¿Cuáles son las causas de las fugas en las válvulas en las empresas petroquímicas?
Lo siguiente es lo que Zhongda Consulting le ofrece sobre las causas de las fugas de válvulas en las empresas petroquímicas para su referencia.
Las válvulas son una parte indispensable de los equipos de refinación petroquímica. Utilizan muchos tipos y cantidades de válvulas. La mayoría de los medios en la producción química son altamente corrosivos, tóxicos o inflamables y explosivos. no sólo provocan graves desperdicios de materias primas, energía y productos, sino que también tienen un grave impacto en el medio ambiente, e incluso provocan graves accidentes de seguridad. Por lo tanto, es necesario y se debe prestar atención al problema de fugas de las válvulas en el proceso de producción petroquímica. Lo siguiente se centra en las causas de las fugas en las válvulas en las plantas petroquímicas y las contramedidas y métodos para prevenir y eliminar las fugas.
2 Análisis de las causas de las fugas en las válvulas
2.1 Clasificación de las válvulas
Las válvulas son equipos de control esenciales en los equipos de producción petroquímica. Hay muchos tipos de válvulas y con la mejora continua de los procesos tecnológicos de varios conjuntos completos de equipos, los tipos de válvulas siguen aumentando. Según sus diferentes usos, se pueden dividir en las siguientes categorías:
(1) Válvulas de compuerta, válvulas de cierre, válvulas de obturador, válvulas de bola y válvulas de mariposa utilizadas para cortar o conectar el medio en la tubería. ;
(2) Válvulas reguladoras (tanto neumáticas como eléctricas), válvulas reductoras de presión, válvulas de mariposa, válvulas de mariposa, válvulas de equilibrio, etc. utilizadas para ajustar la presión y el flujo del medio en la tubería;
(3) Válvula de retención utilizada para evitar el reflujo del medio y garantizar el flujo unidireccional del medio;
(4) Se utiliza para protección de seguridad contra sobretemperatura y sobrepresión, para descargar el exceso medio y evitar que la temperatura y la presión excedan las regulaciones Válvulas de seguridad, válvulas de desbordamiento, etc. para garantizar el funcionamiento seguro de los equipos y sistemas de tuberías;
(5) Válvulas de distribución, tres de tapón unidireccional o de cuatro vías válvulas, válvulas de bola de tres o cuatro vías, etc.;
(6) Válvulas de muestreo utilizadas para muestreo y análisis de medios;
(7) Drenajes hidrofóbicos para otros propósitos Válvulas, válvulas de purga, válvulas de ventilación, válvulas de descarga de escoria, etc.
2.2 Análisis de las causas de las fugas en las válvulas [1]
Las fugas en las válvulas se dividen en dos tipos, a saber, fugas externas y fugas internas. En la mayoría de los casos, las consecuencias de las fugas externas son más graves que las internas. En la producción industrial, las fugas en las válvulas no sólo provocan un desperdicio de materias primas y energía, sino que también contaminan directamente el medio ambiente e incluso provocan incendios, explosiones, intoxicaciones y otros accidentes graves que ponen en peligro la seguridad humana y provocan graves pérdidas a la economía nacional.
(1) Análisis de las causas de las fugas de la válvula
Las fugas son comunes en las partes de conexión del cuerpo de la válvula, el vástago de la válvula, el prensaestopas y el cuerpo de la válvula.
1) Razones de las fugas en el cuerpo de la válvula: el cuerpo de la válvula generalmente está fundido y es fácil que se formen defectos de fundición, como ampollas. Las ampollas en el cuerpo de la válvula generalmente causarán fugas. Se manifiesta como fuga, caudal más pequeño, se puede descubrir mediante pruebas hidrostáticas.
2) Razones de las fugas en el vástago de la válvula: el diseño y la selección del material inadecuados del vástago de la válvula pueden causar que el vástago de la válvula se atasque en una determinada posición, lo que hace que la válvula no pueda cerrarse o no se cierre herméticamente, lo que provoca que el medio fuga. Este tipo de fuga suele tener un gran caudal y puede causar fácilmente daños graves al equipo de producción y al medio ambiente circundante.
