Nieszczelny zawór bezpieczeństwa kotła: przyczyny, diagnostyka i rozwiązania dla roślin

Nieszczelny zawór bezpieczeństwa kotła: krótka odpowiedź przed szczegółami

Jeżeli zawór bezpieczeństwa kotła przecieka, należy to traktować jako wadę na granicy ciśnienia, a nie jako niedogodność w utrzymaniu porządku. Zawór jest ostatnią mechaniczną barierą stojącą pomiędzy bębnem pod ciśnieniem a wystąpieniem nadciśnienia, a zawór przepuszczający parę w sposób ciągły przestał już być niezawodną barierą. Widoczny pióropusz stanowi koniec łańcucha wydarzeń, który zwykle zaczynał się kilka tygodni wcześniej, kiedy pomiędzy dyskiem a gniazdem otworzyła się pierwsza mikroskopijna ścieżka pary.

Na pierwszym miejscu jest wniosek praktyczny, ponieważ od niego zależy wszystko, co zrobisz później. Nie podłączaj go, nie zatykaj, nie podłączaj dźwigni do dołu i nie zostawiaj jej odizolowanej za zamkniętym zaworem odcinającym na dopływie. Izoluj tylko na tyle długo, aby zaplanować właściwą interwencję, oznacz go, zarejestruj objaw, a następnie przejdź od razu do dwóch równoległych ścieżek: dowiedz się, dlaczego przecieka i potwierdź, czy zawór może zostać ponownie certyfikowany, czy też wymaga wymiany.

Jest jeszcze drugi wniosek, który jest równie ważny. Większość nieszczelnych zaworów nadmiarowych to ofiary, a nie sprawcy. Wyciekają, ponieważ ustawiony margines ciśnienia jest zbyt mały, rura wlotowa jest za mała, sprężyna rozluźnia się po latach w podwyższonej temperaturze lub dlatego, że na gnieździe zebrał się kamień i pył z drogi spalin. Wymień zawór bez skorygowania tych warunków, a nowy będzie przeciekał według tego samego harmonogramu.

W tym artykule omówiono mechanizm uszczelniający, cztery różne rzeczy, które zespoły zakładowe nazywają „wyciekami”, pierwotne przyczyny uszeregowane według częstotliwości występowania w odciętych zaworach, krok po kroku diagnostykę terenową, decyzję o naprawie lub wymianie, dobór wyposażenia i materiałów w przypadku gazów spalinowych o wysokiej temperaturze i wysokim zapyleniu, błędy instalacyjne, planowanie inspekcji oraz kwestie związane z zaopatrzeniem, które zapobiegają przekształceniu problemu w następny kocioł na ciepło odpadowe.

Jak uszczelnia zawór bezpieczeństwa i gdzie pęka łańcuch uszczelniający

Sprężynowy zawór bezpieczeństwa utrzymuje ciśnienie przy zaskakująco małej powierzchni styku. Tarcza spoczywa na gnieździe za pomocą wąskiego, docieranego paska styku metal-metal, obciążonego sprężyną, której siła została skalibrowana tak, aby otwierała się przy określonym ciśnieniu. Wszystko powyżej tej opaski stykowej i wszystko, co utrzymuje tarczę w jednej linii, należy do łańcucha uszczelniającego. Wyciek pojawia się, gdy jakiekolwiek pojedyncze ogniwo w tym łańcuchu dryfuje.

Łańcuch ma pięć ogniw. Pierwsza to para tarcza i gniazdo, która faktycznie uszczelnia. Druga to prowadnica i trzpień, które utrzymują tarczę koncentrycznie w stosunku do gniazda, dzięki czemu obciążenie jest równomiernie rozłożone. Trzecia to sprężyna, która określa ustawione ciśnienie i musi pozostawać w granicach tolerancji przez tysiące cykli termicznych. Czwartą częścią jest pokrywa i mieszek, jeśli jest zamontowany, które izolują sprężynę od procesu i zarządzają przeciwciśnieniem działającym na tarczę. Piąty to dysza wlotowa i korpus, które muszą zapewniać przepływ do zaworu bez nadmiernego spadku ciśnienia.

W kotle lub kotle na ciepło odpadowe łańcuch uszczelniający jest poddawany ciągłym atakom. Para o temperaturze od 250 do 450 stopni Celsjusza powoduje zróżnicowaną rozszerzalność pomiędzy tarczą a gniazdem, przy czym oba elementy są zwykle wykonane z różnych stopów lub co najmniej o różnej grubości przekroju. Każde uruchomienie i wyłączenie powoduje naprężenie sprężyny. Każda godzina w temperaturze rozluźnia go nieco bardziej. Pył, tlenek żelaza i sole kondensacyjne przemieszczają się wraz ze spalinami i trafiają do jednego miejsca, w którym luz jest mierzony w mikronach.

Dlatego awaria ma charakter postępujący, a nie natychmiastowy. Fotel przepuszczający kilka gramów pary na godzinę jest już uszkodzony. Przegrzana para przyspiesza przez kilkumikrometrową szczelinę z prędkością bliską prędkości dźwięku, a strumień ten powoduje erozję powierzchni gniazda i powierzchni dysku w ciągu kilku godzin od pierwszego przejścia. Wyciek, który zaczął się szeptem, kończy się widocznym pióropuszem i zarysowaniem gniazda, które należy wymienić, a nie docierać.

