球閥下游密封漏水缺陷評(píng)估分析

陸一圓

摘要：本次研究中，以某水電廠四臺(tái)球閥為例，首先分析了球閥設(shè)備運(yùn)行狀況，隨后針對(duì)球閥下游密封存在的漏水缺陷展開(kāi)問(wèn)題檢查，并做好相應(yīng)處理措施，最后針對(duì)缺陷進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，旨在借助研究推進(jìn)，降低球閥設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)生產(chǎn)效益提升。

關(guān)鍵詞：球閥;下游密封;漏水缺陷;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

引言：球閥發(fā)明于上世紀(jì)中期，隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)水平的優(yōu)化，其被廣泛應(yīng)用于石油煉制、化工、電力、制藥、水利以及鋼鐵等制造行業(yè)中。在應(yīng)用特征上，其具有耐磨、密封性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，通常被用作于管路切斷以及設(shè)備開(kāi)關(guān)、切斷閥制造中。但是，此設(shè)備在運(yùn)行中存在一定的密封漏水隱患，對(duì)此亟待解決。鑒于此，針對(duì)球閥下游密封漏水缺陷進(jìn)行評(píng)估分析具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1、設(shè)備概況

某水電廠共設(shè)有四臺(tái)球閥，分別是#1、#2、#3、#4，球閥密封分為檢修密封和工作密封，其中，檢修密封裝配在球閥上游側(cè)，也稱(chēng)上游密封;工作密封裝配在球閥下游側(cè)，也稱(chēng)下游密封[1]。

每臺(tái)球閥上下游密封的結(jié)構(gòu)形式基本一致，均由固定環(huán)、活動(dòng)環(huán)、中間環(huán)及相應(yīng)的密封圈等組成（如圖1所示）。活動(dòng)環(huán)分別與閥體、中間環(huán)之間構(gòu)成密封的投退腔體，通過(guò)投退腔的供排水來(lái)實(shí)現(xiàn)活動(dòng)環(huán)的投入與退出。當(dāng)活動(dòng)環(huán)投入時(shí)，它與固定環(huán)緊密接觸，達(dá)到封閉來(lái)水的目的;當(dāng)活動(dòng)環(huán)退出時(shí)，它與固定環(huán)間存在間隙，保證閥芯能夠轉(zhuǎn)動(dòng)[2]。兩處密封主要作用不一樣，檢修密封僅在檢修時(shí)作為安全隔離措施手動(dòng)投入，而工作密封在機(jī)組停機(jī)時(shí)投入以減小漏水損失[3]。

2、球閥下游密封漏水缺陷檢查

2.1球閥下游密封缺陷檢查情況

運(yùn)維期間發(fā)現(xiàn)該電廠#4球閥下游密封處有明顯的過(guò)水聲，于是在機(jī)組檢修期間對(duì)#4球閥下游密封開(kāi)展了檢查，發(fā)現(xiàn)#4球閥下游密封固定環(huán)下部區(qū)域有34顆螺栓脫落遺失或明顯松動(dòng)的現(xiàn)象（共100顆），若缺陷進(jìn)一步惡化、螺栓脫落嚴(yán)重，有固定環(huán)松脫、移位、卡住閥芯，造成球閥無(wú)法正常開(kāi)關(guān)并造成球閥本體設(shè)備損傷的可能。鑒于缺陷發(fā)生的同理性，隨后分別于其他機(jī)組停機(jī)期間，陸續(xù)對(duì)#1、#2、#3三臺(tái)球閥下游密封進(jìn)行了檢查。檢查結(jié)果顯示，除#3球閥外，#1、#2、#4球閥下游密封固定環(huán)緊固螺栓均不同程度出現(xiàn)脫落、松動(dòng)或緊固力矩不足等問(wèn)題，其中#4球閥下游密封固定環(huán)緊固螺栓脫落、松動(dòng)情況最為嚴(yán)重。

2.2球閥下游密封缺陷處理情況

為解決上述缺陷，采用改進(jìn)該處緊固螺栓的止動(dòng)方式，以增強(qiáng)螺栓的止動(dòng)效果。實(shí)施方案的總體思路為將該螺栓按原工藝（即涂鎖定膠，加防松墊圈，以67N.m力矩緊固）回裝后，再對(duì)螺栓頭部進(jìn)行點(diǎn)焊加固，主要處理措施如下表。

