優化設計選型
能否將閥門泄漏的程度降到最低、使用壽命達到最長,取決於(yú)閥門設計選型是否合(hé)理、密封形式(shì)的選用、閥門的產(chǎn)品質量、安裝施(shī)工及生產操作是否合乎規範等,而且很(hěn)大程度上(shàng)是取決於閥門設計選型的優化。
閥門設計(jì)選型的優化,牽涉到閥(fá)門形式的選擇、閥門本身的設計及製造、閥門材料的選用等多方麵的問題。選擇閥門形式時,要從工藝條件的要求和設計規範的要求等角度進行全麵優化考慮。閥門的用途、介質的溫(wēn)度、壓(yā)力、流速、壓降以及介質的腐蝕性等,都直接影響到閥門的選型,還要根據介質的溫度和腐蝕性,選(xuǎn)擇製(zhì)造閥門所使用的材料。
根據施工和實際操作經(jīng)驗,閥(fá)門的選用除了滿足有關工藝要求、設計(jì)規範外(wài),還應充分考慮(lǜ)各(gè)種具體情況,使其盡可能與操作條件相匹(pǐ)配,最大限度地滿足使用要求。
對於液體、氣體或兩相流體,使用閘閥或截止閥與使用球(qiú)閥相比,其效果會有明顯的不同。球閥的氣密性優(yōu)於閘閥和截止閥,開啟和關閉的速度也要迅速得多,但使用溫度範圍(wéi)卻大大小於閘閥和截止(zhǐ)閥。
一般情況下,大多數球閥都不能在高溫下使用。而閘閥和截止閥(fá)在高溫情況下的性能(néng)比較(jiào)穩定。球閥的壓力損失比閘閥和截(jié)止閥要小,相比之下截止(zhǐ)閥的壓力損失比閘閥的壓力(lì)損失要大一些,這是由閥門內在的構造形式所決定的。對於不同的物料流速及調節流量的效果,使用不同類型的閥門其效果也會大不一樣。高速(sù)流(liú)的情況下一般不宜(yí)使用截止閥,因為在高速流的情況下截止(zhǐ)閥的壓力損(sǔn)失最大,但截止閥對流量的調節作用卻(què)比閘閥和球(qiú)閥要好得多。
在選擇閥門類型時,還要根據(jù)介質的溫度和腐蝕性(xìng)考(kǎo)慮製造閥(fá)門所使用的材料(liào)。閥門所使用(yòng)的材料必須滿足閥門工作點的工藝條件的要求。根據工作點的工藝要求,合理地選用閥芯和閥(fá)體的材料(liào),可以延長閥門(mén)的使用壽命而不必大幅度增加(jiā)費用。單純地追(zhuī)求高等級的材質隻會造成材料的無謂浪費。
填料函泄漏對策
由於閥門填料(liào)函密封的泄漏,以及閥體連接部位密封(fēng)的泄漏,是造成閥門外漏(lòu)的關鍵所在,所(suǒ)以需要特別重視。
傳統的軟質填料密封,是靠填料壓蓋的軸向壓力,使之在閥杆與填料以及填(tián)料與填料箱側壁之間,產生(shēng)一定的徑向接觸(chù)應力而達到密封(fēng)的。
因此,壓蓋的軸(zhóu)向力必(bì)須相當(dāng)大(dà),這就造成填料(liào)與閥杆(gǎn)之間摩擦(cā)轉矩增大、磨損增加、軟質密(mì)封填料磨損快,因而須經常(cháng)擰緊壓蓋螺栓或(huò)更換填料,才能保證較好的密封效果。
采用合適的填料密封及填料密封組合,可提高閥(fá)門使用的可靠性,延長使用壽命。如柔性石墨環填料(liào)的組(zǔ)合使用(yòng),比隻用柔性石墨(mò)環填料的密(mì)封效果好。目前在(zài)國內采用單一柔性石墨環填料的情況比(bǐ)較多;而在國外,采用柔性石墨環填料組合的使用方法(fǎ)已(yǐ)開始流(liú)行,並且取得了良好的效果。
消除閥體連接部位的泄漏
閥體(tǐ)連接部位密封,就其密封性質而言(yán)屬於靜密封,其應滿足下列要(yào)求:
(1)能(néng)適應溫度和(hé)壓力的急劇變化;
(2)多次(cì)拆卸而不損壞密封元件;
