In PTA-Produktionsanlagen der chemischen Industrie ist der langfristig stabile Betrieb von Hochtemperatur- und Hochdruck-Dampfregelventilen entscheidend für die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesssystems. Eine PTA-Anlage erlebte Leckagen an der Ventilspindel eines Regelventils in ihrem Dampfregelsystem. Dieses Ventil-Leckage-Problem führte nicht nur zu Energieverschwendung, sondern stellte auch eine Bedrohung für die Produktionssicherheit dar. Diese GRAT-Fallstudie analysiert systematisch die Ursache dieses Ventil-Leckage-Fehlers und bietet eine Lösung, die als Referenz für die Ventilauswahl und -wartung unter ähnlichen Arbeitsbedingungen dient.
Technische Spezifikationen
Anwendung: Hochtemperatur-Dampfregelsystem, PTA-Chemiewerk
Medium: Heißdampf
Gehäusematerial: WCB
Anschlussart: Flansch
Stellantriebsart: Pneumatisch
Betriebstemperatur: 385℃
Betriebsdruck: 4,3 MPa
Inbetriebnahme: Dezember 2024
Installationsort: Dampfhauptleitung, PTA-Werk
Nach etwa sechs Monaten kontinuierlichen Betriebs wurde eine erhebliche Dampfleckage an der Ventilspindel dieses Regelventils festgestellt. Die Leckagerate des Ventils nahm im Laufe der Zeit allmählich zu, was die Produktionssicherheit und die Umweltleistung stark beeinträchtigte.
Fehlerbehebung & Analyse
Bei der Ankunft zerlegte das technische Support-Team von GRAT das defekte Regelventil zur Inspektion und identifizierte folgende Probleme:
- Im Stopfbuchsenbereich war ein starker Leckagepfad vorhanden.
- Die ursprüngliche PTFE-Packung zeigte deutliche Anzeichen von Alterung und Verhärtung.
- Einige Packungsringe waren stark abgenutzt und hatten ihre elastische Dichtungsfähigkeit.
Ursachenanalyse:
PTFE-Packungen neigen in Hochtemperaturumgebungen zum Verhärten und Altern. Ihre Dichtungsleistung verschlechtert sich erheblich bei großen Temperaturschwankungen. Die Dampftemperatur in dieser Anwendung erreichte 385℃, was die normale Betriebstemperaturgrenze für PTFE-Packungen (etwa 200℃) weit überstieg. Dies führte zu schnellem Packungsversagen, was direkt zu der beobachteten Dampfventil-Leckage führte.
Zu den Schlüsselfaktoren, die potenzielle Ventil-Leckagen beeinflussen, gehören:
- Lose Stopfbuchsenschrauben mit unzureichender Vorspannung (z. B. durch Langzeitvibrationen)
- Abgenutzte oder zerkratzte Ventilspindeloberfläche (z. B. durch Feststoffpartikel im Medium)
- Falsche Packungsinstallationsmethoden (z. B. Packungsring-Schnitte nicht versetzt)
- Verwendung von Packungsmaterial, das für die Betriebsbedingungen ungeeignet ist (z. B. Standardpackung in Hochtemperaturanwendungen)
Lösung & Implementierung
Basierend auf den spezifischen Bedingungen vor Ort entwickelten unsere technischen Mitarbeiter eine gezielte Lösung, um die Ventil-Leckage zu stoppen:
Packungsmaterialaustausch: Alle ursprünglichen PTFE-Packungen wurden durch flexible Graphitpackungenersetzt. Dieses Material bietet einen weiten Temperaturbereich (-200℃ bis +600℃), ausgezeichnete Selbstschmierungund hervorragende thermische Stabilität, wodurch es sich ideal zur Verhinderung von Hochtemperatur-Ventil-Leckagen eignet.
- Optimierte Packungsstruktur: Es wurde eine Kombination aus geschichteten flexiblen Graphitringen und Zwischenverstärkungsringen verwendet. Diese Struktur gewährleistet eine zuverlässige Dichtungsleistung und erhöht gleichzeitig die Gesamtfestigkeit des Packungssatzes zur Bekämpfung von Ventil-Leckagen.
- Standardisiertes Installationsverfahren: Die Packung wurde Schicht für Schicht nach Standardverfahren installiert, wobei sichergestellt wurde, dass alle Ringschnitte versetzt waren. Ein Drehmomentschlüssel wurde verwendet, um die Stopfbuchsenschrauben gleichmäßig auf das empfohlene Drehmoment.
Nach dem Austausch der Packung und der Optimierung des Installationsprozesses nahm das Regelventil den stabilen Betrieb wieder auf. Nach 72 Stunden kontinuierlicher Überwachung mit einem tragbaren Detektor für flüchtige organische Verbindungen an mehreren Stellen um die Stopfbuchse zeigte die Ventilspindeldichtung keine Leckage.
