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煉油裝置如何使用預(yù)緊碟簧？預(yù)緊碟簧在煉油裝置的應(yīng)用發(fā)布者：廈門力常彈簧有限公司 發(fā)布時(shí)間：2019-04-12 11:40
很多客戶反饋：石油化工裝置的設(shè)備和管道法蘭密封問題,不僅涉及到節(jié)能和環(huán)境污染問題 , 更重要的是關(guān)系到裝置的長周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。大家都知道隨著煉油化工工藝技術(shù)的進(jìn)步,要求生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)周期越來越長, 工藝操作條件越來越苛刻,使得設(shè)備和管道的法蘭泄漏問題更加突出, 近年來應(yīng)用預(yù)緊碟簧技術(shù)在治理法蘭密封泄漏方面取得了很好的效果。
1 法蘭密封泄漏原因分析
影響法蘭泄漏的因素很多, 如法蘭的加工質(zhì)量、法蘭的傾斜、法蘭的錯(cuò)位、 法蘭密封面的缺陷、螺栓預(yù)緊力的松弛、墊片的正確選型及安裝、介質(zhì)對(duì)墊片的腐蝕狀況、壓力的波動(dòng)以及溫度的變化等,都會(huì)對(duì)密封效果產(chǎn)生很大的影響。
根據(jù)統(tǒng)計(jì),造成法蘭密封泄漏的原因, 50% ～ 80%是由于螺栓預(yù)緊力下降導(dǎo)致密封的失效。一般地,螺栓原始施加的預(yù)緊力使螺栓有一定的伸長, 并使墊片產(chǎn)生一定的壓縮量 (形成一定的比壓 ),但由于介質(zhì)溫度變化、介質(zhì)壓力變化或機(jī)械振動(dòng)等原因, 將使螺栓松弛 , 預(yù)緊力發(fā)生變化,密封比壓下降而引起密封泄漏。以溫度變化為例, 在初期介質(zhì)溫度升高首先引起法蘭的膨脹,使墊片壓縮量增加 ;隨著溫度分布均勻, 螺栓溫度升高后螺栓膨脹,會(huì)導(dǎo)致預(yù)緊力的下降。例如 ,如果墊片壓縮量為0.15 mm, M16×100 mm 的螺栓在溫度升高 135 ℃時(shí)會(huì)膨脹伸長 0.16 mm, 從而導(dǎo)致預(yù)緊力全部消失,密封完全失效 。
2 預(yù)緊碟形彈簧的原理和性能
針對(duì)螺栓預(yù)緊力松弛這一問題,可在法蘭螺栓兩側(cè)安裝一種彈性機(jī)械元件 ———預(yù)緊碟簧。見圖 1。預(yù)緊碟簧采用特殊材質(zhì),通過精確計(jì)算后確定的結(jié)構(gòu)形狀 , 可以在很小的變形下提供足夠的預(yù)緊力載荷,從而有效地減少密封失效的風(fēng)險(xiǎn)。
2.1 碟簧的工作原理
Do為最大外徑;Di為最小內(nèi)徑 ;h 為碟片行程;H o為總高度;t為碟片厚度;β為錐形角;R 為碟簧底環(huán)半徑;p為受力面壓力。
碟簧的壓縮變形量 f和預(yù)緊力 p的關(guān)系為 ：
碟簧在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮各種力,確保設(shè)計(jì)的碟簧預(yù)緊力和變形關(guān)系曲線處于有效區(qū)域。
