黑水角阀在德士古系统使用中常见的问题

阀门之家

　　黑水角阀在德士古系统使用中常见的问题主要为阀体穿孔、阀瓣脱落、阀内件冲蚀和阀门卡塞等。

　　2.1、阀体穿孔

　　某煤化工现场使用的黑水角阀在装置运行2 个月后出现阀体穿孔，其现场介质为含有固体颗粒的黑水，温度为200℃，进口压力为8MPa，出口压力为0. 4MPa，阀门关闭压差为10. 34MPa，管道尺寸为DN150，阀门进口法兰公称直径为DN100，阀门出口法兰公称直径为DN150，最大流量为160m3 /h。经初步计算分析，入口流速为5. 7m /s，出口流速为2. 5 m /s。介质流动状态为阻塞流，由于阀后压力0. 4MPa 远小于阀前200℃ 时的饱和蒸汽压( 1. 55MPa) ，阀后存在严重气蚀现象。

　　通过流体有限元分析软件( 图1) 分析，介质在阀腔拐点和出口缩径处流速极高，黑水中的硬质悬浮颗粒对阀腔造成严重的冲蚀破坏。另外，出口法兰与缩径管道连接处的壁厚过渡不均匀，而这种结构设计在铸造时很容易引起金属局部积聚和厚度突变，容易产生砂眼、缩孔和裂纹等铸造缺陷，在高速冲蚀的工况，阀体易出现穿孔。

　　2.2、阀瓣脱落

　　目前在高温闪蒸工位使用的黑水角阀，其阀杆和阀瓣多采用机械紧固连接。由于介质的高速冲击或波动，连接处易出现松动，引起阀瓣的振动。而阀瓣材料为整体烧结的硬质合金，硬度高、脆性大，在这种循环振动的工况阀瓣容易震碎。如使用中引发共振对阀瓣的破坏更大。

　　2.3、阀座后流道冲蚀和气蚀

　　从黑水液固两相流经角阀减压后的流动状态分析，介质对阀座后流道主要产生冲蚀和气蚀破坏。在节流口处，根据伯努利方程，静压能转变为动能，其流速急剧增加( 流动状态为湍流) 。夹杂在黑水中的硬质颗粒( SiO2等) 以切削、犁沟和刺入的方式对阀内件进行高速冲刷形成冲蚀。在节流口处静压能最低，若缩截面处的压力等于或小于该液体入口温度下的饱和蒸汽压时部分气体将气化，使阀后形成气、固、液这三相流共存的现象，出现闪蒸，继而压力恢复至高于饱和蒸汽压时气泡破裂，形成气蚀使阀座后流道的内表面形成蜂窝状的小孔。在冲蚀和气蚀的双重作用下，阀座后流道采用一般高硬度的耐磨材料或表面硬化工艺很难满足工况要求。目前国内外角阀厂家通过在阀座后流道衬一段硬质合金管，其余流道喷焊硬质合金解决冲蚀和气蚀问题。但由于缺乏对工况的了解，阀门在使用一段时间后阀后流道依然出现不同程度的损坏。

　　2.4、阀门卡塞及外泄漏

　　黑水闪蒸系统的角阀在使用一段时间后出现卡塞的故障，其主要原因是阀门在开关过程中，固体颗粒进入填料和阀杆的间隙处，经长期运行后引起物料堆积甚至结垢而将阀杆卡住，导致阀门输出力不足引起卡塞，甚至出现阀门外漏。其次是阀门执行器的安全系数选择过小也是引起卡塞的主要原因之一。