大口徑平板閘閥的水壓試驗方法
隨著科技的發展, 大口徑、耐高溫、耐高壓平板閘閥得到廣泛的應用。由于受設備和待試閥門尺寸的限制, 許多大口徑平板閘閥無法用壓力機進行水壓試驗, 故根據閥門的特點設計了試壓裝置。
試壓方法
大口徑閥門進行水壓試驗時,一般采用螺栓固定盲板法,通過螺栓的預緊力使密封墊產生壓縮成密封比壓,以實現對閥門進出口面的密封。密封墊工作時的變形情況如圖1所示。在外加壓力F0的作用下,墊片的初壓縮量為δ0。當盲板受到內壓時(方向與F0相反),墊片被放松回彈,墊片的壓縮量減小,當墊片放松到一定程度時出現泄漏,在密封特性曲線上反映的這一點即為密封所需的最小壓緊力(圖2) 。
在生產中,只要合理選擇密封墊, 在盲板剛滿足的情況下密封的最小壓緊力是容易滿足的。但在實際生產中, 由于盲板剛性不足, 在過大的端面壓力作用下發生過度變形, 使螺栓松脫變形, 密封墊壓縮量過度回彈, 致使密封墊密封比壓降低, 從而形成密封泄漏導致試壓失敗。為了實現水壓試驗的安全可靠性, 一般通過提高盲板剛性, 選用優良的密封墊來實現。但對于大口徑高壓力閥門的試壓,無限制的去提高盲板剛性, 采用優質密封墊, 在實施過程中會增加生產成本, 存在很大局限性。
圖1 密封墊工作時的變形
分析
在試壓過程中, 盲板端面受力F 為
F=PS(1)
式中 F ———試壓時盲板受到的作用力, N
P ———試壓壓力, MPa
S ———受力面積, mm2
S =πR2
R ———圓形盲板受力半徑, mm
圖2 盲板受內壓時墊片放松回彈
由式(1)可知,在試壓壓力確定的情況下,只有通過特殊結構來減小端面受力面積,實現減小端面壓力的目的。當端面壓力減小,密封墊的最小壓緊力也相應減小,對盲板的剛性要求也相應降低。
應用實例
以公稱直徑1500mm,進出口直徑1620mm的塔底閥閥體為例進行分析。根據式(1)得試壓盲板受力F =515kN。如采用常規方法選用A3鋼圓形盲板, 其厚度h=70mm,半徑R=890mm,彈性模量E=210×106MPa,試壓壓力q=215MPa,A3鋼的許用應力380～400MPa,對其進行剛性校核。
盲板中心撓度為
由力學分析可知,盲板無法滿足試壓所需的強度和剛性要求, 即水壓試驗無法進行。
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