In PTA-productie-installaties binnen de chemische industrie is de langdurige stabiele werking van hogetemperatuur- en hogedrukstoomregelkleppen cruciaal voor de veiligheid en economie van het gehele proces. Een PTA-fabriek ondervond lekkage van de klepsteel in haar stoomregelsysteem. Dit kleplekkageprobleem resulteerde niet alleen in energieverspilling, maar vormde ook een bedreiging voor de veiligheid van de productie. Deze GRAT-casestudy zal systematisch de oorzaak van deze kleplekkage analyseren en een oplossing bieden, als referentie voor klepselectie en -onderhoud in vergelijkbare werkomstandigheden.
Technische specificaties
Toepassing: Hogetemperatuur stoomregelsysteem, PTA-chemische fabriek
Medium: Oververhitte stoom
Materiaal behuizing: WCB
Aansluiting: Geflensd
Type actuator: Pneumatisch
Bedrijfstemperatuur: 385℃
Bedrijfsdruk: 4.3MPa
Ingebruiknamedatum: December 2024
Installatie locatie: Stoomleiding, PTA-fabriek
Na ongeveer zes maanden van continu gebruik werd significante stoomlekkage waargenomen bij de klepsteelpositie van deze regelklep. De mate van kleplekkage nam geleidelijk toe in de tijd, wat de veiligheid van de productie en de milieuprestaties ernstig beïnvloedde.
Probleemoplossing & Analyse
Bij aankomst demonteerde het GRAT technische ondersteuningsteam de defecte regelklep voor inspectie en identificeerde de volgende problemen:
- Er was een ernstig lekkagepad aanwezig in het pakkingbusgebied.
- De originele PTFE-pakking vertoonde duidelijke tekenen van veroudering en verharding.
- Sommige pakkingringen waren ernstig versleten en hadden hun elastische afdichtingsvermogen.
Oorzaakanalyse:
PTFE-pakking is gevoelig voor verharding en veroudering in omgevingen met hoge temperaturen. De afdichtingsprestaties nemen aanzienlijk af bij grote temperatuurschommelingen. De stoomtemperatuur in deze toepassing bereikte 385℃, wat ver boven de normale servicetemperatuurgrens voor PTFE-pakking (ongeveer 200℃) lag. Dit veroorzaakte snelle pakkinguitval, wat direct leidde tot de waargenomen stoomkleplekkage.
Belangrijke factoren die potentiële kleplekkage beïnvloeden zijn onder meer:
- Losse bouten met onvoldoende voorspanning (bijv. door langdurige trillingen)
- Versleten of bekrast klepsteeloppervlak (bijv. door vaste deeltjes in het medium)
- Onjuiste installatiemethoden voor pakkingen (bijv. pakkingringsneden niet versprongen)
- Gebruik van pakkingmateriaal ongeschikt voor de serviceomstandigheden (bijv. standaard pakking in hogetemperatuurtoepassingen)
Oplossing & Implementatie
Op basis van de specifieke omstandigheden ter plaatse ontwikkelde ons technisch personeel een gerichte oplossing om de kleplekkage te stoppen:
Vervanging van pakkingmateriaal: Alle originele PTFE-pakkingen werden vervangen door flexibele grafietpakkingen. Dit materiaal biedt een breed temperatuurbereik (-200℃ tot +600℃), uitstekende zelfsmering, en superieure thermische stabiliteit, waardoor het ideaal is voor het voorkomen van hogetemperatuurkleplekkage.
- Geoptimaliseerde pakkingstructuur: Een combinatie van gelaagde flexibele grafietringen en tussenliggende verstevigingsringen werd gebruikt. Deze structuur zorgt voor betrouwbare afdichtingsprestaties en verbetert tegelijkertijd de algehele sterkte van de pakkingenset om kleplekkage te bestrijden.
- Gestandaardiseerde installatieprocedure: De pakking werd laag voor laag geïnstalleerd volgens standaardprocedures, waarbij ervoor werd gezorgd dat alle ringsneden versprongen waren. Een momentsleutel werd gebruikt om de bouten gelijkmatig aan te draaien tot het aanbevolen koppel.
Na het vervangen van de pakking en het optimaliseren van het installatieproces, hervatte de regelklep de stabiele werking. Na 72 uur van continue monitoring met behulp van een draagbare detector voor vluchtige organische stoffen op meerdere punten rond de pakkingbus, vertoonde de klepsteelafdichting nul lekkage.