(3)結構簡(jiǎn)單、緊湊,金屬消耗量(liàng)少(shǎo);
(4)對振動和(hé)衝擊載荷不敏感;
(5)能滿足(zú)各種工作介質的使用要求。
閥(fá)體(tǐ)的連接部位,通常采用樺槽式或凹凸式平墊片密封,近年來,“O”形(xíng)密(mì)封圈密封,也獲得了廣泛的應用。
禪槽式平墊片(piàn)密封,是(shì)將平(píng)墊片安裝在封閉(bì)槽中,這種結構在密封麵上,可產生(shēng)很高的密封比壓,通常遠遠超過墊片材料的屈(qū)服極限(xiàn),從而保證了可(kě)靠的(de)密封性。其適用於壓力大於等於4.0MPa的(de)中高壓閥門。這種(zhǒng)密封結構的缺點是:當拆卸閥門時,墊片難於從密封槽中取出,如果(guǒ)硬性取出(chū),往往(wǎng)會將(jiāng)墊片損壞。
凹凸式平墊片密封,是將平墊片安裝在凹凸麵法蘭的密封麵上,與樟槽式平墊片(piàn)密封結構相(xiàng)比,具有(yǒu)以下優點:
(1)拆卸閥門時,墊片(piàn)容易取出;(2)由於密封槽呈階梯狀(zhuàng),因此加工工藝性能較好。
平墊(diàn)片的材料,根據工藝(yì)參數和流體性質,可選用鋁、紫(zǐ)銅(tóng)、1Cr18Ni9Ti和橡(xiàng)膠石棉(mián)板等。氟塑(sù)料也是常用的墊片密封(fēng)材料,但由於其具有冷流性,如果密封結構設計不當,將導致不良(liáng)後果。
“O”形密封(fēng)圈,其結構簡單,製造方便,隻要密封結(jié)構設計合(hé)理,裝(zhuāng)配後就能產生足夠的徑向擠壓變形(xíng),可不(bú)必軸向加載(zǎi)即可達到密封,因此,將其用作法蘭連接密封,可以減小法蘭的結構尺(chǐ)寸,從而減輕閥門的重(chóng)量。
對於低壓小通徑閥門,為減小閥體結構尺寸(cùn)和重量,閥體一般(bān)采用內螺紋連接,而連接處的密封(fēng)元件也可采用平墊(diàn)片或“O”形密封圈。
閥杆泄漏對策
閥杆是閥門中重要的受(shòu)力零部件,閥杆材(cái)料(liào)必須具有足夠的強度和韌性,能耐介質、大氣及填料的腐蝕,耐擦傷,工藝性(xìng)能(néng)好。為了(le)提高閥杆表麵耐腐蝕、耐(nài)磨損(sǔn)的性(xìng)能,一般應對其表(biǎo)麵進行強化處理。
目前,製造(zào)閥杆的材料,國內大部分使用(yòng)馬氏體不鏽鋼,但這種不鏽鋼耐縫隙腐蝕能力較弱,這是由於酸性物質的作用,使(shǐ)閥杆表麵的鈍化膜破壞而(ér)產生的局部腐(fǔ)蝕,因此采用奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼,可以增強閥杆耐(nài)縫隙(xì)腐蝕的(de)能力,從(cóng)而使閥杆處(chù)的泄漏得到有效的控製。
在石(shí)化工業生產中閥門的泄漏是不容忽(hū)視的問題(tí),它(tā)對生產的經濟性(xìng)、安全(quán)性以(yǐ)及對環境都會(huì)帶來重大的影響(xiǎng)。消除閥門泄(xiè)漏的關鍵在於優化閥門(mén)結構的設計,根據不同的工(gōng)藝條件(jiàn)合理選擇閥門的材(cái)料,提高閥門在生產過程中的質量(liàng)控製水平,以及根據工藝操(cāo)作係統優化閥門的選型。隨著科學技術的進步,特別是新(xīn)材料的出現,一些新結構的閥門已投入使用,它們性能好、壽命長,可(kě)滿足生產發展的需(xū)要。
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