3、球閥下游密封漏水缺陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1下游密封固定環(huán)緊固螺栓再次發(fā)生松脫缺陷的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

經(jīng)過(guò)對(duì)四臺(tái)球閥下游密封固定環(huán)螺栓進(jìn)行加固處理后，螺栓松動(dòng)、脫落的缺陷已消除。其他類(lèi)似電廠（下游密封固定環(huán)采用相似結(jié)構(gòu)/止動(dòng)方式均采用點(diǎn)焊止動(dòng)）從未出現(xiàn)過(guò)此種缺陷，故評(píng)估缺陷再次發(fā)生的可能性極低，后續(xù)在機(jī)組年度常規(guī)C修中持續(xù)開(kāi)展定期檢查即可。

3.2上游密封出現(xiàn)該缺陷的可能性評(píng)估

進(jìn)行上游密封固定環(huán)緊固螺栓發(fā)生松脫缺陷可能性評(píng)估時(shí)，評(píng)估內(nèi)容主要如下：①上游密封僅在機(jī)組檢修期間投入，因此上游密封的工作時(shí)間和投退次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于下游密封，故上游密封固定環(huán)與活動(dòng)環(huán)相互撞擊的時(shí)間和次數(shù)極少，即上游密封固定環(huán)緊固螺栓沖擊受力的次數(shù)極少，具體運(yùn)行環(huán)境如圖2所示。

②球閥開(kāi)啟過(guò)程，上游密封兩側(cè)均為上游水壓，壓差較小;而下游密封一側(cè)為上游水壓、一側(cè)為尾水壓，壓差較大;故上游密封處水流速相對(duì)較低，水流沖擊影響較小，即上游密封固定環(huán)緊固螺栓受到的水流沖擊振動(dòng)較小。③對(duì)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)（包含下游密封投退次數(shù)、機(jī)組運(yùn)行時(shí)間）和下游密封固定環(huán)螺栓的未打膠數(shù)量及松脫數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分析，按下游密封投退次數(shù)、機(jī)組運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)由高到低排序?yàn)?1、#3、#4、#2，按下游密封固定環(huán)螺栓松脫的數(shù)量由高到低排序?yàn)?4、#1、#2、#3，可見(jiàn)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)與螺栓是否發(fā)生松脫以及松脫數(shù)量之間并不存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同理分析上游密封固定螺栓松脫缺陷是否發(fā)生及其松脫數(shù)量與機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)之間也無(wú)明顯規(guī)律性。

4、總結(jié)

4.1評(píng)估結(jié)果

對(duì)上述檢查處理實(shí)際情況及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果總結(jié)如下：

①目前四臺(tái)機(jī)組球閥下游密封固定環(huán)緊固螺栓已完成點(diǎn)焊加固處理，處理效果良好，且經(jīng)評(píng)估缺陷再次發(fā)生的可能性極低。

②球閥上游密封固定環(huán)螺栓松脫落缺陷發(fā)生的可能性雖然遠(yuǎn)低于下游密封，但缺陷的發(fā)生及其嚴(yán)重程度與機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)之間無(wú)明顯規(guī)律性，當(dāng)前無(wú)法從運(yùn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)估出上游密封可繼續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)長(zhǎng)。

4.2建議

制定后續(xù)跟蹤措施及處理建議如下：

①后續(xù)在機(jī)組年度常規(guī)C修中，持續(xù)開(kāi)展對(duì)四臺(tái)機(jī)組球閥下游密封固定環(huán)緊固螺栓的定期檢查。

②擇機(jī)安排上游水道停水檢修，對(duì)四臺(tái)機(jī)組球閥的上游密封固定環(huán)螺栓開(kāi)展檢查及點(diǎn)焊加固處理。

③在球閥上游密封固定環(huán)螺栓技改加固處理完成前，每隔半年測(cè)量一次上游密封漏水量，當(dāng)漏水量出現(xiàn)增大超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，需對(duì)上游密封運(yùn)行狀態(tài)開(kāi)展再評(píng)估，考慮提前對(duì)上游密封開(kāi)展檢查處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]LU Jia-ming， LI Zhong. 基于有限元法的超超臨界機(jī)組球閥密封設(shè)計(jì)及研究[J]. 液壓氣動(dòng)與密封， 2018， 038（012）：22-25.

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[3]孔翔， 陳力智， 邱曉來(lái)，等. 大口徑金屬硬密封球閥泄漏分析及解決方案[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造， 2019， 000（006）：204-207.

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