電動盲板閥常見安裝問題及解決方案

魯慧彬

(中國五環(huán)工程有限公司,湖北 武漢 430223)

盲板閥(指插板閥,也稱為眼鏡閥或扇形盲板閥)廣泛應(yīng)用于冶金及化工行業(yè)煤氣、煙氣、含塵氣體及空氣等管路系統(tǒng)的除塵環(huán)保設(shè)施中,是一種理想的煤氣及有毒氣體管路絕對切斷的安全控制閥門,在開停車階段能有效控制氣體的流動,對保障安全生產(chǎn)有重要的意義[1]。在安裝使用中,由于受到實際環(huán)境影響,盲板閥的開啟容易出現(xiàn)閥板運行不暢,甚至卡滯無法繼續(xù)移動的情況。一方面,這會帶來一定的安全隱患;另一方面,電動機控制回路會因此發(fā)生超負(fù)荷跳閘,影響氣化爐正常開爐、停爐操作,影響項目開停車進度。

某大型工業(yè)燃?xì)忭椖坎捎谩把h(huán)流化床煤氣化”技術(shù)生產(chǎn)煤氣供下游用戶使用。其中,使用的盲板閥為煤氣介質(zhì)的電動盲板閥,管道口徑在DN1000～1800之間,公稱壓力為0.25MPa,工作溫度為200℃。本文結(jié)合項目中盲板閥實際安裝調(diào)試案例,分析了盲板閥無法正常開啟的原因,提出了實際解決方案,并在此基礎(chǔ)上對電動盲板閥的布置設(shè)計提出了建議。

1 電動盲板閥結(jié)構(gòu)

盲板閥的控制分為手動、電動、氣動和液動,其中電動和氣動較為常見,均可實現(xiàn)遠程開啟和關(guān)閉,可靠切斷氣體介質(zhì)。電動盲板閥結(jié)構(gòu)見圖1,由左閥體、中閥體、右閥體、扇形盲板、絲桿螺母付、杠桿、不銹鋼補償器、電動推桿等組成。電動盲板閥是通過三根支絲桿聯(lián)成一體,并把三個閥體分別固定在底座上,構(gòu)成一個剛性結(jié)構(gòu)體。中、左閥體用不銹鋼膨脹管連接,右、中閥體分別用三根兩端帶左右梯形螺紋的絲杠連接,將三根絲杠同時作正向(或反向)旋轉(zhuǎn),則左、中兩閥體得到壓緊(或分離)。三根絲杠中,上面一根絲杠中間裝有盲板,盲板繞該軸心旋轉(zhuǎn)。下面兩根絲杠在同樣的部位上安裝有盲板的定位塊,盲板旋轉(zhuǎn)時可以防止其漂移,避免被密封膠圈擦傷。其工作原理為:當(dāng)松開、夾緊時,由電動推桿帶動連桿移動,從而帶動三個連桿,同時作正向(或反向)旋轉(zhuǎn),使中、右兩閥體松開(或夾緊),用另一電動推桿帶動盲板轉(zhuǎn)動,達到對盲板上的盲孔和通孔轉(zhuǎn)位動作[2]。為了實現(xiàn)盲板的轉(zhuǎn)位動作,應(yīng)盡量保持盲板閥處于水平狀態(tài)。

圖1 盲板閥結(jié)構(gòu)注:1—左閥體;2—中閥體;3—右閥體;4—閥體;5—啟閉機構(gòu);6—底座;7—驅(qū)動裝置

2 電動盲板閥實際安裝問題及分析

2.1 安裝空間不足導(dǎo)致開閉過程中產(chǎn)生碰撞

由于盲板閥特殊的扇形結(jié)構(gòu),運行過程中閥板的轉(zhuǎn)動使其需要更大的運行空間。在實際安裝調(diào)試中,常出現(xiàn)盲板閥能正常安裝,但盲板閥閥板運行軌跡出現(xiàn)障礙物,導(dǎo)致無法實現(xiàn)正常開啟閉合的情況。如圖2所示,安裝時盲板閥與四周無任何碰撞(盲板閥處于開啟狀態(tài)),但在其執(zhí)行關(guān)閉操作時,閥板發(fā)生轉(zhuǎn)動,與另一側(cè)的管廊柱(圖2a,b)或管道(圖2c,d)發(fā)生碰撞,無法完成關(guān)閉操作。

