閘閥中腔異常升壓的危害與防護

      閘閥通常有單閘板、雙閘板、楔式、平行式等結(jié)構(gòu)設計，其中楔式雙閘板（Z42、Z62系列）及楔式彈性閘板（Z40、Z60系列）應用**為廣泛，前者關閉時閘板自動吻合兩側(cè)閥座，自動補償楔角的加工位置誤差；后者則依靠閘板中部的彈性槽，靠閥桿的軸向推力補償楔角的加工位置誤差，兩者均達到較好的密封效果。正是由于其雙側(cè)的優(yōu)良密封，在某些場合會產(chǎn)生中腔壓力異常升高現(xiàn)象，即當高溫高壓流體（液體或氣體）被封堵于閥門中腔時，若上游側(cè)流體溫度升高，中腔流體會被熱傳遞同步升高，由于中腔體積無法擴大，封堵中腔流體由冷態(tài)變?yōu)闊釕B(tài)時，液體可能迅速汽化，導致壓力急劇升高，增高的壓力常常是幾何級數(shù)。
      閥門超壓工作的后果是十分嚴重的。閥門中腔異常升壓時，其承壓件及啟閉件的工作應力（如閥桿及閘板架的使用應力）均會急劇增加，驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動力會不堪重負，甚至無法啟動，嚴重時閥桿拉斷、閘板架斷裂、電機燒壞，這些現(xiàn)象在許多高壓大口徑閘閥中屢見不鮮，不少用戶常常抱怨這是閘板“咬死”，其實“咬死”的真實原因常常是中腔的異常升壓這一“隱形殺手”。
      典型的案例如Z962Y系列楔雙閘板閘閥運用于火電廠給水系統(tǒng)及其旁路時，這類閥門一般先在冷態(tài)作水壓試驗后關閉，當機組啟動時系統(tǒng)溫度升高到250~300℃時，由于溫度急劇升高，封閉中部的冷態(tài)水溫會同步急劇升高汽化，使流體體積增大，壓力升高，此時若要開啟閥門要么驅(qū)動力矩足夠大，要么閥桿組件強度足夠高，否則常常出現(xiàn)閥桿斷裂、閘板架斷裂、閘板T型槽開花、斷裂，使給水泵無法啟動，導致嚴重的停爐停機事故。
      異常升壓的危害
      異常升壓的形成在許多閘閥的應用場合會驚人相似地發(fā)生，因為其發(fā)生的兩大要素在許多工業(yè)系統(tǒng)是相似的，即系統(tǒng)介質(zhì)在開機后，由冷態(tài)變熱態(tài)；閘板在冷態(tài)關閉，熱態(tài)時開啟。因而若不對系統(tǒng)采取措施，異常升壓對系統(tǒng)的破壞幾乎是無法避免的，其有3方面危害：
      （1）對閥門本身的破壞
      閥門殼體、閥蓋及閥桿零件的強度一般以閥門的公稱壓力設計其強度，異常升壓時，其開啟壓力會成倍提高，導致相關零件的使用應力成倍升高，當材料實際應力超過許用應力時，高應力部位會產(chǎn)生斷裂破壞，導致閥門無法開啟，閥門整機將損壞或報廢。
      （2）對系統(tǒng)安全的破壞
      顯而易見，殼體、閥蓋等承壓件超壓時是非常危險的，一旦超壓其薄弱部位或許會先發(fā)生穿孔，引起介質(zhì)外漏；其填料及自密封圈部位往往會被高壓流體沖出，引起介質(zhì)大量外漏。當介質(zhì)是高溫氣體、有毒氣體、有害氣體時會更加嚴重，甚至會造成設備與人員的傷害。
      （3）對生產(chǎn)控制流程造成巨大損失
      閥門的正常啟閉是各類工業(yè)流程控制的關鍵，一旦這種控制無法實現(xiàn)時，系統(tǒng)癱瘓須停機檢修，這將會造成巨大的直接或間接損失。
      防護措施
      從設計、安裝、調(diào)試等方面入手，從根本上消除中腔異常升壓是有可能的，歸納常用3套方案供廣大用戶參考：
      （1）閥門內(nèi)部開設泄壓孔
      解決中腔異常升壓的根本是平衡中腔壓力，開設泄壓孔是**經(jīng)濟有效的方案，在上游側(cè)閘板及進口側(cè)閥座外圓開設了泄壓孔，當中腔壓力升高時，中腔壓力會自動向上游側(cè)泄放，始終保持中腔壓力與上游側(cè)壓力相等，從而避免異常升壓的發(fā)生。
      （2）閥門安裝外旁路泄壓
      對已出廠的閥門可采用安裝時外旁路及外設泄壓閥降低中腔壓力采用外設帶截止閥的旁路聯(lián)通中腔與上游側(cè)，當主閘板關閉后截止閥可關閉（視中腔溫度變化情況，過高時須開啟）。當開啟主閘閥時，應先行開啟旁路截止閥，降低中腔壓力后再啟動主閘閥。
      （3）閥門外部安裝專用泄壓閥
      在閘閥中腔外設泄壓閥控制壓力范圍，設定泄壓閥的排放壓力為主閥門的額定工作壓力，當中腔超壓時，自動排放到設定壓力，從而維護主閘閥的安全運行。
      泄壓閥前安裝了截止閥，便于泄壓閥的調(diào)整與檢修。泄壓閥的壓力設定通?？砂?.33PN考慮（PN為系統(tǒng)閥門的公稱應力）。
      除此之外，閥門調(diào)試時，尤其是電動閥調(diào)試時，應注意關閉行程及力矩的控制，盡可能將關閉力矩調(diào)小些，防止楔死閘板；高溫閥門應考慮高溫狀態(tài)閥桿熱脹引起的閘板楔死，建議高溫高壓大口徑閘閥調(diào)試時，閘板到位后適當后退閥桿，避免真正咬死事故的發(fā)生。