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华鲁恒升液空阀技术改造

浏览次数: 日期:2016年4月10日 13:43

华鲁恒升液空阀技术改造

项目背景:
       液空阀是液空分离单元空分装置的关键设备,其运行状态直接决定装置运行的平稳性。介质为液态空气,流向为低进高出,阀前压力7.1MPaA,阀后压力0.6MPaA,使用温度-175℃。该温度对应饱和蒸汽压为0.5MPaA,也即于0.5MPaA,介质会发生闪蒸,由纯液态转变为气液两相流。华鲁恒升原阀门结构如图1所示。阀门采用阀芯和套筒两级减压结构。在使用中出现如下问题:
1)运行过程中振动大,噪声大;
2)定位器控制失灵,阀门突然关闭。

 

图1 原厂阀门结构图

       鉴于阀门运行中出现的上述问题和阀门位置的重要性,华鲁恒升委托我公司对阀门进行改造。


分析及应对:
       阀门振动为调节阀常见问题,导致因素一般为:1)高速介质冲击阀芯,较大的不平衡力造成阀芯振动;2)介质压力降低到工况温度的饱和蒸汽压以下,介质闪蒸,形成气液两相流。气液两相流流动稳定性较差,容易造成阀门的高频振动。定位器控制失灵的原因排除自身硬件问题、执行机构选型偏小(通过核算,该阀门执行机构输出力足以克服介质的不平衡力)之外,通常亦和阀门振动相关。定位器有自身最高抗振频率,超过其最高抗振频率定位器控制部件会短暂失效,导致阀门非正常动作。
       鉴于以上原因,文章通过Ansys Workbench 14.0对介质的压力场、速度场进行仿真模拟。以期寻求振动成因,并对阀门进行针对性改造。
改进及效果:
      根据计算结果,在现有阀门大体结构不变的前提下,将原有套筒增加一级,总减压级数由2级变成3级,新内件结构如图2所示。

    

图2A 改造后三级内件主视剖面结构          图2B改造后三级内件俯视剖面结构

     改进后的结构消除了闪蒸,降低了介质流速,解决了现场振动、噪声大的问题,使阀门平稳运行。从改造至今,阀门在线运行已达8个月,用户反映在线运行平稳,振动消除,噪声在65dB以下,定位器控制可靠,未出现控制失灵现象。

    

原套筒结构                              改进后套筒结构
 

所属类别: 技术改进

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