Витоки арматури зазвичай виникають у трьох критичних місцях: у сальникових ущільненнях, фланцевих з’єднаннях та корпусах клапанів. Тривалий невилікуваний витік призводить до серйозного ерозійного ушкодження штоків клапанів та ущільнювальних поверхонь фланців, що врешті-решт призводить до повної непридатності клапана. Крім того, втрата технологічного середовища збільшує енергоспоживання підприємства, експлуатаційні витрати й знижує загальну економічну ефективність.
Витік стає надзвичайно небезпечним, коли транспортувана рідина є токсичною, легкозаймистою, вибухонебезпечною або корозійною. Неконтрольований зовнішній витік може спричинити отруєння, пожежі та вибухи, прискорити корозію обладнання, скоротити термін його експлуатації та призвести до забруднення навколишнього середовища. Крім того, витік через клапани збільшує частоту аварійних зупинок і створює серйозну загрозу безпеці промислових процесів.
У цій статті системно аналізуються поширені причини зовнішнього витоку через клапани, детально розглядаються принципи, переваги та практичні методи ущільнення витоків під час експлуатації («живе» ущільнення витоків), а також надаються професійні рекомендації щодо технічного обслуговування клапанів на теплових електростанціях для промислового використання.
2. Форми та кореневі причини зовнішнього витоку через клапани
2.1 Витік через сальникову набивку
Відносні рухи, включаючи обертальні та осьові зміщення, постійно відбуваються між штоком клапана та ущільненням під час повсякденної експлуатації. При частому перемиканні клапана разом із коливаннями температури, тиску та змінними властивостями робочого середовища зона ущільнення є найбільш схильною до витоків частинкою клапана.
Основними причинами є поступове зниження контактного тиску ущільнення, старіння матеріалу та деградація пружності. Робоче середовище під тиском просочується назовні через зазори між ущільненням та штоком. Тривалий ерозійний вплив видаляє частину ущільнення та утворює борозенчасті подряпини на штоку клапана, що ще більше погіршує інтенсивність витоків.
2.2 Витоки через фланцеве з’єднання
Ущільнення фланців ґрунтується на попередньому затягувальному зусиллі з’єднувальних болтів, яке стискає прокладки й створює достатній питомий ущільнювальний тиск для запобігання витоку робочого середовища. До витоків через фланці веде низка чинників:
• Недостатнє зусилля стиснення ущільнювальних прокладок та незадовільна шорсткість поверхні фланців;
• Деформація прокладки, механічні вібрації, старіння, втрата пружності та тріщини на поверхні;
• Деформація болтів і їх подовження під тривалим робочим тиском;
• Людські помилки під час експлуатації: неправильне розташування прокладки, нерівномірне затягування болтів та зміщення осей фланців, що призводить до хибного стиснення.
2.3 Протікання корпусу клапана
Протікання корпусу клапана зумовлено, насамперед, виробничими дефектами, такими як піскові пори, повітряні пори та литтєві тріщини, які виникають під час лиття або кування. Крім того, тривале ерозійне впливання робочого середовища та кавітаційне руйнування поступово пошкоджують металевий корпус, утворюючи постійні канали протікання.
3. Принцип роботи та ключові переваги герметизації в процесі експлуатації
Ущільнення витоків у робочому стані — це технологія технічного обслуговування без зупинки, що ґрунтується на твердому механізмі ущільнення за умов динамічного рідкого середовища. У місцях витоку встановлюються спеціалізовані кріплення, щоб утворити замкнену герметичну порожнину. Інструменти для ін’єкції під високим тиском вводять спеціально підібраний герметик у цю порожнину до тих пір, поки внутрішній тиск витиснення не зрівноважить тиск робочого середовища. Таким чином створюється нова стабільна конструкція ущільнення, яка назавжди блокує щілини витоку та канали виходу робочого середовища.
