電動盲板閥常見安裝問題及解決方案

魯慧彬

(中國五環工程有限公司,湖北 武漢 430223)

盲板閥(指插板閥,也稱為眼鏡閥或扇形盲板閥)廣泛應用于冶金及化工行業煤氣、煙氣、含塵氣體及空氣等管路系統的除塵環保設施中,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,對保障安全生產有重要的意義[1]。在安裝使用中,由于受到實際環境影響,盲板閥的開啟容易出現閥板運行不暢,甚至卡滯無法繼續移動的情況。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生超負荷跳閘,影響氣化爐正常開爐、停爐操作,影響項目開停車進度。

某大型工業燃氣項目采用“循環流化床煤氣化”技術生產煤氣供下游用戶使用。其中,使用的盲板閥為煤氣介質的電動盲板閥,管道口徑在DN1000～1800之間,公稱壓力為0.25MPa,工作溫度為200℃。本文結合項目中盲板閥實際安裝調試案例,分析了盲板閥無法正常開啟的原因,提出了實際解決方案,并在此基礎上對電動盲板閥的布置設計提出了建議。

1 電動盲板閥結構

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,均可實現遠程開啟和關閉,可靠切斷氣體介質。電動盲板閥結構見圖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成一體,并把三個閥體分別固定在底座上,構成一個剛性結構體。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,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。下面兩根絲杠在同樣的部位上安裝有盲板的定位塊,盲板旋轉時可以防止其漂移,避免被密封膠圈擦傷。其工作原理為:當松開、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,使中、右兩閥體松開(或夾緊),用另一電動推桿帶動盲板轉動,達到對盲板上的盲孔和通孔轉位動作[2]。為了實現盲板的轉位動作,應盡量保持盲板閥處于水平狀態。

圖1 盲板閥結構注:1—左閥體;2—中閥體;3—右閥體;4—閥體;5—啟閉機構;6—底座;7—驅動裝置

2 電動盲板閥實際安裝問題及分析

2.1 安裝空間不足導致開閉過程中產生碰撞

由于盲板閥特殊的扇形結構,運行過程中閥板的轉動使其需要更大的運行空間。在實際安裝調試中,常出現盲板閥能正常安裝,但盲板閥閥板運行軌跡出現障礙物,導致無法實現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),但在其執行關閉操作時,閥板發生轉動,與另一側的管廊柱(圖2a,b)或管道(圖2c,d)發生碰撞,無法完成關閉操作。

圖2 現場出現盲板閥與四周結構發生碰撞

在一般盲板閥開啟與其他管道發生碰撞的案例中,如果碰撞管道尺寸較小,根據現場實際情況,移動碰撞管道即可,由此避開盲板閥的關閉操作軌跡,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構基礎西側增加斜撐,以便盲板閥進行支撐。

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

圖3 三維模型中的盲板閥

2.2 盲板閥的支撐不足導致盲板閥偏心

盲板閥本身質量較大,為保持其工作狀態下的穩定,其底部需要設置支撐。如果底部支撐不穩,會使得工作條件下盲板閥偏心。在第一節中已經提到,盲板閥的正常運行需要其自身盡量保持在水平狀態。發生偏心會導致盲板閥無法正常開啟。現場開車過程中發現,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,盲板閥處產生局部位移和偏轉(見圖4b)。由于盲板閥支撐不足,無法實現對盲板閥的有效固定,使閥板無法正常移動,影響其開啟和關閉。

解決問題的關鍵在于為盲板閥提供必要的支撐(見圖4c)。現場將T形支架加固,將支架改為圖4d所示的形式:兩側增加型鋼及斜撐,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要求。故在設計過程中,應該對這些容易被忽略的地方進行澄清與溝通,確保盲板閥的穩定運行。同時需要注意的是:由于盲板閥結構的特殊性,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,其穩定性直接受到管道狀況的影響。當管道本身發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。現場發現,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,管道支撐設計為彈簧支架。彈簧的彈力造成了管路的上移,經實際測量,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,管路上移導致盲板閥產生軸偏心,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,并將發生位移的水平管恢復至水平狀態,修復后盲板閥可開啟,進一步證實是由于彈簧安裝載荷導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。現場處理措施如下: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,應取出鋼板,以避免該支架處管道因產生向上位移而導致盲板閥偏心、無法開啟的現象。

現場處理受進度、費用等因素的影響,只能采取改動較少的處理方式。但對于仍在設計階段或者還未開始設計的項目,建議更改管道走向或者調節支架位置,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。

圖5 盲板閥安裝管道要求

現場安裝也存在盲板閥所在管道強行對中的情況,同樣也會導致盲板閥偏心,無法開關,因此在盲板閥的設計、應力分析及安裝過程中,均要引起重視。

3 結語

盲板閥是理想的管路切斷設備,其穩定運行對于保障安全生產有重要意義,而這與其合理的設計與安裝密不可分。本文以某大型工業燃氣項目中大口徑煤氣管道上盲板閥安裝作為案例,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留不足、盲板閥自身穩定性不足,以及相連管道發生變形或位移,介紹了實際現場條件下有效的解決方法,同時詳細分析了問題產生的原因,并以此在盲板閥安裝及配管設計層面上提出了建議,為今后配管設計及施工避免此類問題的出現提供實踐經驗及解決方案。