Fisher调节阀在华南成品油管网使用状况

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国石化销售有限公司华南分公司 作者:李永祥

  华南成品油管网输油站使用的调节阀主要为Fisher调节阀,所用类型为:ET/EWT型直行程阀和V形球阀。汽蚀与闪蒸是致使阀门损坏的重要原因。华南成品油管网阀门主要故障形式有填料压盖渗油和阀门密封件损伤导致的内漏,调节阀多采用流关形式,并设有平衡孔,克服了流闭型阀杆直径小于阀芯直径时稳定性差的问题。

  华南成品油管网自2005年建成投油以来,已累计安全输送成品油10400多万t,创造了良好的社会效益和经济效益。华南管网主要由西南成品油管道、珠三角成品油管道等组成,管道采用单管密闭顺序输送工艺,可同时顺序输送0#柴油、93#汽油、97#汽油等。目前投用运行的管道全长3842km。管道起始于广东茂名,东至广东惠州,西达云南大理,贯穿广东、广西、贵州和云南四个省(自治区),是目前国内距离最长、工艺水平最先进、穿越地形地貌最复杂的成品油输送管网,承担着中石化广州分公司、茂名分公司、东兴炼化、北海炼化和海南炼化五个炼油厂成品油的畅通,担负着粤、桂、黔、滇等地区成品油市场输送保供的重任。

一、Fisher调节阀在华南成品油管网的使用

  华南成品油管网输油站使用的调节阀主要为Fisher调节阀,所用类型为:ET/EWT型直行程阀和V形球阀

  1.ET/EWT型直行程调节阀

  如图1所示,套筒式调节阀在一个单座阀体内插入一个圆筒形套筒,并以套筒为导向,装配一个能在轴向自由滑动单阀芯,套筒上开有一定流量特性的窗孔。

带667型执行机构的FisherET型调节阀

图1 带667型执行机构的FisherET型调节阀

  通过阀芯与套筒窗孔所形成的流通面积的变化,来实现流量调节。泄漏量达III级,稳定性好,允许压差较大;容易更换、维修内件,流量大,可调范围广,动态稳定性好,噪声低,空化腐蚀小。适用于压差大,要求工作平稳、噪声低的场合,是应用较广泛的调节阀,其中根据阀笼不同有迷宫式和多孔式(见图2)。

迷宫式和多孔式阀笼

图2 迷宫式和多孔式阀笼

  ET/EWT型直行程调节阀安装于输油站下载流程,用于减压,保证调节阀后的压力为一较低的恒定值,从而确保阀后的管线及流量、压力、等仪表的安全。

  2.V形角行程调节球阀

  选用专用带V形开口结构,具有近似等百分比的调节特性。开口球阀属于固定球球阀,也属单阀座密封球阀,调节性能是球阀中最佳的,其他类型的球阀基本不作调节用;V形球阀密封原理和固定球球阀球体后密封阀座类似,但是采用了板弹簧加预紧力的可动阀座结构;V形球阀全开时为无阻调节,自洁性能最佳,适用于特别不干净、含纤维介质的两位切断场合。

  V形调节球阀安装在主输泵出口汇管上,通过开度调节达到对出站压力的调节。如果泵出口压力过高,减小调节阀的开度,使流体的多余的能量消耗在调节阀内,达到降低压力的目的;当主泵进口压力超低时,调节阀放弃出站压力控制,对主泵进口进行低压保护性调节;各分输支线的分输调节阀通常控制分输流量,当分输调节阀后压力超高时调节阀自动切换到阀后压力保护性调节。

  在华南成品油管网中主要使用FisherET/EWT型直行程阀和FisherV250V形球阀。阀门的型号及尺寸见表1。

表1 华南成品油管道使用Fisher调节阀型号

华南成品油管道使用Fisher调节阀型号

注:①1in=0.0254m。

二、华南成品油管网使用Fisher调节阀在实际中遇到的问题

  1.闪蒸与汽蚀

  据伯奴利方程,管道内流体的流速提高压力就会下降。管道节流处流体速度大幅度提高。压力急剧下降。如果液体流经管道节流处的压力低于汽化压力(pv)将产生汽蚀或闪蒸现象。汽蚀与闪蒸是由于管道节流引起的,如图3所示。

闪蒸与汽蚀原理

图3 闪蒸与汽蚀原理

  当p<pv时,油品为液相;当p>pv时,油品为气相。

  如果液体流过管道节流处,压力恢复后p2仍低于汽化压力pv(此时流体内仍有气泡),这种现象称为闪蒸。

  如果液体流过管道节流处,压力恢复后p2高于汽化压力pv(此时流体内气泡破裂),形成高速射流,这种现象称为汽蚀。

  闪蒸最严重的破坏发生在流速最高处。即阀塞阀座处。冲蚀是闪蒸破坏的直观表现。汽蚀发生时,气泡破裂释放的能量使阀塞阀座甚至附近管道损坏,并伴发噪声气。如图4所示,汽蚀与闪蒸是致使阀门损坏的重要原因。

