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切斷閥在工業自(zì)動化中的應用和選擇

管理員 1597

  切斷閥(fá)是自動化系(xì)統中執行機構的(de)一種,由(yóu)多彈簧氣動薄膜執行機構或浮動式活塞執行機構與(yǔ)調節閥組成,接收調節儀表(biǎo)的信号,控制(zhì)工藝管道内流體的(de)切斷、接通(tōng)或切換。可廣泛地應用在石油、化工、冶金等工業生産部門。在現場使用(yòng)中,切斷閥往往會出現切斷不好,洩漏大等故障。除因堵卡、允(yǔn)許壓差過小而被頂開等(děng)原因造成的洩漏(lòu)增(zēng)加外,絕大部分(fèn)都是由于調節閥的結構缺陷和選型不當造成的。  

一、結構型(xíng)式的選擇

   雙密封類調(diào)節閥(fá)(如雙座閥、雙密封套筒閥等)主要的缺點之一就是洩漏大。但上世紀80年代以前,由于當時較盛行套筒閥,然而,不少廠家(jiā)卻在套筒閥(fá)上下了很大功夫以改進結(jié)構來降低洩漏量(liàng),使其演變成非常(cháng)複雜(zá)的結構。于是,這又帶來了許多(duō)不足:零件多、可靠性(xìng)差、備件(jiàn)難、維護難、切斷效果不理想等等。實際上,這(zhè)是設計思(sī)路(lù)都陷入了誤區,與其在(zài)閥體的“心髒”内(nèi)作如此複雜的改動,倒不如通過外部調整來實現。因此,應選擇單密封類調(diào)節閥。這樣,密封(fēng)問題、可靠性問題、維修和備件問題(tí)均被一一解決了。此(cǐ)時,解決矛盾的重點(diǎn)轉化為介質對閥的不平衡力增大的問題,解(jiě)決它僅需配強力活塞執行(háng)機構、加粗閥杆即可。這種通(tōng)過外部來解決的辦法顯然比通過(guò)内部的複雜改進要容易得多, 與其說這是辦法問題(tí),還不如說這是思(sī)路問題。進入到九十年代,人們開始(shǐ)尋找結構更簡單、密封更可靠的切(qiē)斷閥。這時,發現角行程閥比直行程閥(單(dān)座閥、套筒閥、閘閥)更具(jù)有優越性,于是産生了(le)三(sān)偏心切斷蝶閥、全功能(néng)切斷(duàn)閥、硬密封切斷球閥。

二、密(mì)封面的選擇

(1)面對面密封:

 常見的柱塞閥芯,其密封面為60℃的小錐(zhuī)面(miàn),閥座也是60℃的小錐面,此小錐面的寬度通常在0.5mm~2mm之間,要密封(fēng)好就必須保證兩個錐面良好接觸。但事實上,它(tā)始終受到加工(gōng)誤差的影響(如同心度、不(bú)圓度(dù)、傾斜度等),其密封效果不十分(fèn)理想。這類閥的(de)洩漏率通常為10-4,經過精密的研磨可達(dá)10-6,隻能達(dá)到較好的密封(fēng)等級。

(2)球面密封:

利用閥芯(xīn)的球面轉(zhuǎn)動與固定的閥座(zuò)小錐面相切,它們之間為線接觸,這就比上述面對面密封的效果好。華林公司推出(chū)的全功能超輕型閥、球面密封蝶閥(fá)等就是采用這一(yī)思路來制作的,其洩漏率可達10-6~10-8,高性(xìng)能的三偏(piān)心蝶閥可高達10-8,以至零洩漏。

三、密封材料(liào)的(de)選擇

(1)軟密(mì)封

除耐腐蝕的(de)襯裡閥門外,一般的軟密封(fēng)閥指閥芯或閥座兩者(zhě)之一采用非金屬材料(主要為聚四氟乙烯,還有橡(xiàng)膠等)的密(mì)封形式的閥。軟(ruǎn)密封閥密(mì)封效果最佳,但在管道(dào)安裝、系統的清洗中都(dōu)有可(kě)能留下(xià)或多或(huò)少不幹淨的雜物(如焊渣(zhā)、鐵屑等),它們流經調節閥時,容易把軟密封閥(fá)座(zuò)或閥芯劃傷,使洩漏量增加,密封的可靠性差。所以,選(xuǎn)擇軟密封結構必須考慮介質的清潔和投運前嚴格沖洗(xǐ)管道。