碟簧由于其優(yōu)秀的壓縮回彈性能 ,可以提供動(dòng)態(tài)的預(yù)緊力,補(bǔ)償法蘭螺栓由于熱脹冷縮、振動(dòng)等引起的螺栓預(yù)緊力松弛 。如同上例 , M16 ×100 mm 螺栓增加 20813材質(zhì)碟簧后,初始預(yù)緊力矩為 162.7Nm, 碟簧壓緊行程為 0.28 mm, 溫度升高 135 ℃后引起的螺栓伸長由兩側(cè)碟簧變形補(bǔ)償,剩余碟簧變形量為 0.2 mm ,相應(yīng)地螺栓預(yù)緊力矩為 118 Nm,只減少了28%,依然能夠保證密封的效果。
2.2 碟簧材質(zhì)的選擇
針對(duì)不同的使用要求,有多種材料的碟簧可供選擇,一般可以根據(jù)螺栓材質(zhì)選擇碟簧的材質(zhì)。
2.3 碟簧結(jié)構(gòu)形式的選擇
由于碟簧具有超強(qiáng)補(bǔ)償能力,適用于以下場合:法蘭失效會(huì)引發(fā)安全事故的場合;溫度有大幅波動(dòng)的場合;法蘭螺栓長徑比小于3的法蘭;有振動(dòng)或交變力作用的場合;壓力有大幅波動(dòng)的場合;其它存在泄漏問題的場所。
一般每個(gè)螺栓每側(cè)安裝一片碟簧就可以滿足絕大多數(shù)情況下的補(bǔ)償要求,對(duì)于特殊情況,還可以使用多種組合方式。不同安裝方式具有不同的效果,其壓力和變形的相 互關(guān)系如圖 4所示,a為最常用的一片碟簧 ,b 為兩片疊加使用 ,同樣的變形需要 2 倍的壓力,c為 3個(gè)墊片組合,同樣的壓力將產(chǎn)生 3倍的變形 ,d為3組疊加墊片組合,2倍的壓力將產(chǎn)生 3倍的變形。
3 碟簧在煉油裝置的應(yīng)用
(1) 加氫裝置中壓蒸汽管線系統(tǒng)存在多處泄漏點(diǎn)。其中,進(jìn)裝置邊界閥門在 2002年4月開工試運(yùn)行期間,由于需要頻繁投用和停用中壓蒸汽,當(dāng)中壓蒸汽投用時(shí),法蘭最高溫度為 350 ℃,當(dāng)停用中壓蒸汽后,法蘭溫度為 50 ℃左右,由于溫度變化造成法蘭密封面大量泄漏,熱緊也無法消除泄漏 。
該處法蘭規(guī)格為 PN100 DN200,密封為鋼質(zhì)八角墊,螺栓型號(hào) M36 (35C rMoA), 經(jīng)在螺栓兩端添加高溫碟簧后,經(jīng)過多次停用、投用中壓蒸汽,再?zèng)]有發(fā)生泄漏 。
2004年檢修過程中,針對(duì)中壓蒸汽系統(tǒng)的泄漏,對(duì)溫度變化較頻繁引起泄漏的 15處法蘭,增加安裝了各種規(guī)格的碟簧,不僅消除了這些部位的泄漏 ,而且取消了對(duì)這些部位的熱緊,至今沒有發(fā)生泄漏 。
(2)乙烯裝置乙 烯換 熱器 EEA444 (工作壓力為7.1 MPa, 螺栓型號(hào)為 M36(25CrMoVA)), 由于換熱器上下不同部件的溫度變化,形成換熱器上下不同部件產(chǎn)生不同的熱脹冷縮 ,隨著工作條件的改變,造成換熱器頻繁出現(xiàn)泄漏 。該設(shè)備于 1999年檢修時(shí)采用高溫碟簧和波齒墊片組合,補(bǔ)償了溫度變化引起的熱脹冷縮。歷經(jīng)兩年安全運(yùn)行,于 2001年大修檢修后,原高溫碟簧依然完好,重復(fù)使用運(yùn)行至今未發(fā)生泄漏 。
