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空分配套主要閥門概述

  • 發(fā)布日期:2014-08-23      瀏覽次數(shù):1877
    •                            空分配套主要閥門概述

                                 上海申弘閥門有限公司
          閥門是流體管路的控制裝置,其基本功能是接通或切斷管路介質(zhì)的流通,改變介質(zhì)的流通,改變介質(zhì)的流動方向,調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量,保護管路的設備的正常運行。閥門類型:大型空分設備配套的閥門種類很多以工作溫度來分類有常溫型、低溫型和高溫型。普通型閥門有常上海申弘閥門有限公司主營閥門有:減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥保溫閥、低溫閥、球閥截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。等使用溫度在0一1000C,常用于空分冷箱外各系統(tǒng)中。如預冷系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、壓氧、壓氮系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等。


      蝶閥
      蝶閥是指關閉件(閥瓣)為圓盤,圍繞閥座內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)來達到開啟與關閉的一種閥,在管道上主要作用切斷和節(jié)流用。
      蝶閥具有以下優(yōu)點
      1.  體積小,重量輕。與相同壓力級和同樣口徑的閘閥相比,它均可減輕約30~50%。
      2.  結(jié)構簡單,開閉迅速。蝶閥的零件少,結(jié)構緊湊,開閉只需將閥瓣旋轉(zhuǎn)90°即可。
      3.  調(diào)節(jié)和密封性能良好。蝶閥可以實現(xiàn)分級控制流量,調(diào)節(jié)性能好。
      4.  流體阻力和操作力矩小。根據(jù)對蝶閥所作的流阻試驗證明,蝶閥的流阻小于其它類型的閥門。操作力矩小是由于閥瓣處于近似平衡狀態(tài),這樣就可以用相當小的力量去開啟。
      分子篩切換蝶閥  
              公司生產(chǎn)空分配套的各種系列切換蝶閥,以其的產(chǎn)品質(zhì)量廣泛用于空分中的分子篩系統(tǒng)。其中100D系列切換蝶閥80年代中期就曾榮獲原機械工業(yè)部產(chǎn)品獎,并經(jīng)過技術的不斷改進,至今仍不衰。 5萬-6萬等級配套的分子篩切換和空冷系統(tǒng)大管道設計為DN1000-1200, 分子篩切換系統(tǒng)配套蝶閥的特點:密封性好、使用壽命長、動作反饋準確。調(diào)節(jié)蝶閥是在切換蝶閥的基礎上增加調(diào)節(jié)型裝置。目前杭氧工裝已具備生產(chǎn)口徑≤DN1400蝶閥的能力。
      公稱壓力: PN6~10
      溫度:-20℃~+200℃
      產(chǎn)品特點
         密封性能好、雙向性好、開啟靈活、可靠性高(疲勞試驗≥6×104次);
      執(zhí)行標準
      JB/T7550-94       《空氣分離設備用切換蝶閥》
      GB/T13927-92    《通用閥門壓力試驗》
      GB/T12238-1989《通用閥門法蘭和對夾連接蝶閥》
      HTA4508-97   《閥門裝配與試驗通用技術條件》
      動作機理
          結(jié)構為臥式、齒軸、齒條活塞傳遞形式,運動方式、平穩(wěn)(原為曲柄連桿式)。密封機理采用自密封形式,當閥瓣開啟時主密封圈與閥體O型槽處于騰空狀態(tài),有一定的空隙,(如圖1)當閥瓣關閉時,閥瓣與主密封圈間有一定的過盈量,這一定的過盈量壓迫主密封圈變形,使得主密封圈向三個方向脹開,當氣壓壓至主密封圈把主密封緊緊貼至閥瓣與閥體,從而達到比較好的的密封效果;當閥瓣開啟時主密封圈的彈性作用又恢復原狀,完成一個動作周期。閥體O形槽與主密封圈應設有一定的間隙,避免閥瓣開啟、關閉時造成硬碰硬摩擦,可保證其有較長的壽命。閥瓣采用兩耳形式,以增加它的流通能力。