圖2 現(xiàn)場出現(xiàn)盲板閥與四周結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞

在一般盲板閥開啟與其他管道發(fā)生碰撞的案例中,如果碰撞管道尺寸較小,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,移動碰撞管道即可,由此避開盲板閥的關(guān)閉操作軌跡,確保盲板閥正常運行。但本案例中,由于管廊無法進行移動,需調(diào)整盲板閥前后直管段,將盲板閥向西移動避開管廊柱,同時在原盲板閥支撐處的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)西側(cè)增加斜撐,以便盲板閥進行支撐。

造成以上問題的原因是在設(shè)計時未預(yù)留足夠的盲板閥運行空間。通常在制造商的產(chǎn)品說明書中會有安裝空間的要求,但在配管過程中,設(shè)計人員可能未仔細(xì)閱讀閥門的安裝說明,或者相關(guān)專業(yè)未將供貨商文件提供給管道布置專業(yè),導(dǎo)致在配管過程中設(shè)計人員忽略盲板閥需占用空間,而是以圓柱形(見圖3)進行設(shè)計。當(dāng)所設(shè)計處管道本身安裝空間受限,布置較為緊湊時,極易造成預(yù)留盲板閥運行空間不夠,盲板閥在開閉過程中與四周裝置發(fā)生碰撞。建議今后在涉及此類布置時,提前將產(chǎn)品說明書提供給管道布置專業(yè)和三維組,確保在建元件庫時就考慮運行空間,避免出現(xiàn)此類情況。

圖3 三維模型中的盲板閥

2.2 盲板閥的支撐不足導(dǎo)致盲板閥偏心

盲板閥本身質(zhì)量較大,為保持其工作狀態(tài)下的穩(wěn)定,其底部需要設(shè)置支撐。如果底部支撐不穩(wěn),會使得工作條件下盲板閥偏心。在第一節(jié)中已經(jīng)提到,盲板閥的正常運行需要其自身盡量保持在水平狀態(tài)。發(fā)生偏心會導(dǎo)致盲板閥無法正常開啟?，F(xiàn)場開車過程中發(fā)現(xiàn),組合冷卻器出口管道上的盲板閥閥板運行卡頓,無法完成關(guān)閉的操作。該處盲板閥底部支撐為T形支架(見圖4a),與盲板閥接觸面積有限,所提供的支撐不足。在開車過程中,隨著氣體進入,管道溫度升高,盲板閥處產(chǎn)生局部位移和偏轉(zhuǎn)(見圖4b)。由于盲板閥支撐不足,無法實現(xiàn)對盲板閥的有效固定,使閥板無法正常移動,影響其開啟和關(guān)閉。

解決問題的關(guān)鍵在于為盲板閥提供必要的支撐(見圖4c)?，F(xiàn)場將T形支架加固,將支架改為圖4d所示的形式:兩側(cè)增加型鋼及斜撐,增大支架與盲板閥底座的支撐面積,加強底座支撐能力,確保盲板閥在運行的過程中水平。修改支架后,盲板閥在開車運行過程中可正常開啟閉合。

