大口徑平板閘閥的水壓試驗方法

2009-02-26 秦啟祥, 李世奇, 劉曉東蘭州石化公司機械廠

隨著科技的發(fā)展, 大口徑、耐高溫、耐高壓平板閘閥得到廣泛的應(yīng)用。由于受設(shè)備和待試閥門尺寸的限制, 許多大口徑平板閘閥無法用壓力機進行水壓試驗, 故根據(jù)閥門的特點設(shè)計了試壓裝置。

試壓方法

大口徑閥門進行水壓試驗時,一般采用螺栓固定盲板法,通過螺栓的預(yù)緊力使密封墊產(chǎn)生壓縮成密封比壓,以實現(xiàn)對閥門進出口面的密封。密封墊工作時的變形情況如圖1所示。在外加壓力F0的作用下,墊片的初壓縮量為δ0。當(dāng)盲板受到內(nèi)壓時(方向與F0相反),墊片被放松回彈,墊片的壓縮量減小,當(dāng)墊片放松到一定程度時出現(xiàn)泄漏,在密封特性曲線上反映的這一點即為密封所需的最小壓緊力(圖2) 。

在生產(chǎn)中,只要合理選擇密封墊, 在盲板剛滿足的情況下密封的最小壓緊力是容易滿足的。但在實際生產(chǎn)中, 由于盲板剛性不足, 在過大的端面壓力作用下發(fā)生過度變形, 使螺栓松脫變形, 密封墊壓縮量過度回彈, 致使密封墊密封比壓降低, 從而形成密封泄漏導(dǎo)致試壓失敗。為了實現(xiàn)水壓試驗的安全可靠性, 一般通過提高盲板剛性, 選用優(yōu)良的密封墊來實現(xiàn)。但對于大口徑高壓力閥門的試壓,無限制的去提高盲板剛性, 采用優(yōu)質(zhì)密封墊, 在實施過程中會增加生產(chǎn)成本, 存在很大局限性。

圖1 　密封墊工作時的變形

分析

在試壓過程中, 盲板端面受力F 為

F=PS(1)

式中　F ———試壓時盲板受到的作用力, N

P ———試壓壓力, MPa

S ———受力面積, mm2

S =πR2

R ———圓形盲板受力半徑, mm

圖2 　盲板受內(nèi)壓時墊片放松回彈

　由式(1)可知,在試壓壓力確定的情況下,只有通過特殊結(jié)構(gòu)來減小端面受力面積,實現(xiàn)減小端面壓力的目的。當(dāng)端面壓力減小,密封墊的最小壓緊力也相應(yīng)減小,對盲板的剛性要求也相應(yīng)降低。

應(yīng)用實例

　以公稱直徑1500mm,進出口直徑1620mm的塔底閥閥體為例進行分析。根據(jù)式(1)得試壓盲板受力F =515kN。如采用常規(guī)方法選用A3鋼圓形盲板, 其厚度h=70mm,半徑R=890mm,彈性模量E=210×106MPa,試壓壓力q=215MPa,A3鋼的許用應(yīng)力380～400MPa,對其進行剛性校核。

盲板中心撓度為