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舱底液压蝶阀密封优选与应用

2019-8-15 14:05| 发布者: 永一安全阀| 查看: 2871| 评论: 0

液压蝶阀因其具有快速远控、扭矩大、防爆、可靠性高等诸多优点,被广泛用于船舶、石油化工等生产储运装置流程控制。但凡阀门随着使用的时间增长,如果缺乏保养,几乎都会出现卡滞、泄漏现象,由于液压蝶阀是依靠液压动力单元提供高压液力推动阀门执行机构,从而带动蝶阀阀板动作的一种阀门驱动类型,因此液压蝶阀密封件的好坏将直接影响阀门的可靠性,即影响了安全生产和使用维护频率,本文以文昌13-1/2油田“南海奋进”号FPSO(以下简称“奋进号”)舱底液压蝶阀密封件成功优化设计改造为例,为舱底液压蝶阀密封件的优化选型提供借鉴。

图1 液压蝶阀执行机构组成图

1 舱底液压蝶阀工况及结构参数

1.1 舱底液压蝶阀工况

“奋进号”液压蝶阀系统主要功能为实现远程船控压载、货油和工艺流程等,成套系统和蝶阀厂家为ScannaSkarpenordas,主流体介质是海水和原油,原油介质的温度在60℃左右,液压介质为SHELLT15液压油,工作压力为11~12MPa。

1.2 液压蝶阀执行机构

执行机构是液压蝶阀系统的核心机构,主要由液压缸、活塞杆、密封件、联动机构、蝶阀阀杆等部件构成,图1为“奋进号”三种液压蝶阀执行机构的组成图,表1为三种液压蝶阀执行机构关闭位置图对应部件的名称和材质。

表1 液压蝶阀执行机构部件表

图2 部分失效密封圈

2 液压蝶阀密封件失效分析

“奋进号”于2002年建成投产,油舱和SLOP舱共有26个舱底液压蝶阀,截至2004年5月,有16个舱底液压蝶阀液压油出现泄漏现象,影响液压蝶阀的开关,当时判断液压油泄漏有两种可能,一是液压管或管接头泄漏,一是液压蝶阀执行机构密封件损坏失效。

2.1 执行机构解体检查

解体液压碟阀驱动器,通过观察和分析,发现两个液压驱动器结构比较合理,活塞杆光滑,无锈蚀、磨损和划伤,失效密封件为唇形油封,已严重老化开裂,密封材料有明显的老化和腐蚀现象,从图2中可见,密封圈唇边受高温液压油的长期侵蚀作用已老化变脆并开裂脱落,密封的唇边颜色变黄,即使是完整的密封圈,唇边一侧和密封背部颜色也有明显差异。

2.2 密封件失效原因分析

从失效密封件的形态分析,确定密封圈老化或腐蚀,进一步确认密封材料在较高温度或有腐蚀性气体(液体)中长期使用导致材料老化变质,从而开裂甚至变成粉末状。

3 密封件的优化与措施

3.1 优选密封件材质

通过与国内密封件加工技术拔尖的厂家进行深入交流与讨论,最终选定聚四氟乙烯加石墨和青铜制造出新型的密封圈。密封圈中加入石墨是为了耐高温、耐腐蚀,加入青铜是为了提高支撑强度,而选取聚四氟乙烯的原因是它具有以下特殊性能。

(1)卓越的耐腐蚀性:能够承受除了熔融的碱金属,氟化介质以及高于300℃氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水)、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用。

(2)极强的耐绝缘性:不受环境及频率的影响,体积电阻可达1018Ω·cm,介质损耗小,穿电压高。

(3)优异的耐高低温性:对温度的影响变化不大,温域范围广,可使用温度190℃~260℃。

(4)独特的自润滑性:具有塑料中最小的摩擦系数,是理想的无油润滑材料。

(5)突出的表面不粘性:已知的固体材料都不能粘附在表面上,是一种表面能最小的固体材料。

(6)优异的耐大气老化性:耐辐照性能和较低的渗透性-长期暴露于大气中,表面及性能保持不变。

3.2 加强维护管理

(1)对液压蝶阀系统液压油的定期取样分析化验,减少因液压油的变质或杂质对密封件的腐蚀损坏。

(2)在液压蝶阀系统换油或对液压部件进行维修时,应彻底排干净轴向液压缸工作腔内的空气。

(3)对液压源的出口流量控制阀进行定期检查,确保系统平稳加压避免冲击。

(4)液压蝶阀密封件优选应用成效。

4 结论

以上实际应用说明了优选后的新型密封件的材质、强度以及抗老化性能都得到了较大提高。由于洗舱和液压蝶阀进舱维修作业需要7天30人的工作量,采用新的密封件,不仅大大延长作业周期,取得良好的经济效益,而且也规避了作业过程中存在的高风险,确保“奋进号”的船控液压蝶阀系统功能长期高效运行。同时,也为其它类似的油田原油生产液压蝶阀的改进提供有益的借鉴经验。

2005年11月份第三次洗舱开始更换使用优选制作的密封件,对15个舱底液压蝶阀更换新密封件,除了2个液压蝶阀是因安装错误造成泄漏以外,其它13个液压蝶使用了64个月(5年多)未发现泄漏现象。

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