3.2 Основні технічні переваги
Порівняно з традиційним обслуговуванням у відключеному стані, ущільнення витоків у робочому стані має незамінні промислові переваги, особливо підходить для систем безперервного виробництва, таких як електростанції:
1. Зупинка не потрібна: немає потреби зупиняти роботу агрегату або ізолювати трубопроводи виробництва;
2. Зниження тиску не потрібне: підтримується початковий робочий тиск у всій системі без його зниження;
3. Економія коштів: значно скорочуються витрати енергії та трудові витрати на технічне обслуговування;
4. Зменшення втрат потужності: уникнення значних втрат потужності, спричинених ізоляцією та вимкненням обладнання;
5. Мінімізація економічних втрат: ліквідація економічних втрат, спричинених незапланованим простоєм виробництва.
4. Практичні методи герметизації у робочому стані для типових точок витоку клапанів
Для звичайних витоків за умов доступності для технічного обслуговування поширеними рішеннями є заміна клапана, оновлення сальникового ущільнення, заміна прокладки та заварювання. Однак для клапанів, що працюють безперервно в трубопроводах з середовищем, яке неможливо ізолювати, необхідно застосовувати професійні технології герметизації у робочому стані, щоб забезпечити стабільну роботу агрегату. У цьому розділі узагальнено перевірені на практиці методи виконання робіт на місці з урахуванням досвіду експлуатації на теплових електростанціях.
4.1 Рішення для усунення витоку через сальникову гайку
Ущільнення в експлуатації на основі ін’єкційних матеріалів є найбезпечнішою та найнадійнішою технологією для усунення витоку з ущільнювальної камери. За допомогою спеціальних пристосувань та гідравлічного обладнання для ін’єкції ущільнювальний матеріал вводиться в герметичну порожнину, щоб швидко заповнити дефекти. Коли тиск ін’єкції перевищує тиск робочого середовища, витік примусово блокується. Ущільнювальний матеріал за короткий час перетворюється з пластичного стану на еластичне тверде тіло, утворюючи довговічну еластичну ущільнювальну структуру без порушення початкової функції перемикання клапана.
Промислові ущільнювальні матеріали поділяються на дві категорії: термозатверднювальні ущільнювачі (тверді за кімнатної температури, затверднюють при певних високих температурах) та нетермозатверднювальні ущільнювачі (застосовуються в сценаріях динамічного ущільнення при низьких, нормальних і високих температурах).
4.1.1 Метод прямої свердловинної ін’єкції (товщина стінки ≥ 8 мм)
Для ущільнювальних сальників із товщиною стінки понад 8 мм просвердліть резервні отвори для ін’єкції безпосередньо в зовнішній стінці сальника. Детальні етапи виконання операції такі: після попереднього свердлення свердлом діаметром 8,7 мм або 10,5 мм залиште товщину стінки 1–3 мм; наріжте різьбу М10 або М12 й установіть спеціальний заглушковий кран; пробийте решту стінки свердлом довжиною 3 мм і встановіть екран для запобігання розбризкування середовища з високою температурою, високим тиском та токсичними властивостями, що може призвести до травмування персоналу. Після свердлення закрийте заглушковий кран і підключіть високотисковий ін’єкційний пістолет для заповнення ущільнювального матеріалу.
Приклад застосування: У червні 2003 року ця технологія успішно усунула витік із самозатискного сальника електричного головного парового клапана блоку 3 на електростанції «Панчжихуа Айрон энд Стіл» («Панчжихуа Залізо і Сталь»), уникнувши непотрібного зупинення обладнання.
4.1.2 Спосіб ущільнення за допомогою допоміжного пристрою (тонкостінні сальники)
Для ущільнювальних вузлів з тонкими стінками, які не піддаються прямому свердленню, використовують спеціальні допоміжні кріплення як зовнішні з’єднувачі для ін’єкційних пістолетів високого тиску. Відполіруйте зовнішню стінку, щоб забезпечити щільне прилягання; для корпусів складної форми прокладіть азбестові гумові прокладки в зазори, щоб усунути люфт. Після встановлення введіть ущільнювальний матеріал за стандартною процедурою. Не перемикайте клапан довільно, доки ущільнювальний матеріал повністю не затвердіє.
