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电动高温闸阀填料密封失效原因的分析

2021-01-26

对DN1200电动高温闸阀进行解体,检查泄漏部位,发现密封填料已经全部板结坚硬,内表面有很多孔洞与凹坑,呈现煤渣状,有明显的过烧炭化和磨损现象。压盖内表面在靠近填料的端部出现局部冲蚀坑,深度约为5~6mm。阀杆外表面整个布满一层白色催化剂粉末,并且在阀杆尾部与压盖两侧配合部位均出现了沟壑状冲蚀磨损凹槽,最深处可达11mm,冲蚀方向沿轴向向外辐射。这些现象说明该阀填料密封已完全失效,介质泄漏,导致过流件冲蚀磨损严重,阀杆报废。
在分析原因时,首先查看了隔离腔上方的反吹风吹扫管,发现管路被水垢、杂质、湿催化剂粉团等物完全堵塞。据此可以推断,在阀门长时间全开过程中,由于反吹风压力下降到低于介质压力,已经有少量高温催化剂颗粒在介质压力作用下进入密封面间隙并聚集镶嵌在压盖内侧的2~3圈填料处,破坏了此处密封面的光滑状态,当阀门再次关闭时,此处局部短时摩擦力急剧增大,从而对已经热态预紧过度的填料和阀杆表面形成局部磨粒磨损,使密封面间隙增大。同时,填料工作温度接近700℃,由于局部摩擦发热严重,热量不能及时散发,导致填料的弹塑性变形能力降低,甚至损坏,不能及时补偿密封面间隙的增大量,引起填料松驰和密封比压下降,从而使介质发生泄漏,如图3所示。如果此时不能及时发现泄漏情况,采取适当措施,当反吹风完全停止吹扫时,将会使填料密封在短期内完全失效,阀门介质泄漏量进一步加大。
另外,由于电动高温闸阀通过的介质为含少量催化剂颗粒的高温烟气,这些催化剂颗粒的主要成分为Al2O3或SiO2,硬度较高,且烟气中还含有SO2等腐蚀性气氛,温度高达700℃左右,进一步恶化了填料密封的工作环境,加剧了填料和阀杆的磨损速度。当含催化剂颗粒的烟气形成的具有气固两相流性质的高温气流束从密封面间隙喷出时,体积瞬间增大,将压力能急剧转化为巨大的速度能,冲蚀阀杆,最终形成沟壑状冲蚀表面,使阀杆报废。


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