         低溫蝶閥
      用于空分中的分餾塔等系統(tǒng)
      驅(qū)動型式有手動、氣動
      其密封形式有間隙型、密封型等。
      公稱通徑為DN50~DN800mm
      公稱壓力為0.6~6.4Mpa.
      適用溫度為-196℃~+80℃(低溫型)
      特點:閥體本部采用鋁合金等特殊材質(zhì),并且設計合適的保溫長度,確保產(chǎn)品低溫下的使用性能。驅(qū)動裝置采用蝸輪蝸桿手動機構或KOSO氣動執(zhí)行機構??筛鶕?jù)用戶要求特殊設計,以滿足用戶的特殊使用要求。
         三偏心蝶閥
      結(jié)構及原理:蝶閥的三偏心結(jié)構密封副型式為圓錐斜切錐面型,其蝶板為圓錐斜切而得,圓錐半錐角為β。三個偏心分別為:蝶板回轉(zhuǎn)中心(軸心)相對于蝶板中面偏心a 、蝶板回轉(zhuǎn)中心(軸心)相對于流道中心的徑向偏心e 以及圓錐軸線相對于流道中心線的角度偏心γ。結(jié)構設計原理如圖所示。
      結(jié)構設計原理圖
      1、蝶板回轉(zhuǎn)中心(軸心)相對于蝶板中面偏心 a ;
      2、蝶板回轉(zhuǎn)中心相對于流道中心的徑向偏心e ;
      3、圓錐軸線相對于流道中心線的角度偏心γ。
      通常蝶閥為單偏心或雙偏心結(jié)構,單偏心結(jié)構是設計時將閥門軸中心線偏離密封面中心線,即形成了單偏心結(jié)構(109D系列及710E系列);雙偏心結(jié)構是設計將單偏心結(jié)構中的閥門軸中心線再偏離閥體中心線,即形成了雙偏心結(jié)構。三偏心是在兩偏心的基礎上增加了第三個偏心——斜錐.
      這一*的偏心組合不僅利用了原有的凸輪效應,而且*消除了90°行程中閥座與密封面之間的全部磨擦,消除了磨損而引起的泄漏 ;還優(yōu)化了閥座與密封圈之間的接觸特性,密封圈與閥座接觸面是“錐中錐”結(jié)構,兩者接觸角產(chǎn)生“楔形效應”,達到較好的密封效果;閥門的接觸角大于鎖定錐度范圍,從幾何形狀上排除了卡死的可能,從而確保閥門開關所需扭矩在閥門使用年限內(nèi)不會產(chǎn)生很大的變化。
      三偏心結(jié)構特點 

      扭矩密封確保閥門持續(xù)的雙向密封特性;
      通過一個*的三偏心原理實現(xiàn)90°回轉(zhuǎn)無磨擦設計,它消除了閥門90°旋轉(zhuǎn)閥座與密封圈之間的磨擦;
      一體式硬面閥座可以滿足多種工況使用,壽命長、維修少;
      采用平面軸承,強度好、壽命長,減少磨擦力矩.填料采用四氟石棉填料,可靠性強;
      硬面閥座確保閥門在各種惡劣工況(高溫、低溫)下耐用且密封可靠
      閥瓣密封圈采用雙相不銹鋼材質(zhì),閥體密封面堆焊司太萊合金,抗磨蝕能力強。
      適用場合
      膨脹機進出口、液體泵進出口;
      高壓差場合、切換系統(tǒng)。


