干式煤气柜密封弹簧失效原因分析及处理措施
2015/11/12 9:52:20 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
承德钢铁公司焦化厂 1997年有 3座干式煤气柜 , 干式煤气柜在燃气输配过程中的作用是对煤气进行储存、 运输及压力平衡 , 采用稀油密封干式煤气柜。由于煤气是有毒有害易燃易爆的介质 , 储存煤气的气柜最重要就是密封严密 , 否则煤气泄露将造成经济损失、 大气污染和人身伤害 , 因此煤气柜运行的安全性和稳定性与环境污染和人身安全息息。分析认为 , 影响煤气柜密封的原因主要有弹簧失效 、 原木磨损变形 、 帆布破损、 角部毛毡磨损 、 滑板受应力变形 、 密封油质量、 气柜侧板损坏变形等 , 笔者通过多年的工作实践发现出现密封问题几率最高的部位是密封弹簧, 本文对密封弹簧的失效原因进行分析, 并提出了有效的处理措施 。
1 稀油密封原理
1.1 稀油密封原理
稀油密封干式煤气柜的核心技术是煤气柜内气体的密封, 其密封主要用密封油封住活塞与气柜侧板的间隙 (图 1), 原理是当密封油通过间隙时形成油膜达到密封的目的。煤气柜运行时密封油循环路径是 (图 2):设置在柜外地面附近的油泵从油水分离器中的油箱内吸油 , 将密封油沿管道送入气柜上部输油孔 , 密封油受重力作用沿气柜侧板流向气柜活塞油槽, 密封油封住了活塞与侧板之间的间隙 , 阻止柜内气体外溢, 达到了气体密封的目的 。油经过活塞与气柜侧板间的间隙沿侧板流入柜底油沟 , 再经管道流入柜外的油水分离器 I室 , 经过油水分离进入油箱, 油泵从油箱中吸油进行再次密封循环。
1.2 密封机构的组成
活塞密封机构由弹簧密封机构 、 隔舱密封装置 、 帆布密封悬挂装置、 滑板牵引装置和活塞油槽吸水装置等组成 , 其中最关键的密封部件是弹簧密封机构的压紧弹簧。
1.1 稀油密封原理
稀油密封干式煤气柜的核心技术是煤气柜内气体的密封, 其密封主要用密封油封住活塞与气柜侧板的间隙 (图 1), 原理是当密封油通过间隙时形成油膜达到密封的目的。煤气柜运行时密封油循环路径是 (图 2):设置在柜外地面附近的油泵从油水分离器中的油箱内吸油 , 将密封油沿管道送入气柜上部输油孔 , 密封油受重力作用沿气柜侧板流向气柜活塞油槽, 密封油封住了活塞与侧板之间的间隙 , 阻止柜内气体外溢, 达到了气体密封的目的 。油经过活塞与气柜侧板间的间隙沿侧板流入柜底油沟 , 再经管道流入柜外的油水分离器 I室 , 经过油水分离进入油箱, 油泵从油箱中吸油进行再次密封循环。
活塞密封机构由弹簧密封机构 、 隔舱密封装置 、 帆布密封悬挂装置、 滑板牵引装置和活塞油槽吸水装置等组成 , 其中最关键的密封部件是弹簧密封机构的压紧弹簧。
2 压紧弹簧的失效原因
2.1 由于疲劳造成弹簧失效