Co liczy się jako wyciek? Cztery podpisy, które warto rozdzielić

Zespoły zakładowe używają jednego słowa do określenia czterech różnych stanów fizycznych i w tym przypadku diagnoza zwykle kończy się niepowodzeniem. Zawór, który gotuje się tuż poniżej ustawionego ciśnienia, nie jest w takim samym stanie, jak zawór przechodzący przez widoczną smugę przy normalnym ciśnieniu roboczym i żaden z nich nie jest taki sam, jak uszczelka cieknąca na złączu maski. Każdy podpis ma inną przyczynę, inną pilność i inne lekarstwo.

Gotowanie na wolnym ogniu jest najłagodniejszą i najczęściej ignorowaną metodą. Zawór zaczyna puszczać cienki, wysoki strumień, gdy kocioł zbliża się, ale nie osiąga ustawionego ciśnienia. Często jest on słyszalny, zanim będzie widoczny, dlatego operatorzy pracujący w pobliżu bębna wiedzą o nim na długo przed konserwacją. Gotowanie na wolnym ogniu jest ostrzeżeniem, że margines między ciśnieniem roboczym a ustawionym ciśnieniem stał się zbyt mały lub że sprężyna rozluźniła się na tyle, aby obniżyć efektywny punkt pękania.

Wyciek siedzenia to inne zwierzę. Zawór przepuszcza parę pod normalnym ciśnieniem roboczym, wytwarzając widoczną chmurę lub ciągły syk, który nigdy się nie kończy. Zanim zostanie to zauważone, siedzenie jest prawie zawsze uszkodzone, a uszkodzenie szybko postępuje. Wyciek kondensatu jest subtelniejszy: podczas rozruchu woda gromadzi się na gnieździe i kapie z wylotu, co wygląda niepokojąco, ale często znika, gdy zawór osiągnie odpowiednią temperaturę.

Wreszcie, nieszczelność złącza i brak ponownego założenia po teście ręcznego podnoszenia to odrębne zdarzenia. Zaciekająca uszczelka maski lub kołnierz wylotowy jest problemem związanym ze śrubami lub uszczelką, a nie problemem gniazda. Zawór, który pozostaje otwarty po zwolnieniu dźwigni podnoszenia, ma problem z mechanicznym zawiązaniem w prowadnicy lub trzpieniu. Pomieszanie tych czterech przypadków prowadzi do niepotrzebnych remontów lub, co gorsza, do odrzucenia prawdziwego wycieku z gniazda jako kondensatu.

Podstawowe przyczyny nieszczelności zaworu bezpieczeństwa kotła, według częstotliwości pola

Dane o przyczynach źródłowych pobrane z dokumentacji konserwacji zakładu nigdy nie są idealnie jednolite, ponieważ różne zakłady klasyfikują tę samą awarię na różne sposoby. Mimo to wzór pojawiający się po wyjęciu, rozcięciu i sfotografowaniu nieszczelnych zaworów jest na tyle spójny, że może być użyteczny. W zakładach koksowniczych, spiekalniczych, energetycznych, metalurgicznych i chemicznych prawie każdy zgłoszony przypadek obejmuje te same sześć wyjaśnień. Poniższy rozkład jest zestawieniem klasyfikacji usterek pojawiających się w raportach z inspekcji po otwarciu zaworu w warsztacie. Nie jest to badanie statystyczne i nie należy go czytać jako ustalonego prawa. Jest to nakaz segregacji, czyli praktyczny ranking miejsc, na które najczęściej wskazują fizyczne dowody.

Obce ciała na siedzeniu to największa pojedyncza kategoria, której można również najłatwiej uniknąć. W zastosowaniach związanych ze spalinami odpady rzadko są ciałami obcymi w dosłownym tego słowa znaczeniu. Jest to kamień tlenku żelaza odpryskujący z rur przegrzewacza lub ekonomizera, pył przenoszony przez obejście, żużel spawalniczy pozostawiony w bębnie podczas budowy lub osady środków chemicznych do obróbki, które gromadzą się na najgorętszej powierzchni w przestrzeni parowej. Ponieważ zawór znajduje się w najwyższym punkcie bębna lub kolektora, zbiera wszystko, co niesie para. Gdy cząstka zostanie uwięziona pomiędzy dyskiem a gniazdem, zawór nie może zamknąć się w pełnym pasie kontaktowym, a powstały strumień kończy pracę w ciągu kilku godzin.

Uszkodzenia czołowe gniazda i tarczy plasują się na drugim miejscu i zwykle są konsekwencją pierwszej kategorii, a nie niezależnym zdarzeniem. Na rozciętych zaworach widać charakterystyczny rowek erozyjny biegnący promieniowo w poprzek powierzchni gniazda, często z pasującym znakiem na tarczy. Uszkodzeń tego typu nie można dotrzeć w terenie, jeśli głębokość przekracza około pół milimetra; siedzenie wymaga ponownej obróbki lub wymiany tapicerki.

Na trzecim miejscu znajdują się dryft ciśnienia zadanego i rozluźnienie sprężyny, a kategoria ta jest znacznie nadreprezentowana w przypadku pracy w wysokich temperaturach. Sprężyna żyjąca przez kilka lat w temperaturze 400 stopni Celsjusza traci swobodną długość, a krótsza sprężyna otwiera się przy niższym ciśnieniu. Zawór następnie gotuje się, podnosi się wcześniej niż sugeruje tabliczka znamionowa i szybciej zużywa swoje gniazdo. Z tego powodu ciśnienie z tabliczki znamionowej i rzeczywiste ciśnienie rozrywające mogą różnić się od pięciu do dziesięciu procent w przypadku starych zaworów, które nigdy nie zostały ponownie certyfikowane.

