尿素系统控制阀技术改造

1、概述

　　我公司尿素装置是一种引进的氨汽提节能工艺装置,而调节阀HV-09203是尿素合成塔的出口控制阀。由于该阀门多次出现故障造成停车,严重影响了尿素装置安全稳定运行。

2、阀门参数

　　阀门类型　蝶阀
　　执行机构　气动薄膜执行机构
　　输送介质　尿液
　　工作温度　188℃
　　入口压力　15.05MPa
　　出口压力　14.53MPa
　　作用形式　正装气开
　　阀体材质　尿素级316L

3、问题分析

　　调节阀(图1)自1989年使用以来,多次出现阀杆断裂,销钉脱落,密封面腐蚀严重,性能不能满足生产要求等问题,造成系统周期性停车,影响系统安全稳定生产。根据多次出现的故障进行分析,阀杆断裂有许多原因。

　　①阀杆直径尺寸偏小,机械强度不能满足要求。

　　②由于蝶板与阀杆系销钉连结,阀杆在钻孔和销钉装入后产生长期的应力,造成阀杆因应力而产生裂纹。

　　③阀杆单向定位不好,造成阀杆窜动而使蝶板与阀体产生摩擦,从而产生的作用力作用在阀杆上,造成阀杆断裂。

　　另外,执行机构输出力不够,稳定性差,造成高温高压介质高频振动直接作用在阀杆与蝶板配合系上,造成阀杆和蝶板配合系失效。

1.上填料压盖　2.聚四氟乙烯填料　3.上填料底环　4.柱销　5.蝶板　6.阀杆　7.下填料底环　8.下压盖

图1　调节阀改进前结构

4、改进

　　通过分析和比较,对调节阀结构做了改进(图2)。

　　①阀杆选用25-22-2CrNiMo不锈钢,增加阀杆定位台阶和阀杆固定销钉。将原来的销钉定位改为台阶定位,使蝶板在阀腔定位更准确。从而避免了销钉剪切造成蝶板脱落的可能性和对阀杆的不平衡力。同时优化了蝶板与阀杆配合间隙,增加了阀杆与阀体定位轴套,使新阀杆具有双向定位台阶。另外,通过加大阀杆直径,阀杆截面积增加了36% ,减少了阀杆断裂造成事故的机率。

1.填料压盖　2.四氟填料　3.上填料底环　4.柱销　5.蝶板　6.带定位台阶阀杆　7.下填料底环　8.下压盖

图2　调节阀改进后结构

　　②通过计算将蝶板外径尺寸由的Φ105mm改为Φ100mm,使蝶板在阀腔内可以360°轴向转动(在阀杆上有蝶板位置指示标记) ,且蝶板材质选用25-22-2CrNiMo,并氮化处理,使其配合面产生硬度差。即消除了蝶板与阀体的相对摩擦,又避免了蝶板腐蚀。

　　③结合阀杆直径加大,阀体上填料函下端导入孔由原来的20mm加大到23mm,使两端填料函的填料底环对阀杆起到双向定位作用。确保了阀杆定位准确。

　　④执行机构由角行程气动薄膜式改为气动活塞式。因为气动薄膜执行机构由于膜片承受的压力较低,又加上有平衡弹簧抵消了大部分作用了。因此输出力较小。而采用气动活塞执行机构,其压力可达0.5MPa,而且无弹簧抵消推力,输出力大,适用大口径,高静压蝶阀,确保了工作的稳定性。

5、结语

　　调节阀改进后,使用效果良好,满足了生产的需要,使用周期由原来的3个月延长到一年以上,为尿素系统安全稳定生产创造了条件。