кондиционный клапан

Усталостное разрушение арматуры клапана регулирования пара на станции десупертировання тепловой электростанции.

Предприятие принадлежит крупному интегрированному целлюлозно-бумажному комбинату с собственной тепловой электростанцией и системой пара высокого давления. Клапан десупертировання обеспечивает регулирование перепуска из коллектора пара высокого давления в коллектор пара среднего давления. После некоторого периода эксплуатации арматура клапана показала усталостное разрушение — это не случайная авария, не ошибочный выбор материала, а сами условия эксплуатации, толкающие ключевые компоненты внутри полости клапана к точке разрушения. Изложим фактические условия работы этого клапана, прежде чем перейти к теории. Пар на входе чуть выше 6 МПа, 454°C. На выходе давление снижается примерно до 1 МПа, целевая температура ниже 200°C. Расход пара 100 тонн в час, впрыск десупертированной воды 20 тонн в час. Снижение давления обеспечивается многоступенчатыми перфорированными пластинами, снижающими его шаг за шагом. Снижение температуры обеспечивается впрыском распыляемой воды, охлаждающей перегретый пар.

Одни цифры не выглядят столь угрожающе? Представьте процессы внутри полости клапана. Пар высокого давления проходит через первую ступень клетки, падение давления составляет 30-40%, затем поступает в перфорированные цилиндры для вторичного распределения потока. Одновременно охлаждающая вода поступает из сопла — водяной туман температурой 85°C врезается в пар температурой 450°C. Это закалка. И не один раз — каждый цикл срабатывания клапана является закалкой. Во время остановки или изменения нагрузки клапан закрывается, впрыск прекращается, температура в полости медленно возвращается к высокотемпературному диапазону — это отпуск. При следующем открытии клапана — снова закалка. Металл, проходящий через циклы термических фазовых напряжений, накапливает усталость по границам зёрен гораздо быстрее, чем прогнозируется для нормальных условий. Механизм тот же, что у ковочного молота, многократно бьющего по одному и тому же месту — только «молотом» являются пар и охлаждающая вода.

Поверхность излома говорит больше, чем теоретический анализ. Это не одноразовый ударный излом с грубыми краями — это классический усталостный излом: зона зарождения трещины, зона стабильного развития, зона мгновенного разрушения. Чётко видны три стадии. Очаг трещины находится на поверхности арматуры вблизи сопла десупертировання, именно там, где чередование холода и тепла наиболее интенсивно. Демонтированная арматура даёт более ясную картину общего состояния. Пробка из 410SS с наплавкой Alloy #6, направляющая втулка из A565 Gr.616HT с ионным азотированием, уплотнительное кольцо из CA15 с наплавкой Alloy #6 — спецификация материалов не слабая. Но исходная конструкция впрыска превратила эти ключевые компоненты в первую поверхность, принимающую на себя весь удар термических циклов. Охлаждающая вода поступает через зону штока в полость клапана, распыляясь через внутреннее сопло в выходной секции. Эффективность десупертировання действительно высока, дистанция испарения короткая. Цена этого — арматура принимает на себя закалку. При достаточной длительности она разрушается. Это не проблема материала. Это конструктивное решение, заставляющее критические компоненты нести циклический термический удар, которого они не должны испытывать. Поэтому наш подход к модернизации сводится к одному — разделить снижение давления и снижение температуры. Охлаждающая вода больше не поступает в полость клапана через шток для внутреннего распыления. Вместо этого она направляется из зоны штока непосредственно на наружную форсунку распыла, установленную на выходном трубопроводе. Функция десупертировання переносится из полости клапана на наружный трубопровод. Изменение не велико. Результат — реален. Арматура воспринимает только постепенное снижение температуры от редуцирования давления пара, больше не подвергаясь ударной закалке от впрыскиваемой охлаждающей воды. Термические циклические напряжения переходят от режима повторной закалки обратно к режиму нормальных температурных изменений. Усталостный ресурс улучшается принципиально. Форсунка распыла на выходном трубопроводе является независимым компонентом — в случае выхода из строя её можно заменить отдельно, без разборки корпуса клапана или замены узла арматуры. Арматура без термических циклических нагрузок просто служит дольше.

Клапан регулирования пара, клапан десупертировання, перепускной клапан, перепускной клапан турбины — разные названия в отрасли, одна и та же основная логика работы: редуцирование пара высокого давления плюс впрыск воды для десупертировання. Пока охлаждающая вода смешивается непосредственно с паром внутри полости клапана, арматура принимает на себя закалку. При достаточной длительности она разрушается. Разделите снижение давления и снижение температуры. Пусть арматура выполняет только редуцирование давления. Пусть наружная форсунка на выходном трубопроводе выполняет десупертировання. Небольшое изменение, но оно устраняет коренную причину повторяющихся усталостных разрушений арматуры от закалки. Если в вашем проекте арматура разрушается при аналогичных условиях эксплуатации, или вы хотите избежать этого риска при выборе новых клапанов, свяжитесь с нами для получения конкретных решений по модернизации. Данная статья является оригинальным техническим контентом. Несанкционированное копирование или воспроизведение строго запрещено. FLOWKS® Control Valves Ключевые слова: Многоступенчатый редукционный регулирующий клапан | Регулирующий клапан регулирования пара | Задвижка с Pressure Seal | Регулирующий клапан FLOWKS