大口径平板闸阀的水压试验方法
随着科技的发展, 大口径、耐高温、耐高压平板闸阀得到广泛的应用。由于受设备和待试阀门尺寸的限制, 许多大口径平板闸阀无法用压力机进行水压试验, 故根据阀门的特点设计了试压装置。
试压方法
大口径阀门进行水压试验时,一般采用螺栓固定盲板法,通过螺栓的预紧力使密封垫产生压缩成密封比压,以实现对阀门进出口面的密封。密封垫工作时的变形情况如图1所示。在外加压力F0的作用下,垫片的初压缩量为δ0。当盲板受到内压时(方向与F0相反),垫片被放松回弹,垫片的压缩量减小,当垫片放松到一定程度时出现泄漏,在密封特性曲线上反映的这一点即为密封所需的最小压紧力(图2) 。
在生产中,只要合理选择密封垫, 在盲板刚满足的情况下密封的最小压紧力是容易满足的。但在实际生产中, 由于盲板刚性不足, 在过大的端面压力作用下发生过度变形, 使螺栓松脱变形, 密封垫压缩量过度回弹, 致使密封垫密封比压降低, 从而形成密封泄漏导致试压失败。为了实现水压试验的安全可靠性, 一般通过提高盲板刚性, 选用优良的密封垫来实现。但对于大口径高压力阀门的试压,无限制的去提高盲板刚性, 采用优质密封垫, 在实施过程中会增加生产成本, 存在很大局限性。
图1 密封垫工作时的变形
分析
在试压过程中, 盲板端面受力F 为
F=PS(1)
式中 F ———试压时盲板受到的作用力, N
P ———试压压力, MPa
S ———受力面积, mm2
S =πR2
R ———圆形盲板受力半径, mm
图2 盲板受内压时垫片放松回弹
由式(1)可知,在试压压力确定的情况下,只有通过特殊结构来减小端面受力面积,实现减小端面压力的目的。当端面压力减小,密封垫的最小压紧力也相应减小,对盲板的刚性要求也相应降低。
应用实例
以公称直径1500mm,进出口直径1620mm的塔底阀阀体为例进行分析。根据式(1)得试压盲板受力F =515kN。如采用常规方法选用A3钢圆形盲板, 其厚度h=70mm,半径R=890mm,弹性模量E=210×106MPa,试压压力q=215MPa,A3钢的许用应力380～400MPa,对其进行刚性校核。
盲板中心挠度为
由力学分析可知,盲板无法满足试压所需的强度和刚性要求, 即水压试验无法进行。
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