Problemy z instalacją i przeciwciśnieniem stanowią kolejny znaczący udział. Rura wlotowa o jeden rozmiar mniejsza niż wlot zaworu, ostre kolanko w odległości kilku średnic zaworu lub rura wylotowa, w której wytwarza się przeciwciśnienie powyżej dziesięciu procent ustawionego ciśnienia, będą powodować drgania, a drgania niszczą gniazdo szybciej niż prawie wszystko inne. Zawór podnosi się, zatrzaskuje, ponownie podnosi, a powtarzające się uderzenie deformuje powierzchnię dysku.

Gotowanie i pełzanie termiczne znajdują się pośrodku listy, ponieważ zwykle są objawem cienkiego marginesu ciśnienia, a nie niezależnej awarii. Kiedy ciśnienie robocze kotła jest ustawione na dziewięćdziesiąt pięć procent ustawionego ciśnienia zaworu nadmiarowego, zawór ma działać na granicy możliwości ponownego zamknięcia, a najmniejsze odkształcenie termiczne w gnieździe spowoduje przejście.

Nieprawidłowy rozmiar lub zły dobór to najmniejsza kategoria w liczbach bezwzględnych, ale najdroższa do skorygowania. Zawór dobrany na wypadek pożaru, który nigdy nie występuje, lub z materiałem wykończenia dobranym do suchej pary, ale zainstalowany w środowisku mokrym i korozyjnym, będzie ulegał awariom w harmonogramie, który nie ma nic wspólnego z jakością konserwacji. Wniosek z rankingu jest prosty: trzy czwarte wszystkich wycieków wynika z zanieczyszczeń, stanu gniazd i zachowania sprężyn, a wszystkie trzy wynikają z połączenia prawidłowego ustawionego marginesu ciśnienia, czystej pary na wlocie zaworu i regularnych odstępów czasu między ponowną certyfikacją.

Dlaczego kotły na ciepło odpadowe są bardziej odporne na zawory nadmiarowe niż konwencjonalne bębny parowe

Kocioł na ciepło odpadowe z pieca koksowniczego Kocioł koksowniczy na ciepło odpadowe na gazy spalinowe to wysokowydajne, energooszczędne urządzenie opracowane specjalnie dla przemysłu koksowniczego. Ma na celu odzyskanie i wykorzystanie... Zobacz produkt →

Konwencjonalny kocioł opalany wytwarza parę ze stosunkowo stabilną wydajnością, przy dopływie paliwa, który można zmniejszyć, a ciśnienie w bębnie kształtuje się według przewidywalnej krzywej. Kocioł na ciepło odpadowe nie zapewnia takiego luksusu. Źródłem ciepła są spaliny technologiczne, których temperatura, przepływ i obciążenie pyłem ustalane są przez piec poprzedzający, linię spiekalniczą, baterię koksowniczą lub konwerter, a żaden z tych procesów nie jest dostosowany do wygody kotła.

Różnica ta widoczna jest bezpośrednio na zaworze nadmiarowym. Gwałtowne zmiany obciążenia powodują wahania ciśnienia, a każde wahanie przybliża tarczę do punktu uniesienia gniazda. Cykle termiczne bębna i przegrzewacza powodują różnicowe rozszerzanie, które powoduje wyginanie dyszy wlotowej. Spaliny z pieca koksowniczego zawierają smołę, pyły i związki siarki. Gaz spiekający zawiera drobny pył zawierający żelazo, który zachowuje się jak materiał ścierny. Gaz konwertorowy przedmuchiwany tlenem wytrzymuje bardzo wysokie temperatury i charakteryzuje się pracą przerywaną. Każdy z tych warunków atakuje inne ogniwo w łańcuchu pieczętującym.

Najbardziej niedoceniany jest problem kurzu. Kocioł na ciepło odpadowe, który odzyskuje ciepło ze strumienia zanieczyszczonego gazu, musi chronić wlot zaworu nadmiarowego przed przedostawaniem się cząstek stałych, zwykle poprzez umieszczenie zaworu po stronie parowej bębna, gdzie powinien, i poprzez zapewnienie, że urządzenia do oddzielania pary przed zaworem spełniają swoje zadanie. Kiedy czystość pary ulega pogorszeniu, zawór staje się ostatnim filtrem w systemie i płaci za tę rolę swoim gniazdem.

Firmy projektujące i budujące przemysłowe urządzenia do odzyskiwania ciepła odpadowego ze spalin w zakładach koksowniczych, spiekalniczych, metalurgicznych i chemicznych na co dzień pracują w takich warunkach. Na przykład kocioł na ciepło odlotowe z pieca koksowniczego jest zaprojektowany w oparciu o określony skład gazu, określone obciążenie pyłem i określony profil obciążenia, a specyfikacja zaworu nadmiarowego musi opierać się na tych samych parametrach, a nie być kopiowana ze standardowego bębna parowego. Ta sama logika dotyczy docelowej czystości pary, elementów wewnętrznych bębna i układu odsalania, a wszystko to ostatecznie decyduje o tym, jak długo zawór nadmiarowy pozostanie szczelny.

Jest jeszcze jeden czynnik charakterystyczny dla kotłów na ciepło odpadowe, a często pomijany. Ponieważ źródło ciepła pracuje nawet wtedy, gdy zanika zapotrzebowanie na parę, kotły te często pracują przy niskim obciążeniu i szerokim zakresie ciśnień, a zawór nadmiarowy musi wytrzymać znacznie większą liczbę małych skoków ciśnienia niż kocioł opalany obciążeniem podstawowym. Zmęczenie taśmy stykowej gniazda kumuluje się, a okres między przeglądami skopiowany z konwencjonalnego kotła będzie zbyt długi.