      截止閥
      截止閥是指關閉件(閥瓣)沿閥座中心線移動的閥門,在管道上主要作切斷用 。
      它有以下優(yōu)點:
      ★開閉過程中,密封面間的磨擦力比閘閥小、耐磨。
      ★開啟高度小。
      ★通常只有一個密封面,制造工藝性好,亦便于維修。
          公司生產(chǎn)空分配套的各種系列截止(節(jié)流)閥,以其的產(chǎn)品質(zhì)量廣泛用于空分中的空冷、分子篩純化、分餾塔、變壓吸附等系統(tǒng),型式有直通、角式。公稱通徑為DN4~DN600mm,公稱壓力為0.6~25Mpa.根據(jù)零件選材的不同,適用溫度為-196℃~+80℃(低溫型)、-20℃~+80℃(常溫型)。其中冷箱內(nèi)配套的低溫閥是公司產(chǎn)品的主導產(chǎn)品。并可根據(jù)用戶要求特殊設計,以滿足用戶的特殊使用要求。
      一、低溫截止閥
            1. 這里著重介紹用于空分分餾塔內(nèi)的低溫冷閥(又稱冷閥)。
          空分設備分餾塔中管道大都采用鋁材管道,由于空分的大型化,同樣對配套的低溫截止閥也提出了大口徑的要求。為其配套的鋁合金制低溫截止閥是公司產(chǎn)品的一大特點。公司目前具有生產(chǎn)DN≤600鋁合金制低溫截止閥的能力。
              產(chǎn)品特點:無可見泄漏、性能可靠、維修方便
              結(jié)構特點:采用雙閥瓣結(jié)構。由于口徑的增大,勢必產(chǎn)生較大的密封力矩,閥桿承受較大的軸向力,采用雙閥瓣可避免閥門結(jié)構過于龐大,還可減小手輪直徑,使得閥門開啟關閉更容易。再者,采用雙閥瓣結(jié)構,介質(zhì)流向是由閥瓣上方流向下方,在介質(zhì)壓力的作用下,閥門關閉更可靠,金屬密封達到無可見泄漏。結(jié)構上另一特點是使用現(xiàn)場可抽芯維修。因為冷箱內(nèi)充灌珠光砂等保溫材料,維修閥門和更換備件應盡可能避免耙珠光砂,所以除性能可靠外,維修方便是冷箱內(nèi)低溫截止閥的一個重要特點,在設計中應充分考慮閥門可抽芯維修。閥體部分鋁合金材質(zhì),為提高密封面硬度,采用分離式閥座,閥體的密封圈經(jīng)陽極氧化、液氮浸泡后用冷套方式壓入。  
          閥桿的導向套采用無油潤滑Du軸承,既可增加導向精度,使閥桿上下運動更可靠,又能給維修帶來方便。
          冷箱上大閥門還有一特點是其與冷箱的連接是非剛性的,而是浮動性的,這樣便于閥門在冷箱內(nèi)與管道的連接和工作中低溫帶來的管道變形補償。所以在填料函上法蘭部位配有浮動套結(jié)構。
      2.并聯(lián)流程閥門的安裝
      在上述流程中,往往用到設備一用一備并聯(lián)使用流程。該流程使用閥的特點是一臺設備停時,其進出口閥均關閉,對于該出口閥來說,主要是防止反向氣流倒竄,因而該閥位號往往是畫反裝符號。但閥門結(jié)構不同,閥的安裝是不同的。應該注意的問題:
      1)      對于大口徑(例:250JJ400A~600)與高壓(例:650JJ100~300)截止閥來說,閥本身是雙閥瓣結(jié)構,流向是側(cè)進底出,因而在該出口位置,合理安裝應使反向氣流從閥門側(cè)進底出。
      2)   對于單閥瓣結(jié)構的閥門來說,合理安裝是應使反向氣流從底進側(cè)出。起到密封同時還可以避免填料處跑冷。但應注意的是:251JJ350與151JJ400這兩只閥,閥瓣是單閥瓣,但由于閥桿強度安全系數(shù)不夠,往往在0.5Mpa壓差以上會出現(xiàn)密封不穩(wěn)定現(xiàn)象。所以這兩只閥合理安裝應使反向氣流從閥門側(cè)進底出。
      3.目前開發(fā)的幾種高壓低溫截止閥;

