優化設計選型
能否將閥門泄漏的(de)程度降到最低、使用壽命達到(dào)最長,取決(jué)於閥門設計選型是否合理、密封形式的選用、閥門的產(chǎn)品質量、安裝施工及生產操作是否合乎規範等,而且(qiě)很大程度上是取決於閥門設計(jì)選型的優化。
閥門設計選型的優化,牽涉到閥門形式的選擇、閥門本身的設計及製(zhì)造、閥門材料的(de)選用等多方麵的(de)問題。選擇閥門形式時,要從工藝條件的要求和(hé)設計規範的(de)要求等角度進行全麵優化考慮。閥門的用途、介質的溫度、壓力、流速、壓降以及介質的腐蝕性(xìng)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)擇製造閥門所使用的(de)材料。
根據施工和(hé)實際操作經驗,閥門的選(xuǎn)用(yòng)除了滿足有關工藝要求、設計規範外,還應充分考(kǎo)慮各種具體情況,使(shǐ)其盡可能與操作(zuò)條件相匹配,最大限度地滿足使用要求。
對(duì)於液體、氣體(tǐ)或兩相流(liú)體,使用閘閥(fá)或截止閥(fá)與使用球閥相比,其效果會有明顯的不同(tóng)。球閥的氣密(mì)性優於閘閥和截止閥,開啟和關閉的速度也要迅速得多,但使用溫度範(fàn)圍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(zhá)閥和截止閥在高溫情(qíng)況下的性能比較(jiào)穩定。球閥的壓力損失(shī)比閘閥和截止閥要小,相比之(zhī)下截止閥的壓力損(sǔn)失比閘閥的壓力損失要大(dà)一些,這是由閥門內在的構造(zào)形式所決定的。對於不同的物料流速及(jí)調節流量的(de)效果,使用(yòng)不同類型的閥(fá)門其效果也會大不一樣(yàng)。高速(sù)流(liú)的情況下一般不(bú)宜使用截止(zhǐ)閥,因為在高速流的情況下(xià)截止閥的壓力損失最大,但截(jié)止閥對流量的調節作用卻比閘閥和球閥要好得多。
在選擇(zé)閥門(mén)類型時,還要根據(jù)介質的溫度(dù)和(hé)腐蝕性考慮製造閥門所使用的材料。閥門所(suǒ)使用的材料必須滿足閥門工作點的工藝條件的要求。根據工(gōng)作點的工藝要求,合理地選用閥芯和閥體的材料,可以延長(zhǎng)閥門的使用壽命而不必大幅度增加費用。單純地追求高等(děng)級的材質隻會造成材(cái)料的無謂浪費(fèi)。
填料函泄漏對策
由於閥門填料函密封的泄(xiè)漏,以及閥體連(lián)接部位密封(fēng)的泄漏(lòu),是造成閥門外漏的關鍵所(suǒ)在,所(suǒ)以需要特別(bié)重視。
傳統的軟質填料密封,是靠(kào)填料壓蓋的軸向壓力,使之在閥杆與填料以及填料與填料箱側壁之間,產(chǎn)生一定的徑向接觸(chù)應力而達到密封的。
因此,壓蓋的軸向(xiàng)力必須相當大,這就造成填料與閥杆之間(jiān)摩擦轉矩增大(dà)、磨損增加、軟質密(mì)封(fēng)填料磨(mó)損快,因而須經常擰緊壓蓋螺栓或更換填料,才能保證較好的密封效(xiào)果。
采用合適的(de)填料密封及填料密封組合,可提高閥門使用的可靠性,延長(zhǎng)使用壽命。如柔性石墨(mò)環填料的組合使用,比(bǐ)隻用柔性石墨環填料的密封效果好(hǎo)。目前在國內采用單一柔性石墨環填料(liào)的情況比較(jiào)多;而在國(guó)外,采用柔性石(shí)墨環填料組合的使用方(fāng)法(fǎ)已開始流行,並(bìng)且取得了良好的效果。
消除閥體連接部位的(de)泄漏(lòu)