Sekwencja diagnostyki terenowej nieszczelnego zaworu nadmiarowego

Diagnoza powinna przebiegać w ustalonej kolejności, ponieważ każdy krok albo eliminuje przyczynę, albo wskazuje na kolejny pomiar. Najczęstszym błędem jest pomijanie samego zaworu: zespoły usuwają zawór, znajdują oznaczone gniazdo, docierają, instalują ponownie i obserwują, jak ponownie przecieka trzy tygodnie później, ponieważ prawdziwą przyczyną był zbyt mały rozmiar rury wlotowej lub problem z przeciwciśnieniem na wylocie.

1. Zanotuj ciśnienie robocze kotła i ciśnienie ustawione na tabliczce znamionowej zaworu nadmiarowego. Oblicz marżę jako procent.
2. Sprawdź, skąd pochodzi wyciek, używając lustra, kawałka przezroczystej rurki lub termometru na podczerwień, aby odróżnić wyciek z gniazda od wycieku z pokrywy lub złącza kołnierzowego.
3. Sprawdź warunki na wlocie. Zmierz lub oszacuj spadek ciśnienia pomiędzy bębnem a wlotem zaworu.
4. Sprawdź warunki wylotu. Upewnij się, że rura tłoczna jest opróżniona, podparta i wystarczająco duża, aby wytworzone przeciwciśnienie utrzymało się w granicach dziesięciu procent ustawionego ciśnienia.
5. Przejrzyj historię działania. Poszukaj ostatnich wahań ciśnienia, wahań obciążenia, wahań składu wody lub alarmów czystości pary.
6. Odizolować zawór, ostudzić go i wyjąć w celu sprawdzenia w warsztacie. Nie należy próbować dociskać gniazda do korpusu kotła.
7. Sprawdź gniazdo i tarczę pod powiększeniem, zmierz głębokość rowka erozji i sfotografuj pasmo stykowe.
8. Zmierz długość swobodnej sprężyny zgodnie z rysunkiem lub specyfikacją producenta.
9. Sprawdź trzpień pod kątem prostości i prowadnicę pod kątem zatarcia lub gromadzenia się osadów.
10. Sprawdź dokumentację: datę ostatniej ponownej certyfikacji, certyfikowaną nośność, materiał wykończenia i wszelkie zapisy poprzednich napraw.

Pomiarów, które mają znaczenie, jest zaskakująco niewiele i wszystkie można wykonać za pomocą standardowego sprzętu warsztatowego. Sztuka polega na tym, aby wziąć je w ustalonej kolejności i zapisać, ponieważ schemat działania dwóch lub trzech zaworów w tej samej instalacji zwykle wskazuje na problem z systemem, a nie na trzy niezależne awarie zaworów.

Gotowanie na wolnym ogniu, uszkodzenie gniazda lub zmianę ciśnienia: rozróżnienie ich przy zaworze

Trzy najczęstsze warunki powodują, że wyciek wygląda podobnie z daleka i zachowuje się zupełnie inaczej z bliska. Gotowanie na wolnym ogniu jest problemem związanym z marginesem ciśnienia. Uszkodzenie siedzenia jest problemem mechanicznym. Dryft ustawionego ciśnienia jest problemem związanym z kalibracją. Właściwa naprawa dla jednego jest niewłaściwą naprawą dla drugiego, a warsztat, który dotrze gniazdo bez pomiaru sprężyny, w ciągu miesiąca zwróci zawór, który ponownie przecieka.

Najprostszym sposobem ich rozdzielenia jest obserwacja reakcji wycieku na zmianę ciśnienia w kotle. Zawór duszący wycisza się, gdy ciśnienie w kotle spadnie o kilka procent, ponieważ dysk ponownie osadza się, gdy tylko siła nośna spadnie poniżej obciążenia sprężyny. Zawór z uszkodzonym gniazdem przepuszcza parę pod dowolnym ciśnieniem, ponieważ pasmo styku nie jest już ciągłe. Zawór z przesuniętą wartością zadaną zachowuje się normalnie przez miesiące, a następnie otwiera się znacznie wcześniej, niż sugeruje tabliczka znamionowa, często podczas rutynowego rozruchu.

Czwarty stan zasługuje na wzmiankę, ponieważ często jest błędnie diagnozowany jako uszkodzenie siedzenia. Zanieczyszczenia lub kamień uwięzione na gnieździe powodują wyciek, który pojawia się nagle, zwykle w ciągu kilku godzin od uruchomienia, cyklu wydmuchania sadzy lub zaburzenia składu chemicznego wody. Po wymontowaniu zaworu często okazuje się, że powierzchnia gniazda pod osadem jest prawie nienaruszona. Zwykle wystarczy jego oczyszczenie, sprawdzenie sprężyny i ponowna certyfikacja zaworu, pod warunkiem wyeliminowania głównego źródła zanieczyszczeń.

Temperatura to parametr diagnostyczny, który łączy wszystkie cztery elementy. Zawór, którego temperatura jest wyższa niż dopuszczalna wartość znamionowa, będzie pełzać, niezależnie od tego, czy gniazdo jest wykonane z 13% stali chromowej, czy z hartowanego stopu, a pełzanie objawia się jako zniekształcona tarcza lub gniazdo, które nie pasuje już do osi prowadzącej. Jeśli odczyty temperatury ciała sugerują, że zawór regularnie przekracza zakres znamionowy, właściwą reakcją jest zmiana materiału, a nie częstsza ponowna certyfikacja.