(3) 加氫裂化裝置裂解反應(yīng)器 DC-101B出口法蘭,該設(shè)備介質(zhì)成分復(fù)雜 ,工作溫度 427℃, 壓力 16.7 MPa, 瞬間溫度落差達(dá)130 ℃左右。該法蘭螺栓規(guī)格為 M48 (BB402), 采用高溫碟簧后,使用至今效果良好。
以上就是廈門力常彈簧有限公司給大家整理“煉油裝置如何使用預(yù)緊碟簧？預(yù)緊碟簧在煉油裝置的應(yīng)用”的相關(guān)內(nèi)容。如果大家還有更多關(guān)于碟簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967
1 法蘭密封泄漏原因分析
影響法蘭泄漏的因素很多, 如法蘭的加工質(zhì)量、法蘭的傾斜、法蘭的錯(cuò)位、 法蘭密封面的缺陷、螺栓預(yù)緊力的松弛、墊片的正確選型及安裝、介質(zhì)對(duì)墊片的腐蝕狀況、壓力的波動(dòng)以及溫度的變化等,都會(huì)對(duì)密封效果產(chǎn)生很大的影響。
根據(jù)統(tǒng)計(jì),造成法蘭密封泄漏的原因, 50% ～ 80%是由于螺栓預(yù)緊力下降導(dǎo)致密封的失效。一般地,螺栓原始施加的預(yù)緊力使螺栓有一定的伸長, 并使墊片產(chǎn)生一定的壓縮量 (形成一定的比壓 ),但由于介質(zhì)溫度變化、介質(zhì)壓力變化或機(jī)械振動(dòng)等原因, 將使螺栓松弛 , 預(yù)緊力發(fā)生變化,密封比壓下降而引起密封泄漏。以溫度變化為例, 在初期介質(zhì)溫度升高首先引起法蘭的膨脹,使墊片壓縮量增加 ;隨著溫度分布均勻, 螺栓溫度升高后螺栓膨脹,會(huì)導(dǎo)致預(yù)緊力的下降。例如 ,如果墊片壓縮量為0.15 mm, M16×100 mm 的螺栓在溫度升高 135 ℃時(shí)會(huì)膨脹伸長 0.16 mm, 從而導(dǎo)致預(yù)緊力全部消失,密封完全失效 。
2 預(yù)緊碟形彈簧的原理和性能
針對(duì)螺栓預(yù)緊力松弛這一問題,可在法蘭螺栓兩側(cè)安裝一種彈性機(jī)械元件 ———預(yù)緊碟簧。見圖 1。預(yù)緊碟簧采用特殊材質(zhì),通過精確計(jì)算后確定的結(jié)構(gòu)形狀 , 可以在很小的變形下提供足夠的預(yù)緊力載荷,從而有效地減少密封失效的風(fēng)險(xiǎn)。
2.1 碟簧的工作原理
Do為最大外徑;Di為最小內(nèi)徑 ;h 為碟片行程;H o為總高度;t為碟片厚度;β為錐形角;R 為碟簧底環(huán)半徑;p為受力面壓力。
碟簧的壓縮變形量 f和預(yù)緊力 p的關(guān)系為 ：
碟簧在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮各種力,確保設(shè)計(jì)的碟簧預(yù)緊力和變形關(guān)系曲線處于有效區(qū)域。
碟簧由于其優(yōu)秀的壓縮回彈性能 ,可以提供動(dòng)態(tài)的預(yù)緊力,補(bǔ)償法蘭螺栓由于熱脹冷縮、振動(dòng)等引起的螺栓預(yù)緊力松弛 。如同上例 , M16 ×100 mm 螺栓增加 20813材質(zhì)碟簧后,初始預(yù)緊力矩為 162.7Nm, 碟簧壓緊行程為 0.28 mm, 溫度升高 135 ℃后引起的螺栓伸長由兩側(cè)碟簧變形補(bǔ)償,剩余碟簧變形量為 0.2 mm ,相應(yīng)地螺栓預(yù)緊力矩為 118 Nm,只減少了28%,依然能夠保證密封的效果。