3) Causas de las fugas en el prensaestopas El prensaestopas consta de un prensaestopas, un relleno, una almohadilla de relleno y un mecanismo de compresión del relleno. El prensaestopas se coloca en el cuerpo de la válvula o en la tapa de la válvula para acomodar la empaquetadura. La almohadilla de relleno se coloca en la parte inferior del prensaestopas para soportar el relleno. Hay dos tipos de rellenos: rellenos selladores blandos y rellenos moldeados. Los rellenos de conformación están hechos de materiales elásticos y se convierten en varios anillos de sellado anulares mediante moldeo o torneado. En comparación, los rellenos de conformación tienen una estructura compacta, un buen rendimiento de sellado y una mayor aplicabilidad. El medio tiene fugas en el empaque de sellado porque el prensaestopas está flojo, el empaque de sellado no está apretado, el tipo o la calidad del empaque no cumple con los requisitos, el empaque está envejecido o desgastado por el vástago de la válvula.
4) Causas de fugas en la conexión del cuerpo de la válvula El sello en la conexión del cuerpo de la válvula se refiere al sello entre el cuerpo de la válvula y la tapa de la válvula. Generalmente, es un sello de conexión de brida y cuando el diámetro nominal de la válvula es pequeño, es un sello de conexión de rosca.
El tipo, material o tamaño de la junta no cumple con los requisitos, la calidad del procesamiento de la superficie de sellado de la brida es deficiente, los pernos de conexión están mal apretados y se generan cargas adicionales excesivas en las conexiones debido a configuraciones de tubería irrazonables.
(2) Análisis de las causas de las fugas internas de la válvula
Las fugas causadas por un cierre flojo de la válvula son fugas internas, que a menudo ocurren en la superficie de sellado del asiento de la válvula. Analice las razones:
1) Hay problemas con el proceso de diseño y fabricación de la válvula, que hacen que la válvula quede flojamente sellada y provoque fugas del medio, principalmente fugas o descarga continua de pequeños flujos. . 2) La deformación de la placa de la válvula o de la superficie de sellado provoca un sellado flojo, lo que provoca fugas del medio, generalmente en forma de fugas o descarga continua de pequeños caudales.
3) Durante el proceso de fabricación, transporte, inspección, instalación y uso de la válvula, la superficie de sellado de la válvula se daña, lo que provoca que el sello se afloje y provoque fugas en la válvula. Esta fuga también se manifiesta como una fuga de bajo flujo.
4) El medio contiene impurezas sólidas que hacen que la válvula no cierre herméticamente, provocando fugas del medio. Esta fuga puede ser una fuga de flujo pequeña o una fuga de flujo mayor.
2.3 Pérdidas por fugas en válvulas
Las pérdidas económicas y la contaminación ambiental provocadas por fugas provocadas por las situaciones anteriores varían en función de las características del medio. Si se trata de un medio gaseoso, es fácil de propagar en el aire y su radio de contaminación será mayor. Los medios líquidos causarán contaminación al penetrar en el suelo y también pueden fluir hacia los desagües de inundaciones a través de zanjas abiertas o zanjas subterráneas, contaminando ríos, lagos y otros ambientes. En la madrugada del 3 de diciembre de 1984, el líquido altamente tóxico de un tanque de almacenamiento que contenía 45 toneladas de metilmetilvinagre líquido altamente tóxico rompió la válvula y se filtró en la fábrica de pesticidas de Bhopal, en la zona urbana densamente poblada de la India. En Bhopal, el gas venenoso se cobró la vida de 2.800 personas en tan sólo unos días, provocando que más de 520.000 sufrieran distintos grados de intoxicación y más de 100.000 de ellas quedaran discapacitadas de por vida. La central nuclear de Chernobyl, en la antigua Unión Soviética, provocó un desastre sin precedentes debido a un problema en una válvula, que no sólo provocó numerosas víctimas, sino que también provocó inconmensurables pérdidas económicas directas e indirectas y daños medioambientales. Las estadísticas muestran que alrededor del 20% de las válvulas en dispositivos industriales tienen problemas de fugas, y las pérdidas económicas directas causadas representan alrededor del 50% de las pérdidas totales en la industria petroquímica, tomando como base un conjunto de dispositivos atmosféricos y de vacío a escala de 5000kt/a. Por ejemplo, en circunstancias normales hay alrededor de 5.000 válvulas, y las pérdidas económicas y la contaminación ambiental provocadas por la fuga de 20 de ellas no pueden subestimarse si miramos a toda la industria petroquímica, la situación es aún más grave.
3 Contramedidas
3.1 Optimizar la selección del diseño
Si el grado de fuga de la válvula se puede minimizar y la vida útil se puede maximizar depende de la selección del diseño de la válvula. Si el tipo es razonable, la selección de la forma de sellado, la calidad del producto de la válvula, si la construcción de la instalación y la operación de producción cumplen con los estándares, etc., todo depende en gran medida de la optimización del diseño y la selección de la válvula. .