Naprawić, ponownie certyfikować czy wymienić? Ramy decyzyjne

Spiekalny kocioł na ciepło odpadowe na głównym kanale spalin Kocioł na ciepło odpadowe do spiekania na głównym kanale spalin to energooszczędne urządzenie instalowane w głównym kanale spalinowym na końcu spiekarki w celu odzyskiwania... Zobacz produkt →

Gdy zawór znajdzie się już na stole warsztatowym, decyzja zwykle dotyczy kosztów i czasu realizacji, a nie technicznej wykonalności. Większość uszkodzeń siedzeń można naprawić, większość sprężyn można wymienić, a większość nadwozi można ponownie certyfikować, pod warunkiem, że dostępne są dane dotyczące oryginalnego wyposażenia i pojemności. Do twardych przypadków zaliczają się zawory bez dokumentacji, zawory, których korpusy wykazują pęknięcia lub silną korozję, oraz zawory, które zostały zmodyfikowane w sposób niemożliwy do zweryfikowania.

Czas realizacji to zmienna, która zaskakuje większość planistów konserwacji. Rutynowe okrążenie i ponowną certyfikację można odwrócić w ciągu kilku dni w wykwalifikowanym warsztacie. Pełna wymiana tapicerki na nowe gniazdo i tarczę trwa zwykle od jednego do trzech tygodni. Całkowicie nowy zawór ze specjalnym wyposażeniem, mieszkiem i certyfikowanym testem wydajności zajmuje zazwyczaj od czterech do dwunastu tygodni, a w przypadku materiału wykonanego ze stopu na bazie niklu – dłużej. Na linii spiekania, gdzie zawór nadmiarowy stanowi ostatnią barierę w kotle na ciepło odzysknicowe odzyskującym ciepło z głównego przewodu spalin, czas realizacji należy zaplanować, a nie ustalać go podczas przestoju.

W większości jurysdykcji istnieje również wymiar zgodności, który zastępuje koszty. Zawór bezpieczeństwa na kotle stanowi część chronionej granicy ciśnienia, a jego wydajność, ustawione ciśnienie i certyfikacja muszą być identyfikowalne. Zawór naprawiony bez protokołu kontroli lub którego sprężynę wymieniono na niezweryfikowaną część, stwarza nie tylko ryzyko związane z konserwacją; jest to problem z dokumentacją, który wyjdzie na jaw podczas następnej ustawowej kontroli.

Bez względu na decyzję warto zachować jedną zasadę. Jeżeli zakład przechowuje na półce zapasowy zawór, powinien on mieć identyczne ciśnienie, wydajność i wyposażenie jak zainstalowana jednostka i powinien zostać poddany ponownej certyfikacji zgodnie z tym samym harmonogramem, co zainstalowane zawory. Zapasówka, która przeleżała w magazynie przez pięć lat z nieznaną sprężyną, nie jest zamiennikiem; jest to drugi problem czekający na zainstalowanie.

Wykończenie, materiały i temperatura: dlaczego niektóre zawory ciągle przeciekają

Ekonomizer lutowany na bazie niklu Ekonomizer lutowany na bazie niklus are advanced devices that significantly improve the economizer's corrosion resistance, wear resistance, ash accumulation resistance, an... Zobacz produkt →

Wybór materiału ma miejsce wtedy, gdy problem z zaworem nadmiarowym staje się problemem inżynieryjnym, a nie problemem konserwacyjnym. Zespół osprzętu, który jest całkowicie odpowiedni dla suchej pary nasyconej o temperaturze 200 stopni Celsjusza, będzie pełzał, zatykał się i przeciekał w parze przegrzanej o temperaturze 400 stopni Celsjusza, a ten sam zawór zainstalowany w środowisku po stronie gazów spalinowych będzie korodował na prowadnicy i komorze sprężyny na długo przed zużyciem gniazda.

Najmniej widoczny i najbardziej niedoceniany jest wpływ temperatury na sprężyny. Relaksacja sprężyny to powolny proces pełzania, a jego szybkość podwaja się mniej więcej na każde piętnaście do dwudziestu stopni dodatkowej temperatury w zakresie roboczym typowych stali sprężynowych. Zawór, który pracuje o dwadzieścia stopni cieplej niż zakładano, straci swoją nastawę w ułamku oczekiwanego okresu użytkowania i zrobi to cicho, bez żadnych widocznych oznak, dopóki nie zostanie zmierzone ciśnienie otwierające.

Korozja kieruje się tą samą logiką. Chlorki i związki siarki w gazie koksowniczym i w niektórych strumieniach gazu spiekalniczego atakują elementy wykończeniowe ze stali nierdzewnej na powierzchniach prowadzących i na opasce stykowej gniazda. Tam, gdzie podczas rozruchu może tworzyć się kondensat, mokra para przenosi te związki bezpośrednio do gniazda. Gdy wżery zaczną się na opasce gniazda, zawór nie będzie mógł zamknąć się na ciągłej linii styku, a żadne docieranie nie przywróci powierzchni, która jest atakowana chemicznie podczas pracy kotła.

Ta sama zasada materiałowa, która reguluje części ciśnieniowe kotła na ciepło odpadowe, dotyczy wyposażenia zaworu nadmiarowego. Urządzenia takie jak ekonomizer lutowany na bazie niklu są wyposażone w lutowaną, odporną na korozję powierzchnię właśnie dlatego, że ścieżka spalin niszczy w temperaturze tańsze materiały. Zawór nadmiarowy na tej samej ścieżce gazu zasługuje na to samo rozumowanie: wybieraj oprawę ze względu na skład chemiczny i temperaturę, a nie ze względu na cenę zakupu.