(2)硬密封(fēng)

硬密封再(zài)堆焊耐磨合金等是切斷閥的最佳(jiā)選擇。這種(zhǒng)方式在考慮密封性的同時也考慮了使用壽命和(hé)可靠(kào)性,雖然出廠(chǎng)指标(biāo)隻有10-6~10-8,達不到(dào)軟密封零洩漏的效(xiào)果,但足(zú)以滿足嚴密切斷的要求,而且它經久耐用(yòng),從經濟的角度考慮更合算。

四、密封可靠性的考慮

(1)軟密(mì)封,切斷效果好,但不适宜(yí)用于含顆粒介質,一(yī)旦劃(huà)傷,洩漏會急劇增加。因此(cǐ),條件允(yǔn)許時盡量選用硬密封。全功能超輕型閥硬密(mì)封可達(dá)10-7~10-8,三偏心蝶閥可達零洩漏。

(2)對密(mì)封耐磨性的考慮:除(chú)選硬密封外,對洩漏要求10-6以上的切(qiē)斷型(xíng)調節閥,應該(或者說必須)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐沖蝕、耐劃傷的能力,提高閥的壽命。

(3)對高溫介質的切斷調節閥在室溫下組裝的,在高(gāo)溫下工作,溫度變化幾百度。熱膨脹會改變裝配時建立的密(mì)封比壓。過緊,密封面會卡住,運動時會嚴重擦傷,拉(lā)傷;過(guò)松,密封壓不夠,兩種情況洩漏都會急劇增加。解決(jué)的最好辦法是用彈性閥座來(lái)吸收(shōu)這一變化造成的差異。通常有三種(zhǒng)彈性方案:①彈簧式;②薄片式(shì)柔性金屬(shǔ)環;③剛柔相濟的彈性閥座。後者最好,即有柔性克服熱(rè)膨脹,又(yòu)有剛度(dù)并(bìng)堆耐磨合金來提高耐磨面的可靠性。

(4)對含顆粒的沖蝕介質,要考慮閥芯避讓開高(gāo)速介質的直接沖蝕。直(zhí)行程(chéng)閥、蝶閥都不具備這一功能,而全功能(néng)超(chāo)輕型閥偏心旋轉具有這一特(tè)點。遇此,應選後二種閥。

(5)對于硬密(mì)封,必須有足夠的(de)硬度差,同一硬(yìng)度材料“互不相(xiàng)讓”,容易擦傷。

(6)對所配執行機構應增大(dà)推力和剛度,使之動作(zuò)自如(rú)。

五、切斷閥主要閥型

按上述分析,切斷閥的主(zhǔ)要閥(fá)型如下,選擇切斷閥應綜(zōng)合考慮(lǜ)洩漏率、介質種類、介質溫度、流(liú)量系數等各種參(cān)數和性價比。在(zài)如下(xià)優選秩序中,先考慮硬密(mì)封,再考(kǎo)慮軟密封。

(1)全功能超輕型調節閥

(2)三偏心金屬硬密封蝶閥

(3)雙偏心球面(miàn)密封蝶閥

(4)球閥(軟密封球閥(fá)及硬密封球閥)

(5)偏心旋轉(zhuǎn)閥

(6)單座閥

(7)單座套(tào)筒(tǒng)閥

六、“高、大”切斷(duàn)閥選擇

高溫、高壓、大壓(yā)差(chà)、大口徑切斷是一個比較普遍的難題,主要(yào)原因是缺少同時具有允許壓差大、切斷好、耐高溫膨脹卡的閥,如(rú)高壓蒸汽調節與切斷,因壓(yā)差大(dà)(1~3MPa或更大),口徑大(DN200~300),不得不采用平衡式的雙密封結構(如雙座閥或雙密封套筒閥),經特殊處理(lǐ),洩漏率(lǜ)可達10-4,全功能超輕型調節閥綜合性能好,可(kě)較好的解決這一難題,洩漏率(lǜ)可達10-6~10-7以上(shàng)。

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