閥體連(lián)接部位密封,就其(qí)密封性質而言(yán)屬於靜密封,其應滿足下列要求:
(1)能適應溫度和壓力的急劇變化;
(2)多次拆卸(xiè)而不損壞密(mì)封元(yuán)件;
(3)結構簡單、緊湊,金屬消耗量少;
(4)對振動和(hé)衝擊載荷(hé)不敏感;
(5)能滿(mǎn)足各(gè)種工作介質(zhì)的使用要求。
閥體的連接部位,通常采用樺槽式或凹凸式平墊片密封,近年來,“O”形密封圈密封,也(yě)獲得了廣泛的應用(yòng)。
禪槽式平墊片(piàn)密封(fēng),是將(jiāng)平墊片(piàn)安裝在封閉槽中,這(zhè)種結構在密封麵上,可產生很高的密封比壓(yā),通常遠遠超過墊片材料的屈服極限,從而保證了可靠的密封性。其適用於壓力大於等於4.0MPa的中高壓閥門。這種密封結構的缺點是:當拆卸(xiè)閥門時,墊片難於從密封槽中(zhōng)取出,如果硬性取出,往(wǎng)往會將墊片損壞。
凹凸式平墊(diàn)片密封,是將平(píng)墊片安裝在凹凸(tū)麵法蘭的密(mì)封麵上,與樟槽式平墊片密封結(jié)構相比,具有以下優點:
(1)拆卸閥門時,墊片容易取出;(2)由於密封槽(cáo)呈階梯狀,因此加工工藝性能較好。
平墊片的材料,根據(jù)工藝(yì)參數和流體(tǐ)性質,可選用鋁、紫銅、1Cr18Ni9Ti和橡膠石(shí)棉板等。氟塑料也是常用(yòng)的墊片密封材料,但由於其具有冷流性,如果密封結構(gòu)設計不當,將導致不良後果。
“O”形密(mì)封圈,其結構簡單,製造方便,隻要密封結構設計合理,裝配後(hòu)就能產生足(zú)夠的徑向擠壓變形,可不必軸向加載即可達到密封,因(yīn)此,將其用作(zuò)法蘭連接密封,可以減小法(fǎ)蘭的結構尺寸,從而減輕閥門的重(chóng)量。
對於低壓小通(tōng)徑閥門,為減小閥體結構尺寸和重量,閥(fá)體一般采用內螺紋(wén)連接,而連接處的密封元件也可采用(yòng)平墊片或“O”形密封圈。
閥杆泄漏對策
閥杆是(shì)閥門中重要(yào)的受力零部件(jiàn),閥杆材料必(bì)須具(jù)有足(zú)夠的強度和韌性,能(néng)耐介質、大氣及填料的腐蝕,耐擦傷(shāng),工藝性能好。為(wéi)了提高(gāo)閥杆表(biǎo)麵耐腐蝕、耐磨(mó)損的性能(néng),一(yī)般應對其表麵進行強化處(chù)理。
目(mù)前(qián),製造閥杆的材料,國內大部分使用(yòng)馬氏體不鏽(xiù)鋼,但這種不鏽鋼耐(nài)縫隙腐蝕能力較弱,這是由於酸性物質的作用,使閥杆表麵的(de)鈍化膜破壞(huài)而產生的局部腐蝕,因此采用奧氏體-鐵素(sù)體雙相不鏽鋼,可以增(zēng)強(qiáng)閥(fá)杆耐縫隙腐蝕的能力,從而使閥杆(gǎn)處的泄漏得到有效的控製。
在石化工業生產中閥門的泄漏是不容忽視的問題,它(tā)對(duì)生產的(de)經濟性、安全性以及對環境(jìng)都會帶來重(chóng)大的影響。消除閥門泄漏的關鍵在於(yú)優化閥門結構的設計,根據(jù)不同的(de)工藝條件合理選(xuǎn)擇閥門的材(cái)料,提高(gāo)閥門在生(shēng)產過程中的質量控製(zhì)水平,以及根據工藝操作係統優化閥門的選型。隨著科(kē)學技術的進步,特別是新材料的出現,一些新結構的閥門已投入使用,它們性能好、壽(shòu)命長(zhǎng),可滿足(zú)生產(chǎn)發展的需要。
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