高压调节阀事故原因分析及改进方案

      1原因分析

     1）当故障停车时，由填料冲出及阀门定位器反馈杆振松脱落，说明调节阀固有振动频率与管道固有振动频率相同，证明调节阀振动振幅很高，致使调节阀阀杆振动，填料被振松，在15.7MPa压力之下调节阀被破坏。根据调节阀基本原理可知，调节阀在高��情况下，据有关经验阀位*小控制在20%以上，但是，HV-301控制阀位（正常情况下）*大才有20%之下，调节阀长期在小开度以下工作*容易产生高频振荡，同时对调节阀内组件有着严重的破坏作用（阀内件冲刷腐蚀，配合间隙增大，整机同轴度下降）。这就是HV-301调节阀振源的重要组成部分。

     HV-301调节阀振动是不可忽视的，它将产生的后果是不可估量的，如果不及时采取有效的措施解决，振动直接影响调节阀的使用寿命。

表1 尿素装置HV-301调节阀事故统计表 

     2）从故障停车的时间上看，阀杆断裂十分频繁，断裂时间相隔67天和57天。原阀杆设计为Ф15.7mm，从这一点可以看出，金属材料发生疲劳断裂只有在交变外力或者在高频振荡外力的作用下产生。从这一基本原理来分析，毫无疑问的肯定，HV-301调节阀内组件有多处配合间隙已经不符合设计要求，整机振动也来自于阀内件及流体的冲击作用下。直接选择阀杆与阀芯连接薄弱处断裂。

     3）在大检修期间解体检查HV-301调节阀其结果与分析原因相吻合，发现阀杆导向套内孔为Ф16.7mm，比阀杆大1mm；阀芯与套筒配合间隙也是相当大的（间隙为0.78mm）；阀杆导向套与填料之间因为间隙大而造成填料冲出也是必然的；阀杆与阀芯连接处是普通连接（见图1），相对强度低，应力比较集中，在高频振荡情况下，阀杆必然发生疲劳断裂。

      2 改进方案

      针对上述原因提出新的改进方案

     1）由于阀杆不断发生断裂，说明阀杆强度低，抗疲劳强度极限短。以增强阀杆强度为目的，将原阀杆Ф15.7mm改为Ф17mm，比原阀杆粗1.3mm，见图2。
     2）阀杆导向套与阀杆相配制作，填料函内孔扩大1mm，填料重新制作。
     3）HV-301调节阀长期处于小开度工作，说明调节阀选型不匹配，额定Cv值选的比较大，在现有阀的基础上进行改进，将原套筒10-Ф14孔改为44-Ф6孔，流通面积比原流通面积减小19.2%，阀位控制可达45%以上，这样从根本上解决调节阀固有振动问题，减小振源是延长调节阀使用寿命重要手段。
      4）上阀盖阀杆导向套与改造后的阀杆采用较小间隙动配合。
     5）阀杆与阀芯连接处采用新型高强度连接方法，与改造前相比有减小应力集中、连接强度高、双保险作用等优点，见图2。

     HV-301调节阀自从1999年9月20日改造上线安装后运行至今（300多天）未出现一次事故，保证了装置平稳运行，为化肥厂提高经济效益打下了坚实的基础。