1996年,爱达荷州国家工程与环境实验室的高级测试核反应堆操作员在注意到压力波动后手动关闭了反应堆。由于一个控制阀对压力控制系统的输入响应迟缓,导致了波动。

根本原因调查显示,在停机期间,机械师根据供应商的技术手册调整了阀门填料压盖,因为它有明显的泄漏。该动作导致阀杆摩擦增大,导致阀门反应迟缓。

工程师得出的结论是,填料需要一些泄漏,或者它会变干,阻碍阀门的顺利运行。机械师松开了填料,允许轻微的泄漏,并重新启动了工厂。

作为纠正措施,工程师联系了供应商,以确定为什么技术手册说明中没有包括填料需要泄漏才能使阀门顺利运行的警告。

事实上,阀门填料不需要泄漏来密封控制阀。这种特殊情况是阀门密封性、压盖负荷和阀杆摩擦之间复杂动态的一个完美例子。这三个值必须平衡,才能使阀门在执行器的裕度窗口内无泄漏。

知识的诅咒

这个案例说明了“知识的诅咒”。这些核工程师得出这个结论时并不是疏忽大意;相反,他们错误地使用了适用于泵填料的经验法则——填料需要泄漏——并将其应用于阀门填料。他们查阅了数千页电力研究所(EPRI)和核管理委员会(NRC)关于阀门填料的文件,但却得出了一个结论。

奇普和丹·希斯在他们的书中描述了知识的诅咒坚持到底的想法正如“一旦我们知道了某件事,我们就很难想象自己不知道它。”我们的知识“诅咒”了我们。我们很难与他人分享,因为我们无法轻易理解他们的心理状态。”

这种诅咒在行业培训领域很普遍。当一个在这些包装问题上工作多年并获得了丰富知识的工程师成为培训师时,他或她可能会发现很难解释基本信息,不是因为缺乏知识,而是因为他或她知道得太多。

对一个人来说很明显的事情对另一个人来说可能很神秘。包装经常被忽视,不被视为工厂运作的必要条件,但事实恰恰相反。

这种知识诅咒的一个例子与腺体追随者插入填料盒有关。安装阀门填料需要许多步骤,在培训过程中有时可能被忽视或没有适当强调。

耐腐蚀涂料

其中一个例子涉及到阀门在投入使用后立即失效的故障排除。阀门,包括气门,最近都涂了防腐蚀漆。阀门被扭到填料制造商提供的值,但在启动过程中大量泄漏。

一旦所有填料都从填料盒中取出,重新填料前的第一步是查看压盖是否能自由地移动到填料盒中。当它下降时,很明显腺体和新油漆限制了运动。

这个阻力足以在不将负载施加到填料上的情况下点击扭矩扳手,使填料卸载,无法密封阀门中的压力。在清洗和检查压盖是否可以自由移动后,用户重新包装阀门,并将其投入使用,没有任何问题。错过这个简单的安装步骤会中断工厂运行,造成巨大的成本。

包装安排

另一个常见问题是填料装置布置不当,导致填料箱顶部的压盖从动件触底。当这种情况发生时,没有载荷可以进一步转移到填料上,因为压盖是金属对金属的,压盖螺栓上的更多力会使压盖变形,而不是使填料变形。这种情况会导致不可控制的泄漏。

主要问题是对在填料寿命期间调整压盖随动器的操作人员的培训不完全。训练计划往往缺乏对过度紧张螺栓可能导致的损害的解释,一旦腺体底部。这将导致严重的金属损伤,如压盖法兰弯曲,压盖从动件内径磨损,甚至螺栓断裂。良好的培训计划指导操作人员了解阀门维护的基础知识,以及如何在阀门损坏发生之前识别问题。

除了知道如何处理上面提到的情况,用户还必须知道如何预防它。大部分过早触底的阀门都有较差的填料堆叠设计。

造成这个问题的主要原因有两个。第一个问题是填料盒中有太多环(最多5到7个环),导致在加固过程中有太多的压盖鼻被使用,而没有足够的使用寿命。在这种情况下,用户应该考虑用碳垫片对阀门进行改装,以缩短填料箱。

第二个问题是相对于填料截面,阀门上的压盖鼻较短,这可能在安装后留下很小的压盖鼻。在这种情况下,可以通过缩短填料箱并在第一个环被压缩后安装最后几个环来配置压盖从动件。由于知识诅咒,经常被忽视的一个更重要的步骤是确保每个安装包装的人都了解包装的安装环境以及产品的物理和热限制。

产品的限制

2005年,麦圭尔核电站发生了一个超过产品限制的例子,当时一个主蒸汽隔离阀未能关闭。

失效发生在聚四氟乙烯(PTFE)填料挤压时,并因氟化物气体的释放而引起过度腐蚀。这反过来又导致阀门不能正常启动。根本原因调查显示,包装材料的热极限已经超过,材料的击穿导致了故障。

热限制

另一个常见的问题是根据系统温度而不是设计温度来选择包装。以聚四氟乙烯为例,仅高于其热极限几度的操作会使产品密封失效。在某些工厂,当系统被打乱时,阀门可能超过工作温度,达到设计极限。

关于PTFE的温度限制,最好的成功案例之一是美国石油学会(API)防火测试的实施。一些精炼厂工艺流程在大气压下引燃。当这些气体泄漏出来时,它们会自燃。由于该过程是在室温下进行的,阀门通常指定使用聚四氟乙烯填料。如果发生泄漏,火焰会使设备发出红光并加热管道。当工厂的消防部门到达并开始控制火势时,故障设备发出的热量可能会沿着管道传播到密封良好的相邻阀门。由于泄漏阀门的多余热量,聚四氟乙烯填料可能过热,失效并被火焰吞没。

当发现这一危险时,需要通过一个规范来解决,该规范不仅包括应用的压力和温度限制,还包括发生火灾时的可能条件。由于这种情况的发生,API指定了在火灾期间确认填料性能的测试。

这将PTFE填料从某些应用中排除,并在切换到更高摩擦填料时对这些阀门的执行器尺寸产生级联影响。

结论

这些场景表明,基本的包装信息不能被认为是理所当然的,它会极大地影响工厂的安全性和可靠性。

关于这类全面知识的其他资源可以在流体密封协会网站上找到,fluidsealing.com。FSA及其成员可以协助培训,并提供阀门填料和安装手册。

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