烏石化二化肥尿素裝置HV-301調(diào)節(jié)閥，是由尿素甲銨泵（301-JA）經(jīng)升壓后的甲銨熔融液控制高壓洗滌器（203-C）的一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥，假如HV-301調(diào)節(jié)閥突然發(fā)生故障，尿素裝置高壓系統(tǒng)必然被破壞．尿素裝置就不能有效的正常生產(chǎn)。1999年該閥共發(fā)生填料沖出、閥桿斷裂造成尿素裝置停車高達(dá)5次，每次停車至少6小時(shí)，而且檢修環(huán)境十分惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，是化肥廠尿素生產(chǎn)的瓶頸問題。1999年9月中旬二化大檢修期間，對HV-301進(jìn)行了認(rèn)真的分析，找出原因所在之處，提出新的改進(jìn)方案。經(jīng)1999年9月實(shí)施運(yùn)行至今（共計(jì)300多天），未出現(xiàn)一次事故，充分證明分析原因正確，改進(jìn)方案實(shí)施可行，合理的、完整的解決了該閥長期困擾二化肥生產(chǎn)的問題。 1原因分析
1）當(dāng)故障停車時(shí)，由填料沖出及閥門定位器反饋桿振松脫落，說明調(diào)節(jié)閥固有振動(dòng)頻率與管道固有振動(dòng)頻率相同，證明調(diào)節(jié)閥振動(dòng)振幅很高，致使調(diào)節(jié)閥閥桿振動(dòng)，填料被振松，在15.7MPa壓力之下調(diào)節(jié)閥被破壞。根據(jù)調(diào)節(jié)閥基本原理可知，調(diào)節(jié)閥在高??情況下，據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)閥位*小控制在20%以上，但是，HV-301控制閥位（正常情況下）*大才有20%之下，調(diào)節(jié)閥長期在小開度以下工作*容易產(chǎn)生高頻振蕩，同時(shí)對調(diào)節(jié)閥內(nèi)組件有著嚴(yán)重的破壞作用（閥內(nèi)件沖刷腐蝕，配合間隙增大，整機(jī)同軸度下降）。這就是HV-301調(diào)節(jié)閥振源的重要組成部分。
HV-301調(diào)節(jié)閥振動(dòng)是不可忽視的，它將產(chǎn)生的后果是不可估量的，如果不及時(shí)采取有效的措施解決，振動(dòng)直接影響調(diào)節(jié)閥的使用壽命。
表1 尿素裝置HV-301調(diào)節(jié)閥事故統(tǒng)計(jì)表
事故次數(shù) | 事故時(shí)間 | 事故原因 |
1 | 1999.04.2008：00 | 填料沖出 |
2 | 1999.04.2303：00 | 閥桿斷裂 |
3 | 1999.06.3005：00 | 閥門定位器反饋桿振松 |
4 | 1999.07.0506：00 | 閥桿斷裂 |
5 | 1999.09.0308：00 | 閥桿斷裂 |
2）從故障停車的時(shí)間上看，閥桿斷裂十分頻繁，斷裂時(shí)間相隔67天和57天。原閥桿設(shè)計(jì)為Ф15.7mm，從這一點(diǎn)可以看出，金屬材料發(fā)生疲勞斷裂只有在交變外力或者在高頻振蕩外力的作用下產(chǎn)生。從這一基本原理來分析，毫無疑問的肯定，HV-301調(diào)節(jié)閥內(nèi)組件有多處配合間隙已經(jīng)不符合設(shè)計(jì)要求，整機(jī)振動(dòng)也來自于閥內(nèi)件及流體的沖擊作用下。直接選擇閥桿與閥芯連接薄弱處斷裂。
3）在大檢修期間解體檢查HV-301調(diào)節(jié)閥其結(jié)果與分析原因相吻合，發(fā)現(xiàn)閥桿導(dǎo)向套內(nèi)孔為Ф16.7mm，比閥桿大1mm；閥芯與套筒配合間隙也是相當(dāng)大的（間隙為0.78mm）；閥桿導(dǎo)向套與填料之間因?yàn)殚g隙大而造成填料沖出也是必然的；閥桿與閥芯連接處是普通連接（見圖1），相對強(qiáng)度低，應(yīng)力比較集中，在高頻振蕩情況下，閥桿必然發(fā)生疲勞斷裂。
2 改進(jìn)方案
針對上述原因提出新的改進(jìn)方案
1）由于閥桿不斷發(fā)生斷裂，說明閥桿強(qiáng)度低，抗疲勞強(qiáng)度極限短。以增強(qiáng)閥桿強(qiáng)度為目的，將原閥桿Ф15.7mm改為Ф17mm，比原閥桿粗1.3mm，見圖2。
2）閥桿導(dǎo)向套與閥桿相配制作，填料函內(nèi)孔擴(kuò)大1mm，填料重新制作。
3）HV-301調(diào)節(jié)閥長期處于小開度工作，說明調(diào)節(jié)閥選型不匹配，額定Cv值選的比較大，在現(xiàn)有閥的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將原套筒10-Ф14孔改為44-Ф6孔，流通面積比原流通面積減小19.2%，閥位控制可達(dá)45%以上，這樣從根本上解決調(diào)節(jié)閥固有振動(dòng)問題，減小振源是延長調(diào)節(jié)閥使用壽命重要手段。
4）上閥蓋閥桿導(dǎo)向套與改造后的閥桿采用較小間隙動(dòng)配合。
5）閥桿與閥芯連接處采用新型高強(qiáng)度連接方法，與改造前相比有減小應(yīng)力集中、連接強(qiáng)度高、雙保險(xiǎn)作用等優(yōu)點(diǎn)，見圖2。
HV-301調(diào)節(jié)閥自從1999年9月20日改造上線安裝后運(yùn)行至今（300多天）未出現(xiàn)一次事故，保證了裝置平穩(wěn)運(yùn)行，為化肥廠提高經(jīng)濟(jì)效益打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。