空分裝置高壓蒸汽閥門的結構形式及防泄漏管控措施

張曉偉

（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯分公司，內蒙古 鄂爾多斯017209）

鄂爾多斯分公司空分裝置高壓蒸汽系統(tǒng)工作壓力為9.0MPa，工作溫度在535℃。高壓蒸汽系統(tǒng)最主要的界區(qū)閥是使用美國太平洋閥門公司生產的平行閥瓣式閘閥。蒸汽閥密封如果發(fā)生泄漏，會直接影響人員和設備的安全，同時會造成后線裝置非計劃停工，經濟損失重大。因此，必須保證高壓蒸汽閥門在每次檢修周期，提高標準的進行全面檢驗、維修。并且在遇到泄漏情況時能夠準確判斷故障點，采取安全、可靠的應對措施。

1 高壓蒸汽閥門結構形式及密封特點

（1）平行閥瓣式閘閥，喉部采用全流量設計，相對束口型設計通徑要大得多，使介質通過閥體的壓力損失大大減少。閥瓣處有內襯英格耐爾600的高溫合金鋼彈簧，確保閥座在大幅度升溫升壓過程中自密封嚴密，保證密封性能的同時，增大了閥板彈性，有效避免了因熱膨脹而產生卡死現(xiàn)象。平行閥座閘閥的主要構成為全導向閥瓣托架、扣環(huán)銷釘，以及可互換彈簧負載閥瓣；定位閥座能使其中形成的應力與彎曲機率有效降低；而彈簧負載閥瓣在壓差低的情況，能提升其密封性。由于閥瓣并非是完全固定的，所以維護工作相對來講比較簡單，不必再為閥瓣進行閥座的特殊定制，與此同時，動力執(zhí)行機構在實際運行的過程中，止動裝置會對其起到一定的保護作用，也有助于閥瓣定位。此結構主要以閥座扭矩低為優(yōu)勢，在對執(zhí)行機構整體要求較低的情況下，運行成本無需太高，由于閥座表面屬于硬面，因此即使壓差較高使用壽命相對來講仍很長。

（2）平行閥瓣式閘閥閥桿根部，通常情況下都會存在合金堆焊的密封層，若是出現(xiàn)盤根泄漏的情況，將閥門開至全開的狀態(tài)，使密封閥桿的作用充分發(fā)揮出來，就能夠有效解決這一問題，盤根更換工作可以等到停機或大修時再進行。閥門的支架基本上均為組合式專利結構，本身即可應用于閥蓋處密封圈的拆卸，這對于拆裝執(zhí)行機構是非常有利的，且與其它拆卸工具相比較來講，閥門支架能夠最大程度上確保拆卸維護的過程中，受壓密封部位不會受損。

（3）高壓蒸汽閥門密封點有閥桿填料密封和閥蓋處的自密封兩部分。后者一般情況下以壓力自密封結構為主，且采取低碳鋼整體鍍銀的方式來處理密封圈，在所使用材料質量更好的基礎上，其抗汽蝕性也更強，對使用壽命的延長非常有幫助，進一步為高壓差環(huán)境中閥門密封的嚴密性提供保障。

2 高壓蒸汽閥門密封泄漏部位及原因

2.1 填料密封處泄漏的原因分析

密封填料裝入填料腔內，通過螺栓的預緊力作用在填料壓蓋上，使填料產生塑性變形與閥桿抱緊達到密封的目的。閥門在操作使用過程中，閥桿同填料之間是相對運動摩擦的。隨著開關次數(shù)的增多，密封填料磨損加劇，還有溫度、壓力的變化和蒸汽介質的沖刷作用，在導致填料預緊擠壓力呈下降趨勢的同時，形成老化、彈性下降等失效特征，這種情況下極易出現(xiàn)蒸汽泄漏問題，若未能得到及時處理，甚至會把填料部分沖出溝槽，進而造成泄漏情況愈發(fā)嚴重的后果。

2.2 閥蓋處自密封泄漏的原因分析

底座與坡形自密封環(huán)間的接觸呈傾斜狀態(tài)，閥蓋由預緊螺栓起拉起作用，導致使自密封環(huán)在受到斜向擠壓力影響的情況下，產生初始密封比壓，另外，在介質壓力影響閥門時，螺栓預緊力與壓力屬同向，在致使自密封環(huán)所受擠壓力越來越大的同時，密封效果也必然會隨之增強。也正是由于其內部介質壓力與閥蓋密封性是成正比的關系，所以其也被稱為自密封。但與此同時相關人員必須明確認識到，自密封環(huán)的彈性與高壓蒸汽等都是會對密封性產生影響的重要因素，下降或沖刷都可能導致自密封失效并泄漏。

3 高壓蒸汽閥門密封泄漏帶壓處理方法介紹

（1）開孔注膠法：簡單來講，即為將注膠旋塞閥安裝于泄漏處，通過對原密封部位的有效利用，使其與旋塞閥形成腔室，同時向腔室有效注滿密封膠，促使密封膠擠壓與泄漏蒸汽的壓力，處于一個相對平衡的良好狀態(tài)。塑性體注膠會在一定時間向彈性體轉變，形成一個彈性的新密封結構來堵塞泄漏孔隙，阻塞蒸汽的外泄。需要注意的是密封膠的耐溫性必須與蒸汽溫度相適應，并在短時間內變?yōu)閺椥泽w，以達到快速密封的作用。使用注膠法處理自密封環(huán)泄漏的技術要求與處理填料泄漏時的要求基本相同，只是要在開孔時能夠準確的找準閥體上自密封環(huán)所在的位置。以此來進行下一步的鉆孔、注膠來構成新的密封腔。注膠法在國內化工、電力企業(yè)使用較為廣泛。如2009 年鄂爾多斯煤制油廠空分裝置109 單元109-1160.1 高壓蒸汽閥填料泄漏嚴重，在線帶壓堵漏，使用注膠法成功的消除了泄漏點。

