Warum ist das Öffnen und Schließen eines Absperrventils mit großem Kaliber schwierig?

Absperrventile mit großem Durchmesser werden meist für Medien mit großem Druckabfall wie Dampf, Wasser usw. verwendet. Ingenieure können mit der Situation konfrontiert werden, dass sich das Ventil oft nur schwer dicht schließen lässt und anfällig für Leckagen ist, was im Allgemeinen auf die Konstruktion des Ventilkörpers und ein unzureichendes horizontales Ausgangsdrehmoment zurückzuführen ist (Erwachsene mit unterschiedlichen körperlichen Voraussetzungen haben eine horizontale Grenzausgangskraft von 60–90 k). Die Durchflussrichtung des Absperrventils ist so ausgelegt, dass der Einlass niedrig und der Auslass hoch ist. Das Handrad wird manuell betätigt, um es zu drehen, sodass sich die Ventilscheibe nach unten bewegt und schließt. Dabei muss die Kombination dreier Kräfte überwunden werden:

1) Fa: Axiale Vortriebskraft;

2) Fb: Packungs- und Spindelreibung;

3) Fc: Reibungskraft Fc zwischen Ventilschaft und Scheibenkern;

Die Summe der Drehmomente ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

Wir können daraus schließen, dass die axiale Vortriebskraft umso größer ist, je größer der Durchmesser ist, und dass die axiale Vortriebskraft fast dem tatsächlichen Druck des Rohrnetzes entspricht, wenn es geschlossen ist. Beispielsweise ein DN200 Absperrventil wird für Dampfleitungen mit 10 bar verwendet. Beim Schließen wirkt nur der Axialschub Fa = 10 × πr² == 3140 kg. Die zum Schließen erforderliche horizontale Umfangskraft liegt nahe an der Grenze der horizontalen Umfangskraft, die ein normaler menschlicher Körper abgeben kann. Daher ist es für eine Person unter diesen Bedingungen sehr schwierig, das Ventil vollständig zu schließen. Es wird empfohlen, diesen Ventiltyp umgekehrt zu installieren, um das Problem des schwierigen Schließens zu lösen, aber gleichzeitig das Problem des schwierigen Öffnens zu verursachen. Dann stellt sich die Frage: Wie lässt sich das Problem lösen?

1) Es wird empfohlen, ein Absperrventil mit Faltenbalg zu wählen, um den Einfluss des Reibungswiderstands des Kolbenventils und des Stopfventils zu vermeiden.

2) Für den Ventileinsatz und den Ventilsitz muss ein Material mit guter Erosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit gewählt werden, beispielsweise Castellan-Hartmetall.

3) Eine Doppelscheibenstruktur wird empfohlen, um eine übermäßige Erosion durch eine kleine Öffnung zu vermeiden, die die Lebensdauer und die Dichtwirkung beeinträchtigt.

Warum kommt es bei Absperrventilen mit großem Durchmesser leicht zu Leckagen?

Das Absperrventil mit großem Durchmesser wird im Allgemeinen im Kesselauslass, im Hauptzylinder, in der Hauptdampfleitung und anderen Teilen verwendet, bei denen die folgenden Probleme auftreten können:

1) Der Druckunterschied am Kesselauslass und die Dampfdurchflussrate sind beide groß, beide haben große Erosionsschäden an der Dichtfläche. Darüber hinaus führt die unzureichende Verbrennung des Kessels dazu, dass der Dampf am Kesselauslass einen großen Wassergehalt aufweist, was leicht zu Schäden an der Dichtfläche des Ventils wie Kavitation und Korrosion führen kann.

2) Beim Absperrventil in der Nähe des Kesselauslasses und des Zylinders kann es während des Sättigungsprozesses des Frischdampfs zu zeitweiliger Überhitzung kommen. Wenn die Kesselwasserenthärtungsbehandlung nicht ausreichend ist, setzen sich häufig Säure- und Basenstoffe ab, was zu Korrosion und Erosion an der Dichtungsoberfläche führt. Außerdem können einige kristallisierbare Stoffe an der Ventildichtungsoberfläche haften bleiben und kristallisieren, wodurch das Ventil nicht mehr dicht verschlossen werden kann.

3) Aufgrund der ungleichmäßigen Dampfmenge, die zur Erzeugung der Ventile am Einlass und Auslass des Zylinders erforderlich ist, kann es bei großen Schwankungen der Durchflussrate leicht zu Verdampfung und Kavitation kommen und die Dichtfläche des Ventils kann beschädigt werden, beispielsweise durch Erosion und Kavitation.

4) Rohre mit großem Durchmesser müssen vorgewärmt werden, damit sich der Dampf mit dem kleinen Durchfluss langsam und gleichmäßig bis zu einem gewissen Grad erhitzen kann, bevor das Absperrventil vollständig geöffnet werden kann, um eine übermäßige Ausdehnung des Rohrs durch schnelles Erhitzen und eine Beschädigung der Verbindung zu vermeiden. Allerdings ist die Ventilöffnung bei diesem Vorgang oft sehr klein, sodass die Erosionsrate weitaus größer ist als der normale Gebrauchseffekt, was die Lebensdauer der Ventildichtfläche erheblich verkürzt.