En las plantas de producción de PTA dentro de la industria química, el funcionamiento estable a largo plazo de las válvulas de control de vapor a alta temperatura y alta presión es crucial para la seguridad y la economía de todo el sistema de proceso. Una planta de PTA experimentó fugas en el vástago de la válvula de control en su sistema de regulación de vapor. Este problema de fugas en la válvula no solo resultó en un desperdicio de energía, sino que también representó una amenaza para la seguridad de la producción. Este estudio de caso GRAT analizará sistemáticamente la causa de esta falla de fuga de la válvula y proporcionará una solución, ofreciendo una referencia para la selección y el mantenimiento de válvulas en condiciones de trabajo similares.
Especificaciones Técnicas
Aplicación: Sistema de Regulación de Vapor a Alta Temperatura, Planta Química de PTA
Medio: Vapor sobrecalentado
Material del Cuerpo: WCB
Tipo de Conexión: Bridada
Tipo de Actuador: Neumático
Temperatura de Operación: 385℃
Presión de Operación: 4.3MPa
Fecha de Puesta en Marcha: Diciembre de 2024
Ubicación de la Instalación: Tubería Principal de Vapor, Planta de PTA
Después de aproximadamente seis meses de funcionamiento continuo, se observó una fuga de vapor significativa en la posición del vástago de la válvula de control. La tasa de fuga de la válvula aumentó gradualmente con el tiempo, lo que afectó gravemente la seguridad de la producción y el rendimiento ambiental.
Solución de Problemas y Análisis
A su llegada, el equipo de soporte técnico de GRAT desmontó la válvula de control defectuosa para su inspección e identificó los siguientes problemas:
- Había una vía de fuga severa en el área de la prensaestopas.
- El empaquetamiento original de PTFE mostró signos evidentes de envejecimiento y endurecimiento.
- Algunos anillos de empaquetadura estaban muy desgastados y habían perdido su capacidad de sellado elástico.
Análisis de la Causa Raíz:
El empaquetamiento de PTFE es propenso a endurecerse y envejecer en entornos de alta temperatura. Su rendimiento de sellado se degrada significativamente con grandes fluctuaciones de temperatura. La temperatura del vapor en esta aplicación alcanzó 385℃, superando con creces el límite normal de temperatura de servicio para el empaquetamiento de PTFE (alrededor de 200℃). Esto causó falla rápida del empaquetamiento, lo que llevó directamente a la fuga de la válvula de vapor observada.
Los factores clave que influyen en la posible fuga de la válvula incluyen:
- Pernos de prensaestopas sueltos con precarga insuficiente (por ejemplo, debido a la vibración a largo plazo)
- Superficie del vástago de la válvula desgastada o rayada (por ejemplo, por partículas sólidas en el medio)
- Métodos de instalación de empaquetadura incorrectos (por ejemplo, cortes de anillos de empaquetadura no escalonados)
- Uso de material de empaquetadura inadecuado para las condiciones de servicio (por ejemplo, empaquetadura estándar en aplicaciones de alta temperatura)
Solución e Implementación
Basado en las condiciones específicas del sitio, nuestro personal técnico desarrolló una solución específica para detener la fuga de la válvula:
Reemplazo del Material de Empaquetadura: Todo el empaquetamiento original de PTFE fue reemplazado con empaquetadura de grafito flexible. Este material ofrece un amplio rango de temperatura (-200℃ a +600℃), excelente autolubricación, y una estabilidad térmica superior, lo que lo hace ideal para prevenir fugas de válvulas a alta temperatura.
- Estructura de Empaquetadura Optimizada: Se utilizó una combinación de anillos de grafito flexible en capas y anillos de refuerzo intermedios. Esta estructura asegura un rendimiento de sellado confiable al tiempo que mejora la resistencia general del conjunto de empaquetadura para combatir las fugas de la válvula.
- Procedimiento de Instalación Estandarizado: La empaquetadura se instaló capa por capa de acuerdo con los procedimientos estándar, asegurando que todos los cortes de los anillos estuvieran escalonados. Se utilizó una llave dinamométrica para apretar los pernos de la prensaestopas de manera uniforme al par recomendado.
Después de reemplazar la empaquetadura y optimizar el proceso de instalación, la válvula de control reanudó su funcionamiento estable. Después de 72 horas de monitoreo continuo utilizando un detector portátil de compuestos orgánicos volátiles en múltiples puntos alrededor de la prensaestopas, el sello del vástago de la válvula mostró cero fugas.