La optimización del diseño y la selección de válvulas implica muchos aspectos, como la selección de la forma de la válvula, el diseño y fabricación de la válvula en sí y la selección de los materiales de la válvula. Al seleccionar la forma de la válvula, se debe realizar una optimización integral y considerar los requisitos de las condiciones del proceso y las especificaciones de diseño. El propósito de la válvula, la temperatura, la presión, el caudal, la caída de presión del medio y la corrosividad del medio, etc., afectan directamente la selección de la válvula. También se deben seleccionar los materiales utilizados para fabricar la válvula. en función de la temperatura y la corrosividad del medio. Según la experiencia de construcción y operación real, además de cumplir con los requisitos de proceso y las especificaciones de diseño relevantes, la selección de válvulas también debe considerar completamente diversas situaciones específicas para coincidir lo más posible con las condiciones de operación y cumplir con los requisitos de uso en la mayor medida posible.
Para líquidos, gases o fluidos bifásicos, el efecto de utilizar válvulas de compuerta o válvulas de globo será significativamente diferente en comparación con el uso de válvulas de bola. La estanqueidad al aire de las válvulas de bola es mejor que la de las válvulas de compuerta y las válvulas de globo, y la velocidad de apertura y cierre es mucho más rápida, pero el rango de temperatura de funcionamiento es mucho menor que el de las válvulas de compuerta y las válvulas de globo. En general, la mayoría de las válvulas de bola no se pueden utilizar a altas temperaturas. El rendimiento de las válvulas de compuerta y de las válvulas de globo es relativamente estable a altas temperaturas. La pérdida de presión de la válvula de bola es menor que la de la válvula de compuerta y la de globo. Por el contrario, la pérdida de presión de la válvula de globo es mayor que la de la válvula de compuerta. Esto está determinado por la forma estructural inherente de la válvula.
Para diferentes caudales de material y efectos de ajuste de flujo, los efectos del uso de diferentes tipos de válvulas serán muy diferentes. En el caso de flujo de alta velocidad, generalmente no es adecuado usar una válvula de cierre, porque la pérdida de presión de la válvula de cierre es mayor bajo la condición de flujo de alta velocidad, pero el efecto regulador de la válvula de cierre sobre el El flujo es mucho mejor que el de las válvulas de compuerta y las válvulas de bola. Al seleccionar un tipo de válvula, el material utilizado para fabricar la válvula también se debe considerar en función de la temperatura y la corrosividad del medio. Los materiales utilizados en la válvula deben cumplir los requisitos de las condiciones del proceso en el punto de funcionamiento de la válvula. De acuerdo con los requisitos del proceso del punto de trabajo, la selección racional de materiales para el núcleo y el cuerpo de la válvula puede extender la vida útil de la válvula sin aumentar significativamente el costo. La simple búsqueda de materiales de alta calidad solo conducirá a un desperdicio innecesario de materiales.
3.2 Contramedidas contra fugas en el prensaestopas
Dado que la fuga del sello del prensaestopas de la válvula y la fuga del sello de conexión del cuerpo de la válvula son la clave para causar fugas en la válvula, se requiere atención especial.
El sello de empaque blando tradicional se basa en la presión axial del prensaestopas para producir una cierta tensión de contacto radial entre el vástago de la válvula y el empaque y el empaque y la pared lateral del prensaestopas sellado. Por lo tanto, la fuerza axial del casquillo debe ser bastante grande, lo que da como resultado un mayor par de fricción y desgaste entre la empaquetadura y el vástago de la válvula. El empaquetadura de sellado blando se desgasta rápidamente. Por lo tanto, los pernos del casquillo deben apretarse con frecuencia o el empaquetadura. reemplazado para garantizar un mejor efecto de sellado.
El uso de sellos de empaque y combinaciones de sellos de empaque adecuados puede mejorar la confiabilidad de la válvula y extender su vida útil. Por ejemplo, el uso combinado de empaquetadura de anillo de grafito flexible tiene un mejor efecto de sellado que usar solo empaquetadura de anillo de grafito flexible. En la actualidad, en China se utiliza principalmente un único relleno de anillo de grafito flexible, mientras que en el extranjero el uso de una combinación de rellenos de anillo de grafito flexible se ha vuelto popular y ha logrado buenos resultados.
