Kā novērst drošības atbrīvošanas vārsta sviras atslābumu un sēdekļa noplūdi augstas temperatūras tvaika sistēmās (>400°C)

Termiskā atdalīšana un skursteņa vilkme atvērtā vāka drošības vārstos (Xiazhao tipa 4N8 pret noslēgtu vāku)

Izdeva Tehniskās inženierijas nodaļa, Šanhaja Xiazhao vārsta kompānija, Ltd.

Mērķa atslēgvārdi: Augstas temperatūras drošības vārsts, sviras atslābums, atvērtā vāka drošības atbrīvošanas vārsts, API 526 tvaika drošības vārsts, Stellite cietā apklājuma pārklājums

1. Augstas temperatūras dilemma: Kāpēc standarta noslēgtā vāka drošības vārsti neizdodas

Augstspiediena katlu kolektoru, tvaika turbīnu apvedstaciju un termoelektroenerģijas iekārtu darbības režīmā starp "400°C un 538°C (750°F līdz 1000°F)", drošības atbrīvošanas vārsti (SRV) ir pēdējā aizsardzība pret katastrofālu pārspiedienu. Tomēr apkopju žurnāli no visā pasaulē darbojošajām elektroenerģijas uzņēmumu organizācijām vienmēr atklāj satraucošu tendenci: standarta noslēgtā vāka drošības atbrīvošanas vārsti bieži sāk viegli burbulēt, noplūst vai novirzās no kalibrēšanas tikai 3–6 mēnešos pēc ekspluatācijas uzsākšanas.

Finansiālās un operacionālās sekas ir smagas:

• Dārga nepārtraukta tvaika zuduma problēma: pastāvīgs 1,5 mm mikrocaurums 10,0 MPa (1450 psig) pārkarsētā tvaika caurulē izšķiež vairāk nekā
• Pārāk agrīna iestatītā spiediena nobīde: Ilgstoša siltuma iedarbība samazina atsperes šķērssprieguma moduli ($G$), tādējādi izraisot vārsta neatļautu atvēršanos zem normālā darba spiediena un nevēlamus rūpnīcas apstāšanās gadījumus.
• Katastrofāla sēdekļa vadītāja izveidošanās: Augsta ātruma tvaiks, kas plūst cauri bojātām sēdekļa virsmām, veido dziļas rievas parastajos nerūsējošā tērauda disku virsmās, padarot vārstu neatkalpojamu.

SILTUMA UZKRĀŠANĀS CEĻŠ SLĒGTOS UN ATVĒRTOS KORPUSA VĀKOS

Slēgts korpusa vāks (standarta izpildījums):

[538°C tvaiks] --- [Korpuss dobums] --- [Ieslēgts korpusa vāka gaiss: 380°C–430°C] --- [Atsperes atlaišanās 18%]

(Pārāk agrīna atvēršanās un noplūde)

Atvērts joka kamīna korpusa vāks (Xiazhao 4N8 tipa):

[538°C tvaiks] --- [Korpuss dobums] === [Dabiskā gaisa kamīna vilkme] ====== [Atsperes dobums: <140°C]

(Nulles slodzes zaudējumi / stabils iestatījuma punkts)

2. Cēloņu analīze: termofizika atsperes dobumā

2.1 Atsperes atslābināšanās kritiskā loma

Visas atsperu tērauda sakausējumu veidas piedzīvo termisko lēnās deformācijas ilgstošas rotācijas sprieguma ietekmē. Kad noslēgta vāka drošības vārsta montēta uz 500 °C karstā tvaika caurules, starojuma un vadītspējas siltums ātri paaugstina iekšējo vāka temperatūru līdz „380 °C–430 °C“.

1. Standarta sakausējuma atsperu tērauds (piemēram, hroma-vanādija AISI 6150) zaudē vairāk nekā „15 % līdz 22 % no sākotnējās priekšslodzes spēka“, jo notiek metalurģiska atslābināšanās.

2. Lejupvērsts sēdekļa spēks ($F_s = k \cdot \Delta x$) būtiski samazinās zem augšupvērstā sistēmas spiediena spēka ($F_p = P \cdot A_{seat}$).

