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紧急切断阀选型技巧   发布时间:18-06-30


紧急切断阀是自动化系统中执行机构的一种,由多弹簧气动薄膜执行机构或浮动式活塞执行机构与调节阀组成,接收调节仪表的信号,控制工艺管道内流体的切断、接通或切换。可广泛地应用在石油、化工、冶金等工业生产部门。在现场使用中,切断阀往往会出现切断不好,泄漏大等故障。除因堵卡、允许压差过小而被顶开等原因造成的泄漏增加外,绝大部分都是由于调节阀的结构缺陷和选型不当造成的。     

一、结构型式的选择

双密封类调节阀(如双座阀、双密封套筒阀等)主要的缺点之一就是泄漏大。但上世纪80年代以前,由于当时较盛行套筒阀,然而,不少厂家却在套筒阀上下了很大功夫以改进结构来降低泄漏量,使其演变成非常复杂的结构。于是,这又带来了许多不足:零件多、可靠性差、备件难、维护难、切断效果不理想等等。实际上,这是设计思路都陷入了误区,与其在阀体的“心脏”内作如此复杂的改动,倒不如通过外部调整来实现。因此,应选择单密封类调节阀。这样,密封问题、可靠性问题、维修和备件问题均被一一解决了。此时,解决矛盾的重点转化为介质对阀的不平衡力增大的问题,解决它仅需配强力活塞执行机构、加粗阀杆即可。这种通过外部来解决的办法显然比通过内部的复杂改进要容易得多, 与其说这是办法问题,还不如说这是思路问题。进入到九十年代,人们开始寻找结构更简单、密封更可靠的切断阀。这时,发现角行程阀比直行程阀(单座阀、套筒阀、闸阀)更具有优越性,于是产生了三偏心切断蝶阀、全功能切断阀、硬密封切断球阀。



二、密封面的选择

(1)面对面密封:
常见的柱塞阀芯,其密封面为60℃的小锥面,阀座也是60℃的小锥面,此小锥面的宽度通常在0.5mm~2mm之间,要密封好就必须保证两个锥面良好接触。但事实上,它始终受到加工误差的影响(如同心度、不圆度、倾斜度等),其密封效果不十分理想。这类阀的泄漏率通常为10-4,经过精密的研磨可达10-6,只能达到较好的密封等级。
(2)球面密封:
利用阀芯的球面转动与固定的阀座小锥面相切,它们之间为线接触,这就比上述面对面密封的效果好。华林公司推出的全功能超轻型阀、球面密封蝶阀等就是采用这一思路来制作的,其泄漏率可达10-6~10-8,高性能的三偏心蝶阀可高达10-8,以至零泄漏。

三、密封材料的选择

(1)软密封
除耐腐蚀的衬里阀门外,一般的软密封阀指阀芯或阀座两者之一采用非金属材料(主要为聚四氟乙烯,还有橡胶等)的密封形式的阀。软密封阀密封效果最佳,但在管道安装、系统的清洗中都有可能留下或多或少不干净的杂物(如焊渣、铁屑等),它们流经调节阀时,容易把软密封阀座或阀芯划伤,使泄漏量增加,密封的可靠性差。所以,选择软密封结构必须考虑介质的清洁和投运前严格冲洗管道。
(2)硬密封
硬密封再堆焊耐磨合金等是切断阀的最佳选择。这种方式在考虑密封性的同时也考虑了使用寿命和可靠性,虽然出厂指标只有10-6~10-8,达不到软密封零泄漏的效果,但足以满足严密切断的要求,而且它经久耐用,从经济的角度考虑更合算。
四、密封可靠性的考虑
(1)软密封,切断效果好,但不适宜用于含颗粒介质,一旦划伤,泄漏会急剧增加。因此,条件允许时尽量选用硬密封。全功能超轻型阀硬密封可达10-7~10-8,三偏心蝶阀可达零泄漏。
(2)对密封耐磨性的考虑:除选硬密封外,对泄漏要求10-6以上的切断型调节阀,应该(或者说必须)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐冲蚀、耐划伤的能力,提高阀的寿命。
(3)对高温介质的切断调节阀在室温下组装的,在高温下工作,温度变化几百度。热膨胀会改变装配时建立的密封比压。过紧,密封面会卡住,运动时会严重擦伤,拉伤;过松,密封压不够,两种情况泄漏都会急剧增加。解决的最好办法是用弹性阀座来吸收这一变化造成的差异。通常有三种弹性方案:①弹簧式;②薄片式柔性金属环;③刚柔相济的弹性阀座。后者最好,即有柔性克服热膨胀,又有刚度并堆耐磨合金来提高耐磨面的可靠性。
(4)对含颗粒的冲蚀介质,要考虑阀芯避让开高速介质的直接冲蚀。直行程阀、蝶阀都不具备这一功能,而全功能超轻型阀偏心旋转具有这一特点。遇此,应选后二种阀。
(5)对于硬密封,必须有足够的硬度差,同一硬度材料“互不相让”,容易擦伤。
(6)对所配执行机构应增大推力和刚度,使之动作自如。

五、切断阀主要阀型

按上述分析,紧急切断阀的主要阀型如下,选择切断阀应综合考虑泄漏率、介质种类、介质温度、流量系数等各种参数和性价比。在如下优选秩序中,先考虑硬密封,再考虑软密封。
(1)全功能超轻型调节阀
(3)双偏心球面密封蝶阀
(4)球阀
(5)偏心旋转阀
(6)单座阀
(7)单座套筒阀
(8)软密封阀

六、“高、大”切断阀选择

高温、高压、大压差、大口径切断是一个比较普遍的难题,主要原因是缺少同时具有允许压差大、切断好、耐高温膨胀卡的阀,如高压蒸汽调节与切断,因压差大(1~3MPa或更大),口径大(DN200~300),不得不采用平衡式的双密封结构(如双座阀或双密封套筒阀),经特殊处理,泄漏率可达10-4,全功能超轻型调节阀综合性能好,可较好的解决这一难题,泄漏率可达10-6~10-7以上。

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