Les utilisateurs de vannes à soupape de grand diamètre au quotidien signalent souvent des difficultés de fermeture dans des fluides soumis à des différences de pression importantes, comme la vapeur, l'eau à haute pression, etc. En cas de fermeture forcée, des fuites sont toujours constatées et la fermeture étanche est difficile. Ce problème est dû à la conception structurelle de la vanne et à un couple de sortie insuffisant par rapport à la limite humaine.

Analyse de la difficulté de changement de vannes de grand diamètre

La force de sortie limite horizontale moyenne d'un adulte est de 60 à 90 kg, selon les différentes morphologies.

En général, le sens d'écoulement d'un robinet à soupape est bas vers l'intérieur et haut vers l'extérieur. Lorsqu'une personne ferme le robinet, elle pousse le volant à tourner horizontalement, ce qui provoque le déplacement du clapet vers le bas pour réaliser la fermeture. À ce stade, il est nécessaire de surmonter la combinaison de trois forces :

(1) Force de poussée axiale Fa ;

(2) Force de frottement Fb entre la garniture et la tige de soupape ;

(3) La force de frottement de contact Fc entre la tige de soupape et le noyau du disque de soupape

La somme des moments est ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

On constate que plus le diamètre est grand, plus la force de poussée axiale est importante. À l'état proche de la fermeture, la force de poussée axiale est quasiment proche de la pression réelle du réseau de canalisations (P1-P2 ≈ P1, P2 = 0).

Par exemple, un robinet à soupape de calibre DN200 est utilisé sur une conduite de vapeur de 10 bars, seule la première poussée axiale de fermeture Fa = 10 × πr2 = 3140 kg, et la force circulaire horizontale requise pour la fermeture est proche de la force circulaire horizontale que les corps humains normaux peuvent produire. limite de force, il est donc très difficile pour une personne de fermer complètement la vanne dans ces conditions.

Bien sûr, certaines usines recommandent d'installer de telles vannes à l'envers, ce qui résout le problème de la difficulté de fermeture, mais il y a aussi le problème de la difficulté de l'ouverture après la fermeture.

Analyse des causes de fuites internes des robinets à soupape de grand diamètre

Les robinets à soupape de grand diamètre sont généralement utilisés en sortie de chaudière, dans les cylindres principaux, dans les conduites de vapeur principales et ailleurs. Ces emplacements présentent les problèmes suivants :
(1) En général, la différence de pression à la sortie de la chaudière est relativement importante, ce qui entraîne un débit de vapeur plus important et des dommages plus importants à la surface d'étanchéité par érosion. De plus, le rendement de combustion de la chaudière ne peut atteindre 100 %, ce qui entraîne une forte teneur en eau de la vapeur à la sortie, ce qui favorise la cavitation et les dommages à la surface d'étanchéité de la soupape.

(2) Pour la vanne d'arrêt située à la sortie de la chaudière et du sous-cylindre, la vapeur sortant de la chaudière subit une surchauffe intermittente. Lors de sa saturation, si l'adoucissement de l'eau de la chaudière est insuffisant, une partie de l'eau précipite souvent. Les substances acides et alcalines provoquent la corrosion et l'érosion de la surface d'étanchéité ; certaines substances cristallisables peuvent également adhérer à la surface d'étanchéité de la vanne et se cristalliser, ce qui nuit à l'étanchéité de la vanne.

(3) Pour les soupapes d'admission et de sortie des sous-cylindres, la consommation de vapeur après la soupape est importante, parfois faible, en raison des exigences de production et d'autres facteurs. Cela peut entraîner de l'érosion, de la cavitation et d'autres dommages à la surface d'étanchéité de la soupape.

(4) En général, lors de l'ouverture d'une canalisation de grand diamètre, celle-ci doit être préchauffée. Ce préchauffage nécessite généralement le passage d'un faible débit de vapeur, afin de permettre un chauffage lent et uniforme de la canalisation jusqu'à une certaine amplitude avant l'ouverture complète de la vanne d'arrêt, et ainsi éviter tout dommage. Ce chauffage rapide provoque une dilatation excessive, endommageant certains raccords. Cependant, lors de ce processus, l'ouverture de la vanne est souvent très faible, ce qui entraîne une érosion bien supérieure à l'effet normal et réduit considérablement la durée de vie de la surface d'étanchéité de la vanne.

Solutions aux difficultés de changement de robinets à soupape de grand diamètre

(1) Tout d'abord, il est recommandé de choisir un robinet à soupape à soufflet, qui évite l'influence de la résistance au frottement du robinet à piston et du robinet d'emballage, et facilite la commutation.

(2) Le noyau et le siège de soupape doivent être fabriqués à partir de matériaux présentant une bonne résistance à l'érosion et à l'usure, tels que le carbure Stellite ;

(3) Il est recommandé d'adopter une structure de disque à double valve, qui ne provoquera pas d'érosion excessive en raison d'une petite ouverture, ce qui affectera la durée de vie et l'effet d'étanchéité.