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切斷閥在工業自動化(huà)中的應用和選擇

管理員 1597

  切斷閥是自動化系統中執行機構的(de)一種,由(yóu)多彈簧氣動薄膜執行機(jī)構或浮動式活塞執(zhí)行機構與調節閥組成,接收調(diào)節儀表的信号,控制工藝管道内流體的切斷、接通或切換。可(kě)廣泛地應用在石油、化(huà)工、冶金等工業生(shēng)産部門。在現場(chǎng)使(shǐ)用中,切(qiē)斷閥往往會出現切斷不(bú)好,洩漏大(dà)等故障。除因堵卡、允(yǔn)許壓差(chà)過小而被頂開等(děng)原因造(zào)成的洩漏增加外,絕大部分都是由于(yú)調節閥的(de)結構缺陷和選型不當造成的。  

一(yī)、結構型式的選擇(zé)

   雙密封類調節閥(fá)(如雙座閥、雙密封套筒閥等)主要(yào)的(de)缺點之一就是洩漏大。但上(shàng)世紀80年代(dài)以前,由(yóu)于當時較盛行套筒閥,然而,不少廠家卻在(zài)套筒閥上下了很大功夫以改(gǎi)進結構來降低洩漏量,使其演變成非常複雜的結構。于是(shì),這又帶來了許多(duō)不足:零件多、可靠性差、備件難、維護難、切斷效果不理想等等。實際上,這是設計思路都(dōu)陷入了誤區,與其在閥體的“心髒”内(nèi)作如此複雜的改(gǎi)動,倒不(bú)如通過外部調整來實現。因此(cǐ),應(yīng)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。此時,解決矛盾的重點(diǎn)轉化為介質對閥的不平衡力(lì)增大的問題,解決它僅需配強力活塞執行機構、加粗閥杆即(jí)可。這種通(tōng)過外部來解決的辦法顯然(rán)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(wèn)題。進入到九十年代,人們開始(shǐ)尋找結(jié)構更簡單、密封更可靠的切斷閥(fá)。這時(shí),發現角(jiǎo)行程閥比直行程閥(單(dān)座閥(fá)、套筒閥、閘(zhá)閥)更(gèng)具有優越性,于是産生了三偏心切斷蝶閥、全功能切斷(duàn)閥、硬密封切斷球閥。

二、密封面的選擇

(1)面對面密封:

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

(2)球面密封:

利用閥芯的球面轉動與固定的(de)閥座小錐面相切,它們之間為線(xiàn)接觸,這就比上述面(miàn)對面密封的效果好(hǎo)。華林公司推出(chū)的全功能超輕型閥、球面密封(fēng)蝶閥等就是采用這(zhè)一(yī)思路來制作(zuò)的,其洩漏率可達10-6~10-8,高性能的三偏心蝶閥可高達10-8,以至零洩漏。

三、密封材料的(de)選擇

(1)軟密封

除耐腐蝕的襯裡閥門外,一般的軟(ruǎn)密封閥指閥芯或閥座兩者之一采用非金(jīn)屬(shǔ)材料(主(zhǔ)要為聚四氟乙(yǐ)烯,還有橡膠等)的密封(fēng)形式的閥。軟(ruǎn)密封閥(fá)密封效果最佳,但(dàn)在管道(dào)安裝、系(xì)統的清洗中都(dōu)有可能留下或多或(huò)少不幹淨的雜物(如(rú)焊渣、鐵屑等),它們流經調節閥時,容(róng)易把軟密(mì)封閥座或(huò)閥芯劃傷(shāng),使洩漏量增加,密封(fēng)的可靠性差。所以,選(xuǎn)擇軟密封結構必須(xū)考慮介質的清(qīng)潔和投運前嚴格沖洗管(guǎn)道。

(2)硬密封(fēng)

硬密(mì)封再(zài)堆焊耐磨合金等是(shì)切斷閥的最佳選擇。這種方式在考慮密封性的同時也考(kǎo)慮了使用壽(shòu)命和可靠性,雖然出廠指标(biāo)隻有10-6~10-8,達不到(dào)軟密封零洩(xiè)漏的效果,但足以滿足嚴密切斷的要求(qiú),而且它經久耐用,從經濟的角度考慮(lǜ)更合算。

四、密封(fēng)可靠(kào)性的考慮

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

(2)對密封耐磨性的考慮:除選硬密封(fēng)外,對洩漏(lòu)要(yào)求10-6以上的切斷型調節閥,應該(或者說必(bì)須)堆焊耐磨合金以提高密封(fēng)的耐磨(mó)性、耐沖蝕、耐劃傷(shāng)的能力,提(tí)高閥的壽命。

(3)對高溫介質的切斷(duàn)調(diào)節閥在室溫下組(zǔ)裝的,在高溫下工作,溫度變化幾百度。熱(rè)膨脹會改變裝配時建立的密封比壓。過緊,密封面會卡住,運動時會嚴重擦傷,拉傷(shāng);過松,密封壓不夠(gòu),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(fá)座來吸收這一變化造成的差異。通常有(yǒu)三種彈性(xìng)方案:①彈(dàn)簧式;②薄片式柔性金屬(shǔ)環;③剛柔相濟的彈性閥(fá)座。後者最好(hǎo),即有柔性(xìng)克服熱膨脹,又有剛度并(bìng)堆耐磨合金來提(tí)高耐磨面的(de)可靠性。

(4)對含顆粒的(de)沖蝕介質,要考慮閥芯避讓開高速介(jiè)質的直接沖蝕。直(zhí)行程閥、蝶閥都不具備這一(yī)功能,而全功能超輕型閥偏心旋轉具(jù)有這(zhè)一特點。遇此,應選(xuǎn)後二種閥。

(5)對于硬密封,必須有足(zú)夠的(de)硬度差,同一硬度材料“互不相讓”,容易擦傷。

(6)對所配執行機構(gòu)應增大推(tuī)力和剛度,使之動作自如。

五、切斷閥主要閥型

按上述分析(xī),切斷閥的主要閥型如下,選擇切斷閥應綜合(hé)考慮洩(xiè)漏率、介質(zhì)種類(lèi)、介質溫度、流量系數等各種參數和性價比。在如下優選秩序中,先考慮硬密封,再考慮軟密封。

(1)全功(gōng)能(néng)超輕型調節閥

(2)三偏心金屬硬密封(fēng)蝶閥

(3)雙偏心球面密封蝶閥

(4)球閥(軟(ruǎn)密封球閥(fá)及硬密封球閥)

(5)偏心旋轉閥

(6)單座閥

(7)單座套筒閥

六、“高、大”切斷閥選擇

高溫、高壓(yā)、大壓(yā)差、大口徑切斷是一個(gè)比較普遍的難題,主要原因是缺少同時具有允許壓差大、切(qiē)斷好、耐高溫膨脹卡的閥,如高壓蒸(zhēng)汽調節與切斷,因壓(yā)差大(1~3MPa或更大),口徑大(DN200~300),不得不(bú)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,洩漏率可達10-4,全功能超輕型調(diào)節閥綜合性能好,可較好的解決這一難題(tí),洩漏率可達10-6~10-7以上(shàng)。

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