Miech zasługuje na konkretny komentarz, ponieważ rozwiązuje dwa problemy na raz. Izoluje sprężynę i pokrywę od płynu procesowego, co chroni sprężynę przed korozją i zapobiega tworzeniu się przez pokrywę najniższego punktu, w którym gromadzi się kondensat. Równoważy także wpływ przeciwciśnienia na tarczę, co ma znaczenie w przypadku każdego zaworu z długą linią tłoczną. Kompromis jest taki, że mieszek może ulec awarii, a uszkodzony mieszek spowoduje uwolnienie płynu procesowego do pokrywy. Złącze ostrzegawcze na masce to standardowy sposób wykrycia awarii, zanim przekształci się ona w nieszczelność na złączu maski.

Błędy instalacyjne i orurowania powodujące powtarzające się wycieki

Wiele doskonale naprawionych zaworów nadal przecieka w ciągu kilku miesięcy, a przyczyna prawie zawsze leży w rurociągach, a nie w zaworze. W standardzie instalacji dominują dwie liczby: spadek ciśnienia na wlocie nie powinien przekraczać trzech procent ustawionego ciśnienia, a wytworzone przeciwciśnienie nie powinno przekraczać dziesięciu procent ustawionego ciśnienia. Ograniczenia te istnieją, ponieważ zawór nadmiarowy jest zaprojektowany tak, aby wyczuwał ciśnienie na wlocie i odprowadzał go do atmosfery, które jest w stanie pokonać, a oba założenia załamują się, gdy rurociąg jest nieodpowiedni.

Klasycznym błędem jest rura wlotowa o jeden rozmiar mniejsza niż wlot zaworu. Został on wybrany, aby zaoszczędzić miejsce na zatłoczonym bębnie i wytwarza dokładnie taki spadek ciśnienia, który powoduje drgania zaworu. Drganie oznacza, że ​​tarcza podnosi się i uderza wielokrotnie w krótkich odstępach czasu, co powoduje deformację powierzchni gniazda i poluzowanie prowadnicy. Podobny efekt daje ostre kolanko zamontowane kilka średnic powyżej strumienia, ponieważ powstająca przez nie turbulencja powoduje nierówny rozkład ciśnienia na dyszy wlotowej.

Po stronie wylotu błędy są jeszcze częstsze, ponieważ są mniej widoczne. Przewód odprowadzający z kieszenią zbiera kondensat, który osadza się na gnieździe i powoduje jego korozję. Długi kolektor wylotowy, współdzielony z innymi zaworami, może wytworzyć przeciwciśnienie znacznie powyżej dziesięcioprocentowego limitu, gdy kilka zaworów podnosi się razem. Natomiast zawór odcinający zainstalowany przed zaworem nadmiarowym bez urządzenia blokującego otwarcie jest dla kogoś zaproszeniem do zamknięcia go podczas konserwacji i zapomnienia o ponownym otwarciu.

Warto dodać jeszcze jeden punkt montażowy, ponieważ często jest on pomijany podczas prac modernizacyjnych. Kiedy do istniejącego układu parowego dodawany jest kocioł na ciepło odpadowe, ciśnienie ustawione na zaworze nadmiarowym jest czasami przenoszone ze starego bębna bez ponownego sprawdzania go względem nowego maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia roboczego i nowego zakresu ciśnienia roboczego. Rezultatem jest zawór, który jest technicznie poprawny dla starej instalacji i chronicznie wariuje na nowej.

Planowanie konserwacji: jak rośnie ryzyko wycieków między remontami

Stan zaworu nadmiarowego nie pogarsza się liniowo, co ma bezpośredni wpływ na częstotliwość przeglądów. Przez pierwsze miesiące po remoncie zawór jest w najlepszym stanie, ciśnienie zadane mieści się w granicach tolerancji, a gniazdo jest świeżo dotarte. W miarę upływu czasu trzy procesy przebiegają równolegle: sprężyna pełza i traci swobodną długość, na taśmie stykowej gniazda gromadzą się osady, a liczba skoków ciśnienia kumuluje się w postaci zmęczenia na linii styku. Żaden z nich nie jest widoczny z zewnątrz zaworu, a wszystkie trzy są przyspieszane przez kurz, temperaturę i cykliczne zmiany.

Poniższe krzywe przedstawiają łączne pogorszenie jako wskaźnik ciężkości wycieku, od czystej i stabilnej pary na dolnym końcu do wysokotemperaturowej, podatnej na korozję i intensywnie cyklicznej pracy kotła na ciepło odpadowe na górnym końcu. Indeks nie jest wymogiem kodu; jest to narzędzie do planowania, które pokazuje, dlaczego pojedynczy odstęp czasu dla każdego zaworu nadmiarowego w instalacji jest zawsze nieprawidłowy w tym czy innym kierunku. Zawór czystego bębna podstawowego i zawór kotła spalinowego z pieca koksowniczego nie powinny mieć wspólnego kalendarza konserwacji. Po pierwszym roku różnica gwałtownie się pogłębia, a w drugim roku różnica między obiema służbami jest na tyle duża, że ​​zmienia całą strategię inspekcji. Czytaj wykres jako porównanie ryzyka względnego, a nie jako bezwzględną prognozę.

Pierwszą obserwacją z wykresu jest to, że wszystkie trzy usługi zaczynają się blisko siebie. Przez pierwsze trzy miesiące różnica pomiędzy czystym bębnem parowym a kotłem spalinowym z pieca koksowniczego jest na indeksie prawie niewidoczna, ponieważ świeżo docierane gniazdo i nowa sprężyna zachowują się dobrze niezależnie od otaczającego je środowiska. Dlatego okres między przeglądami wybrany tuż po remoncie wydaje się odpowiedni i zwykle jest zbyt długi.

