軸流式止回閥的密封試驗
1、概述
近年來(lái)，隨著(zhù)我國油氣工業(yè)、能源工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)量不斷提升，成套裝置越來(lái)越大型化，輸送物料管線(xiàn)的口徑、壓力等參數不斷提高。在大型油氣管線(xiàn)工程和大型成套裝置中，用于輸送物料的泵機組和壓縮機組出口的止回閥達到36in.-class900(DN900-PN150)，在這些高參數的工況中，傳統的旋啟式止回閥已無(wú)法適應，這些高參數的止回閥一般選用進(jìn)口的軸流式止回閥。
2、問(wèn)題提出
按照我國油氣工業(yè)大型工程成套機組現場(chǎng)施工監理的規定，止回閥在使用前必須逐臺進(jìn)行殼體試驗和密封試驗，試驗合格后才能安裝。按照API6D標準規定的方法，對口徑12～36in.(DN300～900)，壓力為class600(PN110)和class900(PN150)的軸流式止回閥進(jìn)行密封試驗。在對軸流式止回閥出口端加壓時(shí)，出口端無(wú)法建立壓力差。經(jīng)分析證明，進(jìn)入止回閥出口腔的介質(zhì)流量小于止回閥的泄漏量，同時(shí)還表明了止回閥的泄漏量大，不能滿(mǎn)足API6D標準的要求。為了驗證國外軸流式止回閥的性能，對軸流式止回閥的結構特點(diǎn)進(jìn)行了分析研究，用常規的壓力試驗方法無(wú)法對高壓大口徑的軸流式止回閥進(jìn)行密封試驗，應結合輸送流體工況設計和建造一套軸流式止回閥試驗臺架。
3、結構分析
軸流式止回閥有圓盤(pán)型和環(huán)盤(pán)型結構，閥門(mén)應具有合理的流道型線(xiàn)，開(kāi)啟壓力與壓降小和流通能力大等特性。圓盤(pán)型結構(圖1)的軸流式止回閥閥芯簡(jiǎn)單，易加工，但運動(dòng)的閥芯是懸臂結構，當閥門(mén)口徑較大時(shí)，由于閥芯盤(pán)的自重和體積大，閥芯運動(dòng)時(shí)易卡阻，因此DN≤250的軸流式止回閥多為圓盤(pán)型結構，DN≥300的軸流式止回閥多為環(huán)盤(pán)型結構(圖2)。環(huán)盤(pán)型結構克服了圓盤(pán)型的缺點(diǎn)，閥芯輕，靈活，但結構復雜，閥芯是環(huán)形的，密封面大，泄漏面多，不易密封。
圖1 圓盤(pán)型軸流式止回閥
圖2 環(huán)盤(pán)型軸流式止回閥
4、試驗方案
大口徑軸流式止回閥通常用于大型泵機組和大型壓縮機組的出口，防止介質(zhì)倒流，保護泵機組和壓縮機組。在機組停止或切換時(shí)，介質(zhì)從正向流動(dòng)變?yōu)榉聪虻沽鞯臅r(shí)間較短，流量較大，介質(zhì)反向流動(dòng)的動(dòng)能較大，易形成初始密封和有效密封。流通能力、開(kāi)啟壓力、壓降是止回閥的關(guān)鍵性能指標。開(kāi)啟壓力小和壓降低，機組消耗的動(dòng)力則少，軸流式止回閥為了獲得較小的開(kāi)啟壓力和壓降，閥芯上復位彈簧的剛度在設計時(shí)盡可能取小值。這樣會(huì )造成初始密 封力較小，泄漏量大，難以建立壓差。因此用常規壓力試驗的方法無(wú)法對高壓大口徑軸流式止回閥的密封性能進(jìn)行試驗。
軸流式止回閥的密封試驗方案應結合實(shí)際工況和標準的試驗方法，才能真正考核止回閥密封性和其他性能指標。試驗方案應考慮3個(gè)方面。①模擬止回閥的運行工況，用一定壓力和流量的介質(zhì)快速充滿(mǎn)止回閥的出口腔。②用隔離閥密閉止回閥的出口腔。③在止回閥的出口腔升壓至1.1PN進(jìn)行密封試驗。
5、試驗系統
(1)試驗系統
試驗系統(圖3)由水泵、安全閥、穩壓罐、快開(kāi)閥、隔離閥、管路和壓力表等組成。用水泵往穩壓罐內充水，使穩壓罐上腔空氣的壓力升至0.8MPa。開(kāi)啟快開(kāi)閥使軸流式止回閥出口腔內快速充滿(mǎn)水，并保持能形成≥0.5MPa的壓差。關(guān)閉隔離閥，開(kāi)啟增壓泵，使軸流式止回閥出口腔的壓力升至1.1PN，并檢漏。
(2)試驗臺架設備參數
高壓大口徑軸流式止回閥檢測時(shí)需要專(zhuān)用的試驗臺架(圖4)。
被試止回閥 class900，36in.(PN150，DN900)
初始密封壓力 0.5MPa
穩壓罐 V=5m3，Ps=1.0MPa
水泵 Q=350m3/h，H=100m
進(jìn)水管徑 DN=150mm
快開(kāi)閥 PN=1.6MPa，DN=150mm
隔離閥 class900，8in.(PN150，DN200)
圖3 止回閥試驗系統
圖4 軸流式止回閥專(zhuān)用試驗臺架
6、結語(yǔ)
高壓大口徑軸流式止回閥為實(shí)現合理的開(kāi)啟壓力和低壓降等關(guān)鍵的性能指標而進(jìn)行的優(yōu)化設計，使得按常規的壓力試驗方法不能考核其密封性，其密封性能的考核應在專(zhuān)門(mén)設計的試驗系統中進(jìn)行。軸流式止回閥在專(zhuān)用試驗臺架上的檢測結果符合標準要求，與國外提供的產(chǎn)品試驗數據基本一致。該閥密封性和其他性能滿(mǎn)足使用要求，得到用戶(hù)的認可。