2.2 碟簧材質(zhì)的選擇
針對(duì)不同的使用要求,有多種材料的碟簧可供選擇,一般可以根據(jù)螺栓材質(zhì)選擇碟簧的材質(zhì)。
2.3 碟簧結(jié)構(gòu)形式的選擇
由于碟簧具有超強(qiáng)補(bǔ)償能力,適用于以下場合:法蘭失效會(huì)引發(fā)安全事故的場合;溫度有大幅波動(dòng)的場合;法蘭螺栓長徑比小于3的法蘭;有振動(dòng)或交變力作用的場合;壓力有大幅波動(dòng)的場合;其它存在泄漏問題的場所。
一般每個(gè)螺栓每側(cè)安裝一片碟簧就可以滿足絕大多數(shù)情況下的補(bǔ)償要求,對(duì)于特殊情況,還可以使用多種組合方式。不同安裝方式具有不同的效果,其壓力和變形的相 互關(guān)系如圖 4所示,a為最常用的一片碟簧 ,b 為兩片疊加使用 ,同樣的變形需要 2 倍的壓力,c為 3個(gè)墊片組合,同樣的壓力將產(chǎn)生 3倍的變形 ,d為3組疊加墊片組合,2倍的壓力將產(chǎn)生 3倍的變形。
3 碟簧在煉油裝置的應(yīng)用
(1) 加氫裝置中壓蒸汽管線系統(tǒng)存在多處泄漏點(diǎn)。其中,進(jìn)裝置邊界閥門在 2002年4月開工試運(yùn)行期間,由于需要頻繁投用和停用中壓蒸汽,當(dāng)中壓蒸汽投用時(shí),法蘭最高溫度為 350 ℃,當(dāng)停用中壓蒸汽后,法蘭溫度為 50 ℃左右,由于溫度變化造成法蘭密封面大量泄漏,熱緊也無法消除泄漏 。
該處法蘭規(guī)格為 PN100 DN200,密封為鋼質(zhì)八角墊,螺栓型號(hào) M36 (35C rMoA), 經(jīng)在螺栓兩端添加高溫碟簧后,經(jīng)過多次停用、投用中壓蒸汽,再?zèng)]有發(fā)生泄漏 。
2004年檢修過程中,針對(duì)中壓蒸汽系統(tǒng)的泄漏,對(duì)溫度變化較頻繁引起泄漏的 15處法蘭,增加安裝了各種規(guī)格的碟簧,不僅消除了這些部位的泄漏 ,而且取消了對(duì)這些部位的熱緊,至今沒有發(fā)生泄漏 。
(2)乙烯裝置乙 烯換 熱器 EEA444 (工作壓力為7.1 MPa, 螺栓型號(hào)為 M36(25CrMoVA)), 由于換熱器上下不同部件的溫度變化,形成換熱器上下不同部件產(chǎn)生不同的熱脹冷縮 ,隨著工作條件的改變,造成換熱器頻繁出現(xiàn)泄漏 。該設(shè)備于 1999年檢修時(shí)采用高溫碟簧和波齒墊片組合,補(bǔ)償了溫度變化引起的熱脹冷縮。歷經(jīng)兩年安全運(yùn)行,于 2001年大修檢修后,原高溫碟簧依然完好,重復(fù)使用運(yùn)行至今未發(fā)生泄漏 。
(3) 加氫裂化裝置裂解反應(yīng)器 DC-101B出口法蘭,該設(shè)備介質(zhì)成分復(fù)雜 ,工作溫度 427℃, 壓力 16.7 MPa, 瞬間溫度落差達(dá)130 ℃左右。該法蘭螺栓規(guī)格為 M48 (BB402), 采用高溫碟簧后,使用至今效果良好。
以上就是廈門力常彈簧有限公司給大家整理“煉油裝置如何使用預(yù)緊碟簧？預(yù)緊碟簧在煉油裝置的應(yīng)用”的相關(guān)內(nèi)容。如果大家還有更多關(guān)于碟簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967