从图 1可以看出 , 弹簧的作用是将活塞油槽的主帆布及其中的圆木顶靠在滑板上, 使滑板与柜侧板的间保持一定的间隙, 滑板跟随活塞在侧板上可以自由的上下滑动, 且滑板与侧板的间隙小于 0.5mm (根据 《干式稀油密封储气罐安装验收暂行规定 》, 滑板应与壁板贴紧, 局部最大间隙允许值为0.5 mm)。当密封油通过间隙时形成油膜达到密封的目的 。这样密封油的泄漏较小 , 密封达到最好效果 , 即煤气柜运行状况良好 。滑板受套筒中弹簧弹性伸力的作用下 , 始终与煤气柜侧板紧密结合。随着活塞的上下运行, 压紧弹簧始终处于伸展 、 压缩的变化状态中, 长期频繁运动会导致弹簧产生疲劳变形, 弹力下降 , 使滑板不能被弹簧顶到柜侧板,使侧板与滑板间产生较大的间隙 , 密封效果下降(图 3)。
在 2004年对干式煤气柜的检修过程中发现,大量弹簧均有不同程度的缩短, 即弹簧产生了疲劳变形, 其张力不足以把滑板紧贴在侧板上 , 在滑板与侧板间便形成了较大的间隙 (>5 mm), 密封油就从间隙处大量泄漏 , 密封效果显著下降 。
2.1 由于疲劳造成弹簧失效
从图 1可以看出 , 弹簧的作用是将活塞油槽的主帆布及其中的圆木顶靠在滑板上, 使滑板与柜侧板的间保持一定的间隙, 滑板跟随活塞在侧板上可以自由的上下滑动, 且滑板与侧板的间隙小于 0.5mm (根据 《干式稀油密封储气罐安装验收暂行规定 》, 滑板应与壁板贴紧, 局部最大间隙允许值为0.5 mm)。当密封油通过间隙时形成油膜达到密封的目的 。这样密封油的泄漏较小 , 密封达到最好效果 , 即煤气柜运行状况良好 。滑板受套筒中弹簧弹性伸力的作用下 , 始终与煤气柜侧板紧密结合。随着活塞的上下运行, 压紧弹簧始终处于伸展 、 压缩的变化状态中, 长期频繁运动会导致弹簧产生疲劳变形, 弹力下降 , 使滑板不能被弹簧顶到柜侧板,使侧板与滑板间产生较大的间隙 , 密封效果下降(图 3)。
2.2 密封油有油垢或杂质造成弹簧失效
密封油运行到柜侧板时, 与柜内煤气充分接触 , 煤气中含有大量粉尘, 因为油的吸附灰尘能力很强, 很容易将大量的灰尘吸附至密封油中进行循环 。当密封油在活塞油槽停留时 , 灰尘由于重力的作用, 被析出并沉淀在活塞油槽底部 , 形成 “油垢 ”。油垢堆积严重时会将弹簧套筒堵死, 弹簧动作阻力加大, 弹簧不能自由伸展 , 增加了弹簧的受力 , 加速了疲劳老化的速度 。油垢堵满或塞死套筒时套筒会脱落 , 弹簧由套筒内脱出。弹簧脱离了工作位置, 滑板没有弹簧的支撑, 就会与柜侧板产生间隙, 造成煤气的大量泄露 。
密封油运行到柜侧板时, 与柜内煤气充分接触 , 煤气中含有大量粉尘, 因为油的吸附灰尘能力很强, 很容易将大量的灰尘吸附至密封油中进行循环 。当密封油在活塞油槽停留时 , 灰尘由于重力的作用, 被析出并沉淀在活塞油槽底部 , 形成 “油垢 ”。油垢堆积严重时会将弹簧套筒堵死, 弹簧动作阻力加大, 弹簧不能自由伸展 , 增加了弹簧的受力 , 加速了疲劳老化的速度 。油垢堵满或塞死套筒时套筒会脱落 , 弹簧由套筒内脱出。弹簧脱离了工作位置, 滑板没有弹簧的支撑, 就会与柜侧板产生间隙, 造成煤气的大量泄露 。
2.3 冬季结冰造成弹簧失效