（2）焊接封堵法：是采用手工電弧焊配合壓捻等方法，直接對泄漏的部位進行焊接，該方法適用于泄漏閥門無法隔離處理，并且泄漏蒸汽壓力不高，泄漏部位較小、便于焊接作業(yè)等部位。焊接材料的選擇應根據焊接部位的材質進行合理選用，焊接電流要適當?shù)奶岣撸瑏碓鰪婋娀〈盗?，提高金屬融合性。在焊接過程中，配合使用斬子、手錘壓捻泄漏部位，使金屬產生塑性變形，減少泄漏區(qū)域，便于安全、可靠的焊接補漏。

4 高壓蒸汽閥門檢修過程管控要點

（1）閥門解體后，檢查閥體內部有無裂紋、砂眼，在檢查高壓閥門的時候，檢查人員應將重點放在應力集中的部位，盡可能在發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷的第一時間，采取有效措施修補。另外，閥桿彎曲與磨損問題也必須得到重視，需在對閥桿表面銹垢有效清理的基礎上，保證閥桿與填料相觸部分的光滑平直。

（2）展開對閥瓣與閥座間密封面的有效檢查，確保閥線并未出現(xiàn)被沖刷、擦傷或者是磨損的情況，但若是凹坑深度＞5mm，則必須通過對研磨技術的有效應用來處理。具體來講，如果在檢查過程中出現(xiàn)上述問題，技術人員應在堆焊后車削的基礎上再研磨處理。與此同時，技術人員應將密封面的受損情況作為根據，決定是否需要粗研；而在粗研后若仍存在較小的缺陷，再通過手工或機械研磨，稱為中研；細研則是閥門研磨的最終工序，更多時候會采取手工研磨的方式，其主要使用閥瓣研磨閥座，在適量研磨膏與機油的作用下，輕輕地反復研磨。相比較來講，這一方面需要經常檢查，且應注意研磨時間不要太長，細研后密封面能明顯觀察到凡爾線，最終再使用機油將光潔度研磨到最高點。

（3）經實踐證明，閥門密封性能會在極大程度上受到填料安裝順序的影響，首先應使用金屬環(huán)或者是石墨石棉合金，作為第一環(huán)的填料；其次是碳纖維成型填料；而石墨石棉合金編織填料則可安裝于最后一環(huán)。就摩擦力方面相比較而言，成型石墨環(huán)明顯會小很多，同時在填料以每兩環(huán)為單位安裝的情況下，壓蓋預壓措施是非常必要的，這也是填料、閥桿以及填料函間比壓的保障。在壓緊填料的過程中，技術人員還應注意壓蓋螺母扭矩，將閥門設計壓力、溫度作為根據以及廠家推薦值進行緊固。壓蓋螺栓擰緊后，壓蓋應保持平整，閥桿、壓蓋、填料室三者的間隙均勻，填料壓蓋壓入填料室應為其高度尺寸的1/3，且最小不小于3mm。安裝完成后手動旋轉閥桿，閥桿應操作零活，用力正常，無卡阻現(xiàn)象。

5 高壓蒸汽閥門運行管控措施

（1）高壓蒸汽閥門在泄漏之前一般會有征兆，這就需要外操人員將檢查融入巡檢過程中，一旦發(fā)現(xiàn)滲漏問題或者閥門聲音不正常，就必須及時聯(lián)系專業(yè)隊伍，由其檢查并加固閥門螺栓，泄漏問題必須在出現(xiàn)的第一時間被處理。

（2）若高溫高壓閥門已經有超過一個生產周期的持續(xù)運行，檢查人員在例行檢修的時候，無論閥門的自密封情況如何，都必須更換新的自密封環(huán)與密封填料，如果閥門的日常操作開關比較頻繁，則檢查與更換工作更加必要。另外，必須要結合實際情況，選擇材質最合適的自密封環(huán)與密封填料，以確保其能夠滿足長期持續(xù)運行的需求。

（3）在實際使用高壓閥門前，需對閥蓋預緊與填料壓蓋螺栓進全面檢查，確保其松緊程度不會對閥門產生影響。因為自密封結構具備較強的特殊性，導致在通入高壓蒸汽的情況下，降低閥蓋螺栓預緊力，基于此，在高壓閥門投入使用之后，實施對螺栓的全面熱緊非常關鍵，其能夠有效泄漏問題出現(xiàn)的機率。

6 結語

通過對空分裝置蒸汽系統(tǒng)平行閥瓣式閘閥的結構研究，結合以往填料密封泄漏情況的分析及應急在線處理過程，以及在檢修周期對高溫高壓閥門的維修，針對關鍵環(huán)節(jié)實施的管控措施，閥門泄漏問題得到了有效解決。