W zakładach produkcyjnych PTA w przemyśle chemicznym, długotrwała, stabilna praca zaworów regulacji pary o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu jest kluczowa dla bezpieczeństwa i ekonomii całego systemu procesowego. Zakład PTA doświadczył wycieku z trzpienia zaworu regulacyjnego w swoim systemie regulacji pary. Problem wycieku z zaworu spowodował nie tylko straty energii, ale także stanowił zagrożenie dla bezpieczeństwa produkcji. Niniejsze studium przypadku GRAT systematycznie przeanalizuje przyczynę awarii wycieku z zaworu i przedstawi rozwiązanie, oferując odniesienie do doboru i konserwacji zaworów w podobnych warunkach pracy.
Specyfikacje techniczne
Zastosowanie: System regulacji pary o wysokiej temperaturze, zakład chemiczny PTA
Medium: Para przegrzana
Materiał korpusu: WCB
Typ połączenia: Kołnierzowe
Typ siłownika: Pneumatyczny
Temperatura pracy: 385℃
Ciśnienie robocze: 4.3MPa
Data uruchomienia: Grudzień 2024
Lokalizacja instalacji: Główna linia parowa, zakład PTA
Po około sześciu miesiącach ciągłej eksploatacji zaobserwowano znaczny wyciek pary w miejscu trzpienia zaworu regulacyjnego. Tempo wycieku z zaworu stopniowo wzrastało z czasem, poważnie wpływając na bezpieczeństwo produkcji i wydajność środowiskową.
Rozwiązywanie problemów i analiza
Po przybyciu, zespół wsparcia technicznego GRAT zdemontował wadliwy zawór regulacyjny w celu inspekcji i zidentyfikował następujące problemy:
- W obszarze dławicy występowała poważna ścieżka wycieku.
- Oryginalne uszczelnienie z PTFE wykazywało wyraźne oznaki starzenia i twardnienia.
- Niektóre pierścienie uszczelniające były mocno zużyte i straciły swoją elastyczną zdolność uszczelniania.
Analiza przyczyn źródłowych:
Uszczelnienie z PTFE jest podatne na twardnienie i starzenie w środowiskach o wysokiej temperaturze. Jego skuteczność uszczelniania znacznie pogarsza się przy dużych wahaniach temperatury. Temperatura pary w tym zastosowaniu osiągnęła 385℃, znacznie przekraczając normalny limit temperatury pracy dla uszczelnienia z PTFE (około 200℃). Spowodowało to szybką awarię uszczelnienia, prowadząc bezpośrednio do zaobserwowanego wycieku z zaworu pary.
Kluczowe czynniki wpływające na potencjalny wyciek z zaworu obejmują:
- Luźne śruby dławicy z niewystarczającym obciążeniem wstępnym (np. z powodu długotrwałych wibracji)
- Zużyta lub porysowana powierzchnia trzpienia zaworu (np. od cząstek stałych w medium)
- Nieprawidłowe metody instalacji uszczelnienia (np. nacięcia pierścieni uszczelniających nie są przesunięte)
- Użycie materiału uszczelniającego nieodpowiedniego do warunków pracy (np. standardowe uszczelnienie w zastosowaniach wysokotemperaturowych)
Rozwiązanie i wdrożenie
W oparciu o specyficzne warunki na miejscu, nasz personel techniczny opracował ukierunkowane rozwiązanie w celu zatrzymania wycieku z zaworu:
Wymiana materiału uszczelniającego: Wszystkie oryginalne uszczelnienia z PTFE zostały zastąpione elastycznym uszczelnieniem grafitowym. Materiał ten oferuje szeroki zakres temperatur (-200℃ do +600℃), doskonałe samo-smarowanie i doskonałą stabilność termiczną, co czyni go idealnym do zapobiegania wyciekom z zaworów wysokotemperaturowych.
- Zoptymalizowana struktura uszczelnienia: Zastosowano kombinację warstwowych pierścieni z elastycznego grafitu i pośrednich pierścieni wzmacniających. Ta struktura zapewnia niezawodną skuteczność uszczelniania przy jednoczesnym zwiększeniu ogólnej wytrzymałości zestawu uszczelniającego w celu zwalczania wycieków z zaworów.
- Znormalizowana procedura instalacji: Uszczelnienie zostało zainstalowane warstwa po warstwie zgodnie ze standardowymi procedurami, zapewniając przesunięcie wszystkich nacięć pierścieni. Klucz dynamometryczny został użyty do równomiernego dokręcenia śrub dławicy do zalecanego momentu obrotowego.
Po wymianie uszczelnienia i optymalizacji procesu instalacji, zawór regulacyjny wznowił stabilną pracę. Po 72 godzinach ciągłego monitoringu za pomocą przenośnego detektora lotnych związków organicznych w wielu punktach wokół dławicy, uszczelnienie trzpienia zaworu wykazało zerowy wyciek.