      執(zhí)行標準
      JB/9081-97 《空氣分離設備用低溫截止閥和節(jié)流閥》
      GB/T13927-92《通用閥門 壓力試驗》
      JB/T7749-1995《低溫閥門技術條件》
      HTA4508-97《閥門裝配與試驗通用技術條件》
      .安全閥
               安全閥是為了防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值起安全作用的閥門。當工作壓力超過規(guī)定數(shù)值時,閥門便自動開啟,排放多余介質(zhì),而當壓力恢復到原來數(shù)值時,又自動關閉。
           公司生產(chǎn)空分配套的各種系列安全閥,是空分設備中*的一種安全保護裝置。安全閥在彈簧選材及工藝上均作特殊處理,從而保證低溫下性能可靠。尤其分餾塔上塔使用的大口徑低溫安全閥(DN300-DN400),采用先導式結(jié)構,解決了低溫常態(tài)下大口徑起跳的難題。
          公司生產(chǎn)安全閥有全啟式、微啟式等多種型式,公稱通徑為DN4~DN400mm,公稱壓力為0.6~25Mpa.根據(jù)零件選材的不同,適用溫度為-196℃~+80℃(低溫型)、-20℃~+80℃(常溫型)。 并可根據(jù)用戶要求特殊設計,以滿足用戶的特殊使用要求。


      先導式安全閥
      作用原理:
      先導式安全閥分為主閥和導閥兩部分,主閥的進口端引出一根先導氣源控制管,通過一只三通L型球閥與導閥的進口端A處相通,當容器或管道內(nèi)的壓力升高超過規(guī)定值時,導閥活塞壓縮小彈簧,帶動小閥芯上移,超壓氣體進入主閥活塞腔,壓縮大彈簧,使活塞推桿(大閥瓣)下移,從而打開主閥,超壓氣體得以全量排放。當容器或管道中的壓力降到正常工況壓力時,導閥活塞腔內(nèi)的壓力隨之也降低,活塞受彈簧反向作用,關閉導閥切斷進入主閥活塞腔內(nèi)的氣源,此時操作人員可以打開緊急開啟裝置中的(見圖一)電磁閥(2),加速降低活塞腔內(nèi)的壓力,同時在彈簧的反作用力下使主閥快速回座,當容器和管道進入正常工況后,關閉電磁閥(2),完成一次超壓排放過程。如不打開電磁閥(2),回座時間會很長。
      為防止自動控制系統(tǒng)(先導)失靈,本閥特設計一組緊急開啟裝置(見下圖),當自控裝置失靈報警后,操作人員應立即打開緊急開啟裝置中的電磁閥(1),使儀表空氣(壓力≥整定壓力)直接進入主閥的活塞腔,迅速打開主閥達到全量排放,當工作壓力進入正常工況后,關閉電磁閥(1)打開電磁閥(2),使主閥快速回座,后再關閉電磁閥(2)。
      安全閥的常用術語
      ① 開啟壓力——當介質(zhì)壓力上升到安全閥安裝時調(diào)整好的預定壓力時,閥瓣便自行開啟,介質(zhì)明顯地急速噴出,此時閥門進口處的壓力稱為開啟壓力,以Ps  MPa表示。
      ② 排放壓力——閥瓣開啟后,如設備中介質(zhì)壓力繼續(xù)上升,當達到設備允許的高壓力時,閥瓣應全開,排出額定的排量,這時閥門進口處的壓力稱為排放壓力,以Pd MPa表示。
      ③ 關閉壓力——安全閥開啟,排除了部分介質(zhì)后,設備中的壓力逐漸降低,當壓力降到小于設備工作壓力的預定值時,閥瓣關閉,開啟高度為零,介質(zhì)停止流出,這是閥進口處的壓力稱為關閉壓力,又稱回座壓力,以PK MPa表示。
      安全閥的常用術語
      ④ 工作壓力——設備正常工作時的介質(zhì)壓力,稱為安全閥的工作壓力,以Pg  MPa表示,此時,安全閥應處于密封狀態(tài),看不到有介質(zhì)在關閉件的密封面間泄出,也聽不到有漏氣聲,在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi),壓力表無降壓現(xiàn)象。
      ⑤ 排量——在排放壓力時,閥瓣處于全開狀態(tài),這時從閥出口處測得的介質(zhì)單位時間排出量,稱為閥的排量,以G表示,對于蒸汽常用kg/h或T/h為單位,對于氣體常用m3/min或kg/s為單位,對液體則用T/h或l/min為單位。
      調(diào)節(jié)閥
          調(diào)節(jié)閥是按照調(diào)節(jié)器所給信號的大小和方向,通過執(zhí)行機構來改變閥的開度以實現(xiàn)調(diào)節(jié)流體流量的調(diào)節(jié)機構。公司生產(chǎn)空分配套的各種精小型氣動系列調(diào)節(jié)閥,有單座和套筒型。公稱通徑為DN20~DN200mm,公稱壓力為1.6~4.0MPa。根據(jù)零件選材以及保溫長度的不同,適用溫度為-196℃~+80℃(低溫型)、-20℃~+80℃(常溫型)。 并可根據(jù)用戶要求特殊設計,以滿足用戶的特殊使用要求。
             1、調(diào)節(jié)閥的流量特性