华南成品油管网调节阀冲蚀实例

图4 华南成品油管网调节阀冲蚀实例

  2.阀门密封方面

  阀门主要故障形式有填料压盖渗油、阀门密封件损伤导致的内漏(Fisher阀门结构见图5)。

 带标准阀笼的FisherET阀门的截面

图5 带标准阀笼的FisherET阀门的截面(标准1~6in结构)

1.金属密封 2.阀座密封片 3.销 4.螺旋缠绕密封垫片 5.薄垫片 6.阀盖密封垫片 7.PTFEV形环填料 8.支撑环 9.密封环 10.阀芯 11.金属密封压环 12.PTFE密封环

  (1)调节阀外泄的解决方法华南成品油管网调节阀外泄的情况如图6所示,解决方法主要有以下几种:

  1)增加密封油脂法。对未使用密封油脂的阀,可考虑增加密封油脂来提高阀杆密封性能。

  2)增加填料法。为提高填料对阀杆的密封性能,可采用增加填料的方法。通常是采用双层、多层混合填料形式。

  3)更换石墨填料法。大量使用的四氟填料,因其工作温度为-20~200℃,当温度在上、下限或变化较大时,其密封性便明显下降,老化快,寿命短。柔性石墨填料可克服这些缺点且使用寿命长。因而全部将四氟填料改为石墨填料,甚至新购回的调节阀也将其中的四氟填料换成石墨填料后使用。但使用石墨填料的回差大,初时有的还产生爬行现象,对此必须有所考虑。

  4)更换密封垫片。至今,大部分密封垫片仍采用石棉板,在高温下,密封性能较差,寿命也短,引起外泄。遇到这种情况,可改用缠绕垫片,O形环等。

调节阀密封出现渗漏的情况

图6 调节阀密封出现渗漏的情况

  3.调节阀的自洁方面

  调节阀按流向不同分为:流开和流关,如图7所示。流开指在阀芯节流处介质流动方向与阀门打开方向相同。流关指在阀芯节流处介质流动方向与阀门关闭方向相同。

调节阀的两种流向形式

图7 调节阀的两种流向形式

  单密封类的调节阀包括单阀座、高压阀无平衡孔的单密封套筒阀需进行流量选择。

  流开、流关闭各有利弊:流开型阀门工作比较稳定,但自洁性和密封性较差,寿命短。流关型阀门寿命长、自洁性和密封性好,但当阀杆直径小于阀芯直径时稳定性差。当冲刷严重或有自洁要求时选择流闭。

  华南成品油管网调节阀多采用流关形式,并设有平衡孔,克服流闭型阀杆直径小于阀芯直径时稳定性差的问题。如图8~10所示。

平衡性阀塞原理

图8 平衡性阀塞原理

华南成品油管网某调节阀带平衡孔阀芯

图9 华南成品油管网某调节阀带平衡孔阀芯

华南成品油管网某调节阀阀体

图10 华南成品油管网某调节阀阀体

  调节阀经常卡住或堵塞的防堵方法如下:

  (1)清洗法

  管路中的焊渣、铁锈、渣子等在节流口、导向部位、下阀盖平衡孔内造成堵塞或卡住使阀芯曲面、导向面产生拉伤和划痕、密封面上产生压痕等。这经常发生于新投运系统和大修后投运初期。这是最常见的故障。遇此情况,必须卸开进行清洗,除掉渣物,如密封面受到损伤还应研磨;同时将底塞打开,以冲掉从平衡孔掉入下阀盖内的渣物,并对管路进行冲洗。投运前,让调节阀全开,介质流动一段时间后再纳入正常运行。

  (2)增大节流间隙法

  如介质中的固体颗粒或管道中被冲刷掉的焊渣和锈物等因过不了节流口造成堵塞、卡住等故障,可改用节流间隙大的节流件,节流面积为开窗、开口类的阀芯、套筒,因其节流面积集中而不是圆周分布的,故障就能很容易地被排除。如果是单、双座阀就可将柱塞形阀芯改为“V”形口的阀芯,或改成套筒阀等。例如某化工厂有一台双座阀经常卡住,推荐改用套筒阀后,问题马上得到解决。

  (3)直通改为角形法

  直通为倒S流动,流路复杂,上、下容腔死区多,为介质的沉淀提供了地方。角形连接,介质犹如流过90°弯头,冲刷性能好,死区小,易设计成流线形。因此,使用直通的调节阀产生轻微堵塞时可改成角形阀使用。

三、结语

  经过多年使用观察,Fisher调节阀能满足需要,设备运行相对稳定,维护简单,但是在密封方面还需要进一步改进,密封方面容易出现渗漏。

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