圖4 盲板閥改進前后對比

在設(shè)計過程中,盲板閥廠家僅要求對盲板閥進行支撐,卻并未對支撐形式進行具體的要求,導(dǎo)致在實際運行過程中,某些盲板閥支撐不足,無法滿足其正常運行的相應(yīng)要求。故在設(shè)計過程中,應(yīng)該對這些容易被忽略的地方進行澄清與溝通,確保盲板閥的穩(wěn)定運行。同時需要注意的是:由于盲板閥結(jié)構(gòu)的特殊性,在其運行過程中需盡量保持盲板閥水平,一般要求盲板閥安裝時與左右閥體聯(lián)接的管道中心不同軸度≤3 mm。

2.3 盲板閥受管道變形或位移影響無法正常運行

由于盲板閥直接安裝于管道上,其穩(wěn)定性直接受到管道狀況的影響。當(dāng)管道本身發(fā)生一定變形或位移時,可能會破壞盲板閥的水平條件而造成偏心,無法正常運行?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn),某處盲板閥無法正常開啟。該處管道在高溫烘爐過程中會有高溫氣體進入,為避免管道由于熱位移而造成管道支架脫空,管道支撐設(shè)計為彈簧支架。彈簧的彈力造成了管路的上移,經(jīng)實際測量,彈簧移去定位銷后向上位移約15 mm。該盲板閥安裝于彈簧支架附近,管路上移導(dǎo)致盲板閥產(chǎn)生軸偏心,致使盲板閥無法正常開啟。

在實際處理中,取消此處彈簧,改為承重架,并將發(fā)生位移的水平管恢復(fù)至水平狀態(tài),修復(fù)后盲板閥可開啟,進一步證實是由于彈簧安裝載荷導(dǎo)致盲板閥偏心而無法正常運行。但取消彈簧支架后,可能造成管路在高溫烘爐過程中因受熱位移而導(dǎo)致管道支架脫空。通過實際考察,此處管道在高溫烘爐階段(氣化爐溫度升至750℃,此管線溫度達到150℃左右),承重架處有3mm向上的位移,盲板閥稍有脫空?，F(xiàn)場處理措施如下:高溫烘爐過程中,在管架脫空時,在縫隙處以墊鋼板作為受力媒介,由此提供必要的管路支撐。停車后管道溫度降低,脫空支架處管道回到原位置,應(yīng)取出鋼板,以避免該支架處管道因產(chǎn)生向上位移而導(dǎo)致盲板閥偏心、無法開啟的現(xiàn)象。

現(xiàn)場處理受進度、費用等因素的影響,只能采取改動較少的處理方式。但對于仍在設(shè)計階段或者還未開始設(shè)計的項目,建議更改管道走向或者調(diào)節(jié)支架位置,盡量減少盲板閥所在管段的位移量,避免管道熱漲冷縮、扭曲等因素產(chǎn)生的外力施加或傳遞到盲板閥上。建議按照圖5所示安裝要求進行安裝,并將安裝情況反饋給廠家確認(rèn)。

圖5 盲板閥安裝管道要求

現(xiàn)場安裝也存在盲板閥所在管道強行對中的情況,同樣也會導(dǎo)致盲板閥偏心,無法開關(guān),因此在盲板閥的設(shè)計、應(yīng)力分析及安裝過程中,均要引起重視。

3 結(jié)語

盲板閥是理想的管路切斷設(shè)備,其穩(wěn)定運行對于保障安全生產(chǎn)有重要意義,而這與其合理的設(shè)計與安裝密不可分。本文以某大型工業(yè)燃?xì)忭椖恐写罂趶矫簹夤艿郎厦ぐ彘y安裝作為案例,簡述了實際安裝過程中遇到的問題,包括盲板閥運行空間預(yù)留不足、盲板閥自身穩(wěn)定性不足,以及相連管道發(fā)生變形或位移,介紹了實際現(xiàn)場條件下有效的解決方法,同時詳細(xì)分析了問題產(chǎn)生的原因,并以此在盲板閥安裝及配管設(shè)計層面上提出了建議,為今后配管設(shè)計及施工避免此類問題的出現(xiàn)提供實踐經(jīng)驗及解決方案。