Kuidas vältida ohutusklappide surveleerimisvedru venitumist ja istme tiheduse kaotamist kõrgtemperatuursetes aurusüsteemides (>400 °C)

Soojuslik lahtine ühendus ja suitsuahju tõmbeefekt avatud korguga ohutusklappides (Xiazhao tüüp 4N8 vs. suletud korguga klapp)

Avaldanud tehnilise insenerite osakond, Shanghai Xiazhao Valve Co., Ltd.

Sihtsõnad: kõrgtemperatuuriline ohutusklapp, vedru venitumine, avatud korguga ohutusreljeefklapp, API 526 auruhõõgklapp, Stellite-katmismaterjal

1. Kõrgtemperatuuriline dilemma: miks standardsete suletud korguga ohutusklappide kasutamine ei õnnestu

Kõrgsurvelistes aurukatlatel, auruturbiinide üleliitumisjaamades ja soojuselektrijaamades, mis töötavad temperatuuril "400°C kuni 538°C (750°F kuni 1000°F)", on ohutusreljeefklapid (SRV-d) viimane kaitse katastroofliku üle surve eest. Siiski näitavad hoolduslogid ülemaailmselt elektrijaamades pidevalt hämmastavat trendi: standardsete suletud korguga ohutusreljeefklappide puhul algab keetmine, lekemine või kalibreerimise nihkumine vaid 3–6 kuu jooksul pärast seadistamist.

Finants- ja toimimiskulud on tõsised:

• Kulukas pidev aurukaotus: 10,0 MPa (1450 psig) ülekuumenenud aurutoru 1,5 mm mikroliit põhjustab üle
• Eelajaline seadistuspinge nihe: Pikaajaline soojuse mõju vähendab vedru nihke moodulit (G), mistõttu avaneb ventiil eelajaliselt normaalsest tööpingest madalamal rõhul ja põhjustab ebatäpselt käivitatud elektrijaamade seiskumisi.
• Katastroofiline istme traatvormiline kahjustus: Kõrgkiiruseline aur, mis liigub läbi kahjustatud istmepinnade, lõikab sügavalt sooni tavapärastes roostevabades terasplaatides, muutes ventiili korduvaks sulgemiseks kasutuskõlbmatuks.

SOOJUSKOONDUMISE TEED TÄISKAANELISE JA AVATUD KAANEGA VENTIILIDES

Täiskaaneline kaanel (standard):

[538°C aur] --- [korpusiiraga ruum] --- [kinni peetud kaanega õhk: 380°C–430°C] --- [vedru relaksatsioon 18%]

(eelajaline avanemine ja aurukaotus)

Avatud yoke-kaminakaaneline kaanel (Xiazhao tüüp 4N8):

[538°C aur] --- [korpusiiraga ruum] === [loomulik õhukaminakäik] ====== [vedruruum: <140°C]

(null koormuskaotus / stabiilne seadistuspinge)

2. Juurte põhjuse analüüs: soojusfüüsika vedru korpuses

2.1 Vedru leebenemise kriitiline roll

Kõik vedruterased kogevad pikaajalist pöörlemispinge all soojuslikku leebenemist. Kui suletud kateohutusklapp on paigaldatud 500 °C aurutorule, tõstavad kiirgus- ja juhtiv soojus kiiresti sisemisi katte temperatuure „380–430 °C“ni. Nendel tingimustel:

1. Tavaline liitsteras (nt kroom-vanaadium AISI 6150) kaotab metallurgilise leebenemise tõttu üle „15–22% oma algsest eelkoormusjõust“.

2. Allapoole suunatud istumisjõud ($F_s = k \cdot \Delta x$) langeb oluliselt alla ülespoole suunatud süsteemirõhu jõu ($F_p = P \cdot A_{seat}$).

3. Töörõhu ja seadistusrõhu vaheline vahe vähenes, mis viib pidevale simmimisele ja kuuldavale klõpsutamisele.

2.2 Mikroskoopilised istumisdeformatsioonid

Kuna soojusgradientid moonutavad ketaspidurit ja juhikõrvaldust, muutub istme pindalale mõjuv kontaktvõrk mitteühtlaseks. Tekivad mikroskoopilised auruteed, mis põhjustavad kohalikku kõrgkiirusega erosiooni (traadijoonistamist).

3. Insenerilahendused: Xiazhao kõrgtemperatuuriline disainiarhitektuur

Tegelik tootefoto: Shanghai Xiazhao 3K4 ASME klassi 600 kõrgtemperatuuriline ohutusklapp avatud yoke-kanaga

Kõrgtemperatuurilise degradatsiooni püsiva lahendamiseks on "Shanghai Xiazhao TOS-seeria kõrgtemperatuurilisel ohutusklappidel (API 526 klass 600 / 3K4 ja 3K6)" kolm üliolulist konstruktsioonilist omadust:

3.1 avatud yoke loomuliku konvektsiooniga suitsutoru (kaane tüüp 4N8)

Suletud kaane asendamisel "tehniliselt projekteeritud avatud yoke struktuuriga (tüüp 4N8)" ringneb ümbritsev õhk soojusliku tõusutõmbe abil vedru ümber loomulikult. Kuumus, mis lähtub keha kaelast, kantakse ära atmosfääri enne, kui see jõuab vedrurõngastele. Empiirilised soojuspildid kinnitavad, et kui ventiili keha töötab 538 °C juures, jääb vedru ruum temperatuuriks alla "140 °C (284 °F)".

3.2 Inconel X-750 superliigi vedru metallurgia

Temperatuuridel, mis ületavad 427 °C, varustab Xiazhao ohutusklappe "Inconel X-750 sadestumisena kõvendatud nikli-kroomi liigispringidega". Inconel X-750 omab erakordset vastupanu pinge lagunemisele ja plastilisele deformatsioonile ning säilitab rohkem kui "98,5 % oma algsest vedrurõhust" üle 10 000 soojusliku tunni.

3.3 Stellite koobaltbaasne kõvapinnase pindkate optilise mikrolihvimisega

Nii tahke sissepööratavat nõela kui ka ketast katmistakse paksu "Stellite koobaltliigiga (tähistus 6)" (minimaalne paksus 2,5 mm, kõrgematel temperatuuridel 40–45 HRC). Pinnad läbivad mitmefaasilist teemantlihvistust ja optilist mikrolihvistust "1–2 monokromaatilise heeliumi valgusriba (0,3–0,6 µm tasasus)" ulatuses, mille tulemusena kaovad täielikult niitjoonede tekke ohtlikud tingimused.

4. Väljatöötamise parimad tavapärasused ja hoolduskontrollnimekiri

Kõrgtemperatuuriliste auruliinide puhul 5+ aastase hooldusvaba elutsükli saavutamiseks järgige järgmisi ASME jaotise VIII juhiseid:

Isolatsiooni piir: Ärge iial isoleerige avatud kõrguse ohutusventiili kaanet ega vedrukohta. Isolatsioon on lubatud ainult sisendtoru ja ventiili keha puhul kuni alumise keha flantsini.

Sisendtoru kaotus: Veenduge, et täieliku nimivõimsuse korral kogu sisendvajumine jääb range alt

Drenaažiauk: Ühendage alati keha drenaažiauk (1/2" NPT) avatud drenaažitoruga, et vältida kondensaadi kogunemist ja soojusshokki külmade käivituste ajal.

Tehniliste nõuannete, sertifitseeritud API 520 suuruse arvutuste ja kohandatud ASME klassi 600/900 kõrgtemperatuuriliste ventiilide pakkumiste saamiseks võtke ühendust ettevõttega Shanghai Xiazhao Valve Co., Ltd.