离活塞腔体与三通阀入口之间的介质泄漏引起的憋压不畅，同时还要隔离保护水与阀体之间配合间隙形成的微量串流。设计结构如下图：进口联成阀出口联成阀蓄能圈剖面图在上图标注位置分别加密封件，可阻止高压保护水直接经活塞腔体与阀体间隙流出、高压给水上窜至活塞下腔。然而普通的密封件并不能承受高温高压的给水，全氟醚橡胶可承受275℃高温，但是因为多种原因并不能在规定期限内到货，因此本次改造采用一种蓄能圈密封件。蓄能圈在锅炉一二级减温水阀门上有成功的应用，但在高加联成阀上使用尚属首次。蓄能圈由1弹簧，2夹套，3挡圈组成，根据需要，弹簧材质为回弹性好的镍基合金；夹套为碳纤维填充PTFE，可以耐260℃高温，有良好的耐热和耐磨性；挡圈为PEEK材质，可以耐260℃高温。蓄能圈安装入沟槽时，内置蓄能弹簧被压缩，弹簧力促使夹套密封唇与两侧密封面产生一定接触应力而形成密封。随着给水压力升高，密封夹套逐渐扩张，密封力增大，夹套与接触密封面形成更加有效地密封。改造投入运行后，经过长时间运行及试验高加联成阀解列平稳无卡涩，调整速度调节阀后试验结果相同，说明蓄能圈密封性能可靠，有效阻止了高压水的串流，本次对联成阀创新改造获得成功。结论我厂创新的将蓄能圈密封件应用在联成阀上，彻底解决了联成阀解列不可靠的问题，保证机组运行安全稳定。此外，蓄能圈价格较全氟醚橡胶低很多、供货周期短，且经验表明能使用4-5