超高壓閥門水壓試驗用端面自密封盲板

2014-03-04 張娜武漢鍋爐集團閥門有限責(zé)任公司

　　介紹一種用于超高壓閥門水壓試驗臺工藝裝置的端面自密封盲板的工作原理、結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用。

1、概述

　　按照相關(guān)規(guī)定，每臺閥門出廠前均須進行壓力試驗，包括壓力強度試驗和密封試驗。隨著閥門使用參數(shù)的增高，對閥門檢驗和試驗設(shè)備的要求也越來越高。

2、水壓試驗

　　閥門水壓試驗時由試驗臺提供夾緊力，閥門通道兩端采用試驗盲板封堵，盲板與閥門通道端面之間用密封圈密封，試驗介質(zhì)由進水管進入閥門內(nèi)腔，通過增壓泵加壓至閥門試驗壓力。閥門水壓試驗盲板一般采用軸向密封和端面密封。

　　2.1、軸向密封

　　軸向密封( 圖1) 的密封性好。當(dāng)兩端試驗盲板在內(nèi)壓力作用下由于螺紋間隙和絲桿彈性變形( 拉長) 向兩側(cè)張開時，盲板及密封圈可以在閥門通道內(nèi)位移，保證密封。若采用較大的夾緊力使試驗盲板在內(nèi)壓力作用下不位移，容易損傷閥門，影響閥門使用壽命。通過設(shè)計計算，在高壓狀態(tài)下，軸向間隙控制在0. 6 ～ 0. 9mm，能夠保證密封性能。由于采用軸向密封，超高壓大口徑閥門受自重影響，導(dǎo)致單邊間隙加大，密封難以控制，且橡膠圈在高壓下存在擠出的風(fēng)險。不同配管的坡口尺寸不同，需要不同尺寸的盲板。試驗后，盲板拆卸困難。

軸向密封

1. 盲板2. 密封圈3. 試驗閥門

圖1 軸向密封

端面密封

1. 盲板2. 密封圈3. 試驗閥門

圖2 端面密封

　　2.2、端面密封

　　端面密封( 圖2) 盲板加工精度要求低，適用于不同配管尺寸，試驗盲板的通用性強。試驗完成后，工裝容易拆卸。避免了閥門試驗時由于自重造成單邊泄漏。由于超高壓大口徑閥門內(nèi)壓力非常大，受螺紋間隙和絲桿彈性變形等因素影響，兩端盲板會向兩側(cè)張開，端面密封容易泄漏，且壓力越大越容易泄漏。

3、端面自密封結(jié)構(gòu)

　　結(jié)合盲板軸向密封和端面密封的特點，設(shè)計了一種端面自密封結(jié)構(gòu)用于超高壓閥門水壓試驗( 圖3) 。在試驗盲板上增加環(huán)狀槽，裝入盲板環(huán)和密封圈。當(dāng)閥門內(nèi)壓力升高時，兩端盲板在內(nèi)壓力作用下向兩側(cè)張開，在環(huán)a 和環(huán)b 面積差產(chǎn)生的推力作用下，盲板環(huán)與閥門端面緊密貼合，自動密封。水壓試驗時內(nèi)壓力F 與環(huán)a 和環(huán)b 面積差產(chǎn)生的推力f為

水壓試驗時內(nèi)壓力F 與環(huán)a 和環(huán)b 面積差產(chǎn)生的推力

　　式中F———閥門水壓試驗內(nèi)壓力，N

　　D———閥門通道孔最大內(nèi)徑尺寸，mm

　　Pm———閥門水壓強度試驗壓力，取不低于

　　1. 5倍的38℃下壓力額定值，MPa

　　f———盲板環(huán)面積差產(chǎn)生的推力，N

　　Aa———環(huán)a 面積，mm2

　　Ab———環(huán)b 面積，mm2

端面自密封

1. 盲板2. 密封圈3. 盲板環(huán)4. 試驗閥門

圖3 端面自密封

　　端面自密封盲板密封性好，壓力越高密封性能越好，解決了不同口徑閥門工裝繁多問題，易拆裝，避免了超高壓、大口徑閥門自重導(dǎo)致單邊間隙加大，密封難以控制，密封圈在高壓下易擠出的問題和風(fēng)險。

4、應(yīng)用

　　采用水壓試驗臺端面自密封盲板對超臨界水壓試驗堵閥進行強度試驗( 圖4 ) ，閥門公稱尺寸DN500，工作壓力27MPa，工作溫度580℃，水壓試驗強度72MPa。在1 413T 的內(nèi)壓力下，兩側(cè)盲板與閥門端面間隙達到5mm，在盲板環(huán)面積差產(chǎn)生的推力作用下，盲板密封可靠。

閥門強度試驗