化学産業におけるPTA製造プラントでは、高温高圧蒸気制御弁の長期安定運転が、プロセスシステム全体の安全性と経済性にとって不可欠です。あるPTAプラントで、蒸気調整システムの制御弁の弁棒からの漏れが発生しました。この弁漏れの問題は、エネルギーの無駄につながるだけでなく、生産の安全性にも脅威をもたらしました。このGRAT事例研究では、この弁漏れ故障の原因を体系的に分析し、解決策を提供することで、同様の作業条件下での弁の選定とメンテナンスの参考資料を提供します。
技術仕様
用途: 高温蒸気調整システム、PTA化学プラント
媒体: 過熱蒸気
本体材質: WCB
接続タイプ: フランジ
アクチュエータタイプ: 空気圧
使用温度: 385℃
使用圧力: 4.3MPa
試運転日: 2024年12月
設置場所: 蒸気本管、PTAプラント
約6ヶ月 の連続運転後、この制御弁の弁棒位置で著しい蒸気漏れが観察されました。弁漏れの速度は時間の経過とともに徐々に増加し、生産の安全性と環境性能に深刻な影響を与えました。
トラブルシューティングと分析
到着後、GRAT技術サポートチームは故障した制御弁を分解して検査し、以下の問題点を特定しました:
- グランドパッキン部分に深刻な漏れ経路が存在しました。
- 元のPTFEパッキンには、経年劣化と硬化
- 一部のパッキンリングは著しく摩耗し、弾性シール能力
根本原因分析:
PTFEパッキンは、高温環境下で硬化と経年劣化を起こしやすいです。そのシール性能は、大きな温度変動により著しく低下します。この用途での蒸気温度は385℃に達し、PTFEパッキンの通常のサービス温度限界（約200℃）をはるかに超えていました。これにより、パッキンの急速な故障が発生し、観察された蒸気弁漏れに直接つながりました。
潜在的な弁漏れに影響を与える主な要因には以下が含まれます:
- 不十分なプリロードによるグランドボルトの緩み （例：長期的な振動による）摩耗または傷のある弁棒表面（例：媒体中の固形粒子による）
- 不適切なパッキン取り付け方法（例：パッキンリングの切り込みが互い違いになっていない）
- サービス条件に
- 不適切なパッキン材の使用 （例：高温用途での標準パッキン）解決策と実装
特定の現場条件に基づいて、当社の技術者は弁漏れを止めるためのターゲットソリューションを開発しました:
パッキン材の交換:
すべての元のPTFEパッキンは、フレキシブルグラファイトパッキンに交換されました。この材料は、広い温度範囲 （-200℃～+600℃）、優れた自己潤滑性、および優れた熱安定性を提供し、高温弁漏れを防ぐのに最適です。最適化されたパッキン構造:
- 層状のフレキシブルグラファイトリングと中間補強リングの組み合わせが使用されました。この構造は、信頼性の高いシール性能 を保証すると同時に、弁漏れに対抗するためにパッキンセット全体の強度を高めます。標準化された設置手順:
- パッキンは、すべてのリングの切り込みが互い違いになるように、標準的な手順に従って層ごとに取り付けられました。トルクレンチを使用して、グランドボルトを推奨トルクまで均等に締め付けました。
72時間 の連続モニタリングの後、グランド周辺の複数のポイントでポータブル揮発性有機化合物検出器を使用して、弁棒シールはゼロ漏れを示しました。