Приклад застосування: У листопаді 2002 року допоміжні кріплення були використані для усунення витоку через фланець балансувального клапана на вхідному клапані нагрівача високого тиску на електростанції «Панчжихуа Айрон энд Стіл» (Китай), що забезпечило успішне ущільнення з першої спроби.
4.2 Технологія ущільнення витоків через фланці в процесі експлуатації
4.2.1 Метод обгортування мідним дротом
Застосовні умови: невеликі однакові зазори між фланцями та низький або середній тиск. Встановіть щонайменше два ін’єкційних отвори на роз’єднаних болтах, не ослаблюючи всі гайки одночасно (щоб запобігти витисненню прокладки). Введіть мідний дріт, діаметр якого відповідає розміру зазору, у зазор між фланцями, щоб утворити замкнену герметичну порожнину. Вводьте герметик із позиції, протилежної до місця витоку, і поступово переміщуйтеся у бік джерела витоку.
Приклад застосування: У червні 2003 року цей метод був використаний для усунення витоку через вертикальний фланець низькотискового з’єднувального трубопроводу блоку 1 на електростанції «Панчжихуа Айрон энд Стіл» (Панчжихуа, Китай), що запобігло аварійному зупиненню.
4.2.2 Метод обв’язування сталевою стрічкою
Застосовні умови: зазор між фланцями ≤ 8 мм та середній тиск ≤ 2,5 МПа. Використовуйте сталеві стрічки товщиною 1,5–3,0 мм і шириною 20–30 мм, які кріпляться зварюванням або клепанням. Додайте перехідні прокладки в місцях з’єднання, щоб утворити єдину герметичну порожнину. Цей метод вимагає високої коаксіальності фланців, але має низькі вимоги до рівномірності зазору.
4.2.3 Метод фіксатора для випуклого фланця
Застосовні умови: зазор у фланці — 8 мм або середній тиск — 2,5 МПа. Виготовлення на замовлення високоточних цільних герметичних фланцевих кріплень із попередньо встановленими штуцерними клапанами. Оператори повинні стояти в напрямку вітру; після затягування болтів зазор у кріпленні має бути меншим за 0,5 мм. Герметик вводять із найвіддаленішої точки у напрямку місця витоку до повної ліквідації витоку. Цей універсальний метод також застосовується для ремонту витоків у трубопроводах і широко використовується при плановому технічному обслуговуванні електростанцій.
Типові сценарії застосування: витік у фланцях клапанів підігріву дренажу живильного насоса та клапанів ізоляції парового деаератора допоміжної парової системи в блоках 1, 2 та 3 електростанції «Панчжихуа Айрон енд Стіл».
4.3 Методи усунення витоків із корпусу клапана
Технологія усунення витоків із корпусу клапана є універсальною для промислових трубопроводів. Для різних умов роботи застосовуються два основні перевірені процеси:
4.3.1 Метод герметизації за допомогою клею
Для низькотискової малих розмірів витоку через піщані отвори: відполіруйте зону витоку до металевого блиску, забийте конічні штифти у точки витоку, щоб зменшити витікання, і нанесіть високоміцний клей навколо штифтів, щоб утворити міцний герметичний шар.
Для високотискового витоку з великим об’ємом: зафіксуйте зовнішній домкратний інструмент для стиснення точок витоку за допомогою заклепок. Заповніть зазори м’якими металевими прокладками, а потім після видалення іржі та мастила нанесіть на поверхню клей і посиліть її скловолоконною тканиною для підвищення стійкості до тиску.
4.3.2 Спосіб ремонту зварюванням
• Низькотисковий мікровитік: приваріть гайку, розмір якої перевищує розмір отвору витоку, до корпусу клапана й загерметизуйте її болтами та гумовими прокладками;
• Високотисковий сильний витік: застосуйте зварювання з відводом. Приваріть ізоляційний клапан до перфорованої сталевої пластини, прикладіть цю пластину до точки витоку для відводу, загерметизуйте пластину зварюванням, а потім закрийте ізоляційний клапан;
• Мікротечі при високій температурі та високому тиску: спочатку заварюють зазори навколо зварного шва, потім підключають спеціалізовану байпасну трубу з узгодженим клапаном, щоб закрити місце течі, і перекривають потік робочого середовища за допомогою байпасного клапана.
