Среди пользователей, которые используют шаровые клапаны большого диаметра в своей повседневной жизни, часто возникает проблема, заключающаяся в том, что их трудно закрыть при использовании в средах с большими перепадами давления, таких как пар, вода под высоким давлением и т. д. При работе под давлением как бы сильно они ни закрывались, всегда обнаруживается течь и закрыть их сложно. Причина этой проблемы связана с конструктивной конструкцией клапана и недостаточным выходным крутящим моментом предельного уровня для человека.

Анализ затруднений при открытии и закрытии клапанов большого диаметра

Максимальная горизонтальная нагрузка среднего взрослого человека составляет 60-90 кг, в зависимости от его физического состояния.

Направление потока обычного запорного клапана спроектировано таким образом, чтобы оно было низким на входе и высоким на выходе. Когда человек закрывает клапан, человеческое тело горизонтально заставляет маховик вращаться, заставляя диск клапана двигаться вниз и достигать закрытия. В это время необходимо преодолеть сочетание трёх сил, а именно:

1) Осевое усилие подъема Fa;

2) Сила трения Fb между набивкой и штоком клапана;

3) Сила контактного трения Fc между штоком клапана и сердечником диска клапана.

Общий крутящий момент равен ∑ M=(Fa+Fb+Fc) R.

Видно, что чем больше диаметр, тем больше осевая подъемная сила. При приближении к закрытому состоянию осевая подъемная сила практически близка к фактическому давлению трубопроводной сети (поскольку Р1-Р2 ≈ Р1, Р2=0 в закрытом состоянии).

Если шаровой клапан калибра DN200 используется на паровой трубе с давлением 10 бар, только первое осевое усилие закрытия Fa = 10 × π r2 = 3140 кг, а горизонтальная окружная сила, необходимая для закрытия, близка к пределу горизонтальной окружной силы, которая нормальна. человеческое тело может выводить воздух, поэтому человеку очень сложно полностью закрыть этот клапан в таких рабочих условиях.

Конечно, некоторые заводы предлагают обратную установку таких клапанов, чтобы решить проблему затруднения закрытия, но существует и проблема затруднения открытия после закрытия.

Анализ причин внутренних утечек в шаровых кранах большого диаметра

Шаровые краны большого диаметра обычно используются на выходах котлов, главных распределительных цилиндрах, паропроводах и других местах, где возникают следующие проблемы:

1) Разница давлений на выходе из котла, как правило, относительно велика, поэтому скорость потока пара также выше, что оказывает существенное влияние на эрозию и повреждение уплотняющей поверхности. Кроме того, эффективность сгорания котла не может составлять 100%, что приведет к высокому содержанию воды в паре на выходе из котла и легко вызовет кавитацию и кавитационное повреждение уплотнительной поверхности клапана.

2) Для запорной арматуры возле выхода из котла и распределительного цилиндра возникает периодический перегрев из-за пара, только что выходящего из котла. Если в процессе насыщения вода в котле не была обработана правильно, некоторые кислоты и щелочи часто выпадают в осадок, вызывая коррозию и эрозию уплотняющей поверхности; Некоторые кристаллические вещества также могут прилипать к уплотняющей поверхности клапана и кристаллизоваться, что приводит к нарушению герметичного уплотнения клапана.

3) Впускные и выпускные клапаны разделенного цилиндра имеют разное потребление пара в зависимости от производственных требований и других причин. Когда скорость потока сильно изменяется, легко возникнуть такие явления, как всплеск и кавитация, которые могут привести к повреждению уплотнительной поверхности клапана, например, к эрозии и кавитации.

4) При открытии трубопроводов большого диаметра обычно требуется предварительный подогрев, а процесс предварительного нагрева обычно требует, чтобы небольшой поток пара медленно и равномерно проходил через трубопровод, чтобы запорный клапан можно было полностью открыть во избежание чрезмерного расширения, вызванного быстрый нагрев трубопровода и повреждение некоторых соединительных деталей. Однако во время этого процесса отверстие клапана часто бывает очень маленьким, что приводит к гораздо более высокой скорости эрозии, чем при обычном использовании, что серьезно сокращает срок службы уплотнительной поверхности клапана.

Решение проблемы открытия и закрытия запорных клапанов большого диаметра

1) Во-первых, рекомендуется выбрать шаровой клапан с сильфонным уплотнением, чтобы избежать воздействия сопротивления трения на плунжер и сальниковые клапаны, что упрощает переключение.

2) Сердечник и седло клапана должны быть изготовлены из материалов с хорошей эрозионной стойкостью и износостойкостью, например, из твердого сплава стеллита;

3) Рекомендуется использовать конструкцию с двойным диском, чтобы избежать чрезмерной эрозии из-за небольшого отверстия, что повлияет на срок службы и эффект уплотнения.