3. Darba spiediena un iestatījuma spiediena starpība samazinās, kas izraisa nepārtrauktu vārīšanos un dzirdamu čakarēšanos.

2.2 Mikroskopiskas sēdekļa deformācijas

Kad temperatūras gradienti izkropļo diska turētāju un vadības ieliktņus, sēdekļa kontaktspiediens kļūst nevienmērīgs. Veidojas mikroskopiskas tvaika ceļu sistēmas, kas izraisa lokālu augsta ātruma eroziju (vadu velšanu).

3. Inženierijas risinājumi: Šanhajas Žao augstas temperatūras dizaina arhitektūra

Īstā produkta attēls: Šanhajas Žao 3K4 ASME klases 600 augstas temperatūras drošības vārsts ar atvērtu jokas skursteni

Lai pastāvīgi novērstu termisko degradāciju, "Šanhajas Žao TOS sērijas augstas temperatūras drošības izlaiduma vārsts (API 526 klase 600 / 3K4 un 3K6)" ietver trīs misijas kritiskas dizaina iezīmes:

3.1 Atvērtais joka naturālās konvekcijas skurstenis (vāka tips 4N8)

Aizvietojot noslēgto vāku ar "inženieriski izstrādātu atvērtā joka struktūru (tips 4N8)", apkājējā gaisa plūsma ap sviru notiek dabiski, izmantojot termisko peldspēju. Siltums, ko pārnes no korpusa kakla, tiek izvadīts vides atmosfērā pirms sasniedz sviras uzgriežņus. Empīriski termogrāfiskie pētījumi apstiprina, ka, kad vārsta korpusam darbojas 538 °C temperatūrā, sviras dobuma temperatūra paliek zem "140 °C (284 °F)".

3.2 Inconel X-750 super sakausējuma atsperu metalurģija

Temperatūrām, kas pārsniedz 427 °C, Xiazhao drošības vārstus aprīko ar "Inconel X-750 nogulsnēšanā cietinātu niķeļa un hroma sakausējuma atsperēm". Inconel X-750 izceļas ar izcilu pretestību relaksācijai un lēnai deformācijai, saglabājot vairāk nekā "98,5 % no sākotnējās atsperes stingrības" pēc 10 000+ termiskajām stundām.

3.3 Stellite kobalta bāzes cietā apklājuma uzklāšana ar optisko mikroslīpēšanu

Tieši ievitamās sprauslas un diska virsmas ir pārklātas ar biezu "Stellite kobalta sakausējumu (6. klase)" cieto apklājumu (minimālais biezums 2,5 mm, cietība augstās temperatūrās — 40–45 HRC). Virsmas tiek apstrādātas vairākos diamanta slīpēšanas posmos un pēc tam pakļautas optiskai mikroslīpēšanai līdz "1–2 monohromatiskām helija gaisma joslām (0,3–0,6 µm plaknumam)", pilnībā novēršot vadu vilkšanas risku.

4. Vietas uzstādīšanas optimālās prakses un apkopēs nepieciešamo darbu pārbaudes saraksts

Lai augstas temperatūras tvaika cauruļvados sasniegtu 5+ gadus ilgu bezapkopes ekspluatācijas laiku, jāievēro šādi ASME Section VIII norādījumi:

Izolācijas robeža: Neizolējiet drošības vārsta atvērtās jostas kapuci vai svira dobumu. Izolējiet tikai ieejas cauruli un vārsta korpusu līdz apakšējā korpusa flančam.

Ieejas cauruļvada zudums: Pārliecinieties, ka kopējais ieejas spiediena kritums pie pilnas nominālās jaudas paliek stingri zem

Drenāžas caurumi: Vienmēr savienojiet korpusa drenāžas caurumu (1/2" NPT) ar atvērtu drenāžas cauruli, lai novērstu kondensāta uzkrāšanos un termisko triecienu aukstās palaišanas laikā.

Tehniskām konsultācijām, sertificētām API 520 izmēru aprēķinām un pielāgotiem ASME klases 600/900 augstas temperatūras vārstiem kontaktējieties ar Shanghai Xiazhao Valve Co., Ltd.