Druga obserwacja dotyczy miejsca, w którym krzywe się rozdzielają. W okresie od sześciu do dwunastu miesięcy czystość usług jest nadal znacznie poniżej jednej trzeciej wskaźnika, podczas gdy temperatura usług gorących i żrących przekroczyła już czterdziestkę. Pomiędzy nimi znajduje się serwis o wysokim zapyleniu. Jest to moment, w którym większość roślin odkrywa wyciek, ponieważ staje się on słyszalny lub widoczny.

Trzecią obserwacją jest kształt krzywej przerywanej. Nie spłaszcza się. Po upływie osiemnastu miesięcy osiąga szczyt skali, co odzwierciedla fakt, że raz rozpoczęte uszkodzenie fok nasila się samoistnie. Strumień pary powoduje erozję gniazda, zerodowane gniazdo przepuszcza więcej pary i proces przyspiesza. Nie ma naturalnego punktu regeneracji, co oznacza, że ​​​​odroczony remont nie oszczędza pracy; przekształca zadanie docierania w wymianę wykończenia.

Czwarta obserwacja dotyczy luki pomiędzy górną i dolną krzywą po dwudziestu czterech miesiącach. To ponad pięćdziesiąt punktów indeksowych, co w praktyce stanowi różnicę między zaworem, który można dotrzeć i ponownie certyfikować, a zaworem, który wymaga nowego gniazda i tarczy. Zakład, który stosuje jedną przerwę w obu przeglądach, albo zmarnuje pieniądze na niepotrzebne remonty zaworów zapewniających czystość, albo zaakceptuje powtarzające się awarie zaworów o agresywnym działaniu.

Piąta obserwacja dotyczy efektu pojedynczego skoku ciśnienia. Krzywe są gładkie, ponieważ reprezentują przeciętne zachowanie wielu zaworów, ale poszczególne zawory wykazują skokowe zmiany po zakłóceniu składu chemicznego wody, wydmuchaniu sadzy lub wahaniach obciążenia. Zawór, który znajduje się na poziomie dwudziestym na indeksie, może w ciągu jednego tygodnia wskoczyć do czterdziestki. Dlatego też odstęp ten należy traktować jako maksymalny i łączyć z regułą inspekcji wyzwalanej zdarzeniem.

W praktyce wykres wspiera trzy decyzje dotyczące planowania. Ustaw odstęp od stanu serwisowego, a nie od roku kalendarzowego. Traktuj wszelkie zdarzenia związane z chemią, obciążeniem lub uruchomieniem jako zachętę do wcześniejszej kontroli uszkodzonych zaworów. I trzymaj co najmniej jeden w pełni certyfikowany zapasowy, pasujący do zaworów do agresywnych zastosowań, ponieważ to one nie zapewnią ci czterech do dwunastu tygodni, których potrzebuje nowy zawór.

Lista kontrolna zakupów dla właścicieli zakładów i zespołów EPC

Przyczyną większości nieszczelnych zaworów nadmiarowych jest decyzja dotycząca specyfikacji podjęta wiele lat przed pierwszym wyciekiem. Zawór został dobrany dla niewłaściwego przypadku, zespół gniazdo-zawieradło został wybrany na podstawie cennika, a nie składu gazu, lub rurociąg wlotowy został narysowany przez osobę, która nigdy nie widziała arkusza danych zaworu. Większości z nich zapobiega krótki zestaw pytań na etapie zamówienia.

Pytania dzielą się w naturalny sposób na dwie grupy. Jedna grupa należy do producenta kotła lub wykonawcy EPC, który dostarcza kocioł na ciepło odpadowe i jego części ciśnieniowe, ponieważ kontrolują rozmieszczenie bębna, czystość pary i orurowanie wokół zaworu. Druga grupa należy do dostawców zaworów nadmiarowych, ponieważ zajmują się oni trymowaniem, certyfikacją i testem wydajności. Obie grupy muszą odpowiedzieć, a odpowiedzi muszą się ze sobą zgadzać, zanim sprzęt zostanie zbudowany.

Dwa z tych pytań mają większą wagę niż pozostałe. Ustawiony margines ciśnienia określa, czy zawór będzie się gotował, a wybór trymu określa, czy będzie on korodował, czy pełzał. Jeśli odpowiedzi na te dwa pytania są niejasne, warto zadać to pytanie jeszcze raz przed podpisaniem zamówienia, ponieważ poprawienie któregokolwiek z nich po uruchomieniu oznacza opłacenie nowego zaworu i jednocześnie nieplanowaną przestoję.

Warto już na etapie zamówienia ustalić, kto odpowiada za obliczenie zaworu nadmiarowego. W wielu projektach producent kotła dostarcza bęben, a dostawca zaworu nadmiarowego dostarcza zawór i żadna ze stron nie jest w posiadaniu obliczeń łączących jedno i drugie. Z tej szczeliny wynikają zbyt duże wloty, zbyt małe przewody tłoczne i niedopasowane ustawione ciśnienia.

Zgodność, dokumentacja i ślad papierowy, który oszczędza później

Zawór nadmiarowy w kotle jest certyfikowanym elementem ciśnieniowym, a dokumentacja jest jego częścią. Na tabliczce znamionowej znajduje się ustawione ciśnienie, certyfikowana wydajność, oznaczenie wyposażenia i stempel kodowy. Certyfikat testu rejestruje rzeczywiste ciśnienie otwarcia i ciśnienie ponownego zamknięcia, zanim zawór opuścił warsztat. W protokole naprawy wskazano, kto przy nim pracował, co zostało wymienione i kiedy dokonano ponownej certyfikacji. W przypadku braku któregokolwiek z tych dokumentów, zawór staje się ciężarem niezależnie od tego, jak dobrze działa.