4.4 Універсальний метод герметизації обгортанням
Як універсальне рішення для складних місць течі, метод обгортання передбачає виготовлення спеціалізованих металевих коробок, які охоплюють ділянку течі й надійно приварюються до корпусу клапана. У разі ускладнених зварювальних робіт передбачають отвори для вентиляції й завершують герметизацію за допомогою процесу зварювання з відведенням рідини. Цей метод характеризується високою стабільністю та чудовою адаптивністю на місці виконання робіт.
Приклади застосування: успішно застосований у системі дренажу головного паропроводу та дренажних трубопроводах високотискових нагрівачів енергоблоків № 1, 2 та 3 електростанції «Панчжихуа Айрон енд Стіл». Це найпоширеніший і найефективніший технологічний процес технічного обслуговування трубопроводів та арматури в повсякденній експлуатації.
5. Висновки та рекомендації для галузі
Герметизація в процесі експлуатації забезпечує вражаючі економічні переваги для теплових електростанцій. Один цикл пуску та зупинки блоку потужністю 100 МВт призводить до прямих економічних втрат понад 300 000 юанів. Раціональне застосування технології герметизації під час роботи ефективно зменшує незаплановані простої та експлуатаційні витрати. На основі досвіду будівництва на місці для промислових користувачів узагальнено чотири ключові висновки:
1. Екстрене тимчасове обслуговування: герметизація в процесі експлуатації є заходом аварійного реагування з обмеженим терміном ефективності. Повне відключення та капітальний ремонт залишаються необхідними для фундаментального усунення прихованих небезпек, коли дозволяють умови виробництва.
2. Суворий контроль безпеки: роботи з герметизації характеризуються важкими умовами праці, високою трудомісткістю та невизначеними ризиками. Обов’язковим є комплексна оцінка ризиків перед початком робіт та повне забезпечення заходів безпеки.
3. Високі професійні вимоги: Ця технологія вимагає глибоких знань у галузі механіки, здатності адаптуватися до умов на місці та вміння кваліфіковано керувати спеціалізованим інструментом для герметизації. Наразі більшість робіт на місці виконують спеціалізовані інженерні бригади.
4. Постійне технологічне вдосконалення: Через обмеження, пов’язані з матеріалами та конструкцією, герметизація в робочому стані не може вирішити всі проблеми витоку. Технологія перебуває в стадії постійної ітеративної оптимізації з метою розширення діапазону її застосування в різних експлуатаційних умовах.
6. Про нас — Shanghai Xiazhao Valve
Компанія Shanghai Xiazhao Valve Co., Ltd. є професійним виробником та постачальником промислових клапанів, що спеціалізується на високопродуктивних клапанах для енергетичної, хімічної, нафтогазової та трубопровідної галузей. Ми надаємо комплексні рішення «під ключ», включаючи індивідуальне виготовлення клапанів, виявлення витоків на місці та технічне обслуговування з герметизацією в робочому стані.
Дотримуючись суворих міжнародних стандартів виробництва, наша продукція характеризується високою стійкістю до тиску, корозійною стійкістю та стабільними характеристиками ущільнення. Ми пропонуємо індивідуальні клапани для екстремальних умов експлуатації та надаємо глобальні післяпродажні технічні послуги. Щодо підбору клапанів, технічних консультацій та співпраці у проведенні технічного обслуговування на місці звертайтеся, будь ласка, до компанії Shanghai Xiazhao Valve.
промисловий клапан, рішення проблеми витоку клапанів, герметизація клапанів у робочому стані, ремонт клапанів із витоком під тиском, клапани для теплових електростанцій, ущільнення фланців, обслуговування сальникового ущільнення, ремонт корпусу клапана, ущільнення високотискових клапанів
Гарячі новини
EN