在北方冬季天气寒冷, 夜间温度经常到 -20℃左右, 而密封油中所含的水极易结冰。密封油中水的来源 :一是从煤气柜顶天窗渗漏的雨水、 雪水进入活塞油槽的中 , 加入密封油循环 ;二是密封油因油质原因通过油水分离器时不能实现油水分离 ,导致密封油含水量较大 。冬季含水的密封油在活塞油槽的帆布中沉积时, 由于气温低而活塞油槽没有加热设施水就结成冰, 活塞油槽密封油中的水结冰后将使弹簧和套筒被冰固定住无法实现伸展动作 。弹簧不能动作 , 滑板没有弹簧的支撑 , 将脱离煤气柜侧板 , 造成煤气泄漏 。
在北方冬季天气寒冷, 夜间温度经常到 -20℃左右, 而密封油中所含的水极易结冰。密封油中水的来源 :一是从煤气柜顶天窗渗漏的雨水、 雪水进入活塞油槽的中 , 加入密封油循环 ;二是密封油因油质原因通过油水分离器时不能实现油水分离 ,导致密封油含水量较大 。冬季含水的密封油在活塞油槽的帆布中沉积时, 由于气温低而活塞油槽没有加热设施水就结成冰, 活塞油槽密封油中的水结冰后将使弹簧和套筒被冰固定住无法实现伸展动作 。弹簧不能动作 , 滑板没有弹簧的支撑 , 将脱离煤气柜侧板 , 造成煤气泄漏 。
3 处理措施
3.1 定期抽样检查弹簧
测量弹簧是否已经产生了疲劳变形并按时记录 , 在一定时间内跟踪弹簧的疲劳程度。定期检查套筒使用的情况, 发现有脱落及时更换。
3.2 严格控制进柜介质的粉尘含量
定期对密封油进行粉尘含量的测试, 根据情况定期过滤 , 定期检查活塞油沟内是否含有大量的粉尘及油垢, 并检查是否油垢已经进入到弹簧套筒中 , 做到及时清理油沟内的粉尘和油垢。
3.3 定期检查油水分离器的分离效果
如果油槽内有结冰现象 , 及时检查水进入油的路由, 查清原因及时切断水进入油的渠道 。定期检查柜顶天窗严密情况, 如密封气柜天窗、 柜底油沟内伴热蒸汽管泄漏点处理, 并检查油水分离器是否能正常分离油和水 。定期检查密封油含水量, 及时排除多余水分 。为防止密封油在泵房内再次析出水分 , 也可以在油水分离器上加装排水阀, 及时排出残余水分。
4 结语
保持稀油密封干式煤气柜运行状况良好的关键是定期对煤气柜密封进行检查和维护 , 防止煤气泄漏 , 从而大大减少因煤气泄漏造成的经济损失、 大气污染和人身伤害 。
3.1 定期抽样检查弹簧
测量弹簧是否已经产生了疲劳变形并按时记录 , 在一定时间内跟踪弹簧的疲劳程度。定期检查套筒使用的情况, 发现有脱落及时更换。
3.2 严格控制进柜介质的粉尘含量
定期对密封油进行粉尘含量的测试, 根据情况定期过滤 , 定期检查活塞油沟内是否含有大量的粉尘及油垢, 并检查是否油垢已经进入到弹簧套筒中 , 做到及时清理油沟内的粉尘和油垢。
3.3 定期检查油水分离器的分离效果
如果油槽内有结冰现象 , 及时检查水进入油的路由, 查清原因及时切断水进入油的渠道 。定期检查柜顶天窗严密情况, 如密封气柜天窗、 柜底油沟内伴热蒸汽管泄漏点处理, 并检查油水分离器是否能正常分离油和水 。定期检查密封油含水量, 及时排除多余水分 。为防止密封油在泵房内再次析出水分 , 也可以在油水分离器上加装排水阀, 及时排出残余水分。
4 结语
保持稀油密封干式煤气柜运行状况良好的关键是定期对煤气柜密封进行检查和维护 , 防止煤气泄漏 , 从而大大减少因煤气泄漏造成的经济损失、 大气污染和人身伤害 。
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