Praktyczną konsekwencją jest to, że naprawy należy zlecać warsztatowi, który może wystawić identyfikowalny certyfikat, a sprężyny, tarcze i siedzenia należy wymieniać na części, które można zidentyfikować na podstawie oryginalnej specyfikacji. Sprężyna kupiona z nieznanego źródła i zamontowana bo pasuje do maski to ustawiona zmiana ciśnienia której nikt nie zarejestrował. Podczas następnej ustawowej inspekcji inspektorzy stwierdzają tę lukę w pierwszej kolejności.

Producenci budujący kotły, zbiorniki ciśnieniowe i urządzenia do odzyskiwania ciepła zgodnie ze standardami ASME i krajowymi zbiornikami ciśnieniowymi rutynowo działają w ramach tej dziedziny dokumentacji, a procedury kontroli jakości za urządzeniami ciśnieniowymi są zwykle widoczne po tym, jak dokładnie dane dotyczące ustawionego ciśnienia, trymu i wydajności są przekazywane wraz ze sprzętem. Kiedy zespół projektowy wybiera producenta lub dostawcę kotła, chęć dostarczenia obliczeń zaworu nadmiarowego, specyfikacji wyposażenia i zapisów certyfikacyjnych jest jednym z najbardziej wiarygodnych wskaźników tego, jak zbudowano pozostałą część granicy ciśnienia.

Istnieje również wymiar szkoleniowy, który prawie nic nie kosztuje i zapobiega wielu szkodom. Operatorzy powinni wiedzieć, że dźwignia podnoszenia jest urządzeniem testowym, a nie odpowietrznikiem, i że zawór podniesiony ręcznie w przypadku brudnego użytkowania może nie zostać ponownie osadzony. Zespoły konserwacyjne powinny wiedzieć, że zawór gotujący jest ostrzeżeniem, a nie uciążliwością. Każdy powinien wiedzieć, że zatykanie, zatykanie lub zatykanie zaworu nadmiarowego nigdy nie jest akceptowalnym środkiem tymczasowym, w żadnym zakładzie, pod jakimkolwiek ciśnieniem produkcyjnym.

Praktyczny plan profilaktyki na najbliższe dwanaście miesięcy

Rozwiązanie problemu nieszczelności zaworu bezpieczeństwa kotła jest proste, jeśli kolejność jest jasna, a kolejność rzadko zmienia się w zależności od instalacji. Zacznij od liczb, następnie od zaworu, a na końcu od systemu. Zakład, który zastosuje się do poniższych kroków, zwykle stwierdzi, że drugi wyciek jest znacznie mniej prawdopodobny niż pierwszy.

1. Zanotuj zakres ciśnienia roboczego i ustawione ciśnienie każdego zaworu nadmiarowego w systemie parowym i oblicz margines dla każdego z nich. Wszystko poniżej dziesięciu procent jest ryzykowne.
2. Zmierzyć lub obliczyć spadek ciśnienia wlotowego i wytworzone przeciwciśnienie dla zaworów pracujących w agresywnym trybie. Skoryguj wszystko, co wykracza poza trzy procent i dziesięć procent ustawionego ciśnienia.
3. Przejrzyj dane dotyczące składu chemicznego i czystości pary z ostatnich dwunastu miesięcy i sprawdź, czy jakiekolwiek odchylenia zbiegają się z pierwszym pojawieniem się wycieku.
4. Wyciągnij nieszczelny zawór, sprawdź gniazdo i tarczę pod powiększeniem i zmierz długość swobodnej sprężyny przed podjęciem decyzji o naprawie.
5. Wybieraj naprawę na podstawie stanu, a nie kalendarza: okrążaj płytkie ślady, wymień skorodowane wykończenia, wymień rozluźnione sprężyny i ponownie certyfikuj każdy zawór, zanim powróci do pracy.
6. Ustaw różne interwały przeglądów dla różnych warunków pracy i traktuj zakłócenia chemiczne, kampanie usuwania sadzy i duże wahania obciążenia jako czynniki wyzwalające inspekcję.
7. Zachowaj certyfikowaną część zamienną, która pasuje do zaworów przeznaczonych do agresywnych zastosowań, i poddaj ją ponownej certyfikacji zgodnie z tym samym harmonogramem, co zainstalowane jednostki.
8. Wpisz ustawiony margines ciśnienia, gwarancję czystości pary i specyfikację wyposażenia w następnym zamówieniu i podaj osobę odpowiedzialną za obliczenia doboru zaworu nadmiarowego.

Szerszą lekcją jest to, że zawór nadmiarowy jest lustrem systemu, który chroni. Zawór, który często przecieka, mówi coś o jakości pary, konstrukcji rurociągu, kontroli ciśnienia lub doborze materiału, a wszystkie te decyzje zostały podjęte na długo przed zainstalowaniem zaworu. Napraw zawór i rozwiążesz dzisiejszy problem. Napraw otaczające go warunki, a rozwiążesz kolejne pięć lat.

W przypadku zakładów wykorzystujących kotły na ciepło odpadowe na gaz koksowniczy, spaliny ze spiekania, gaz konwertorowy lub inne trudne strumienie, ta sama zasada ma zastosowanie na poziomie sprzętu. Kocioł zaprojektowany w oparciu o rzeczywisty skład gazu, rzeczywiste zapylenie i rzeczywisty profil obciążenia, ze specyfikacją zaworu nadmiarowego obliczoną na podstawie tych samych parametrów, zapewni szczelność zaworów znacznie dłużej niż standardowe urządzenie ze standardowym zaworem przykręconym do bębna.