3.3 Eliminar fugas en la parte de conexión del cuerpo de la válvula
El sello en la parte de conexión del cuerpo de la válvula es un sello estático en términos de sus propiedades de sellado y debe cumplir con los siguientes requisitos:
(1) Puede adaptarse a cambios rápidos de temperatura y presión;
(2) Puede desmontarse varias veces sin dañar el elemento de sellado;
(3 ) Estructura simple y compacta, bajo consumo de metal Menos;
(4) Insensible a la vibración y la carga de impacto;
(5) Puede cumplir con los requisitos de diversos medios de trabajo.
Las piezas de conexión del cuerpo de la válvula suelen estar selladas con ranuras de abedul o juntas planas cóncavas y convexas. En los últimos años, las juntas tóricas también se han utilizado ampliamente.
El sello de junta plana tipo ranura Zen consiste en instalar una junta plana en una ranura cerrada. Esta estructura puede producir una presión específica de sellado muy alta en la superficie de sellado, que suele ser mucho mayor que la del material de la junta. El límite de rendimiento garantiza un sellado fiable. Es adecuado para válvulas de media y alta presión con presiones superiores o iguales a 4,0 MPa. La desventaja de esta estructura de sellado es que cuando se desmonta la válvula, es difícil retirar la junta de la ranura de sellado. Si se retira con fuerza, la junta a menudo resultará dañada.
El sello de junta plana cóncava y convexa se instala en la superficie de sellado de la brida cóncava y convexa. En comparación con la estructura de sellado de junta plana con ranura de alcanfor, tiene las siguientes ventajas:
(1) Al desmontar la válvula, la junta es fácil de quitar;
(2) Debido a que la ranura de sellado está escalonada, el rendimiento del procesamiento es mejor.
El material de la junta plana puede ser aluminio, cobre, 1Cr18Ni9Ti y tablero de asbesto de caucho según los parámetros del proceso y las propiedades del fluido. El fluoroplástico también es un material de sellado de juntas de uso común, pero debido a sus propiedades de flujo en frío, un diseño inadecuado de la estructura de sellado tendrá consecuencias adversas.
El anillo de sellado en forma de "O" tiene una estructura simple y es fácil de fabricar, siempre que la estructura de sellado esté diseñada de manera razonable, puede producir una deformación radial suficiente de la extrusión después del ensamblaje y puede lograr el sellado sin. carga axial. Por lo tanto, usarlo como sello de conexión de brida puede reducir el tamaño estructural de la brida y así reducir el peso de la válvula.
Para válvulas de baja presión y diámetro pequeño, para reducir el tamaño estructural y el peso del cuerpo de la válvula, el cuerpo de la válvula generalmente está conectado con roscas internas y el elemento de sellado en la conexión también puede usar juntas planas o sellos en forma de "O".
3.4 Contramedidas contra fugas en el vástago de la válvula
El vástago de la válvula es un componente importante que soporta la fuerza de la válvula. El material del vástago de la válvula debe tener suficiente resistencia y dureza y ser capaz de resistir la corrosión. el medio, la atmósfera y el embalaje, la resistencia al rayado y el buen rendimiento del proceso. Para mejorar la resistencia a la corrosión y al desgaste de la superficie del vástago de la válvula, generalmente se debe reforzar su superficie. En la actualidad, la mayoría de los materiales domésticos para la fabricación de vástagos de válvulas utilizan acero inoxidable martensítico, pero este acero inoxidable tiene una débil resistencia a la corrosión por grietas. Esto se debe a la acción de sustancias ácidas, que provocan corrosión localizada debido a la destrucción de la película de pasivación en la superficie. del vástago de la válvula, por lo que es mejor utilizar acero inoxidable dúplex austenítico-ferrítico, que puede mejorar la capacidad del vástago de la válvula para resistir la corrosión por grietas, de modo que las fugas en el vástago de la válvula se puedan controlar de manera efectiva.
4 Conclusión
En resumen, la fuga de válvulas en la producción de la industria petroquímica es un problema que no se puede ignorar y traerá graves consecuencias para la economía, la seguridad y el medio ambiente de la producción. impacto significativo. La clave para eliminar las fugas de las válvulas es optimizar el diseño de la estructura de las válvulas, seleccionar razonablemente los materiales de las válvulas de acuerdo con las diferentes condiciones del proceso, mejorar el nivel de control de calidad de las válvulas durante el proceso de producción y optimizar la selección de las válvulas de acuerdo con el sistema operativo del proceso. Con el avance de la ciencia y la tecnología, especialmente la aparición de nuevos materiales, se han puesto en uso algunas válvulas con nuevas estructuras que tienen buen rendimiento y larga vida, y pueden satisfacer las necesidades del desarrollo de la producción.
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