      1)、線性:
      介質(zhì)的瞬時流量Q與閥芯的位移h成線性關系。(閥芯的總位移為H)dQ/dh=C   Q=c*h+Q0 (c為常數(shù),Q0為L=0時的流量,為Qmin)
      也就是說,流量的變化量與行程的變化量之比為常數(shù)。
      特點是:例如:C=10當閥門處于小開度時,流量不大(如5m3/h),此時行程增加1%,流量的變化量為10m3/h,想慢慢調(diào)整而慢不了,很難控制!當閥門處于大開度時,流量很大了(如100m3/h),此時行程再增加1%,流量的變化量還是10 m3/h,想快快不了。即:線性的調(diào)節(jié)閥在開度變化相同的情況下,顯然流量小時,流量的變化值相對較大,調(diào)節(jié)作用較強,易產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩;流量大時,流量的變化值相對較小,調(diào)節(jié)作用進行緩慢,不夠靈敏。
      2)、等百分比:
      介質(zhì)瞬時流量的變化率與閥芯位移的變化量之比為常數(shù)(dQ/Q)/dh=c  dQ/Q=c* dh 兩邊積分:lnQ=c*h+c1假設h=0時,流量Q=0,則C1=0
      當h=H時,大流量Q為常數(shù)QM則c= lnQM/HlnQ= (lnQM /H)*h  Q=e(lnQM /H)*h=(e lnQM)h/H=QMh/H
      所以等百分比特性也叫對數(shù)特性。
      特點是:例如:當閥門處于小開度時,流量不大(如5m3/h),此時行程增加1%,流量的變化量為0.05 m3/h,當閥門處于大開度時,流量很大了(如100m3/h),此時行程再增加1%,流量的變化量是1 m3/h,流量的變化始終是基于當時的瞬時流量的。即:等百分比的閥在開度變化相同時,流量變化的百分比總是相等的,閥的控制度在全行程范圍內(nèi)是不變的。相同規(guī)格的閥門在同一開度下,等百分比特性的閥通過的流量總是小于直線特性的閥,因此,等百分比特性閥的大開度往往比直線特性閥選得大一些。
      3)拋物線特性:
      dQ/dh=C(Q)1/2  
      4)快開特性:
      dQ/dh=f(h)
      一般很少選用。
      以上都是閥門的固有特性,只有在閥門前后的直管段足夠長的前提下才能得到這樣的調(diào)節(jié)性能。在實際的管系中,由于各種因素的影響,等百分比畸變?yōu)榫€性,而線性畸變?yōu)榭扉_。
      2、 調(diào)節(jié)閥口徑的選定

      1.  調(diào)節(jié)閥口徑計算選定的步驟
      1)  根據(jù)工藝要求,選定閥的型式、流向及流量特性,并決定流量系數(shù)KV的計算方法。
      2)  確定計算KV值的各項參數(shù)值,如閥前、后壓力,大、常用、小流量,閥前后壓差,密度以及其它輔助修正系數(shù)。
      3)   判別工況是阻塞流,還是非阻塞流,如為阻塞流工況,且流量較大,則應進行噪音預估計算;如為非阻塞流,一般可不進行噪音預估計算。
      4) 選定合適的KV值計算公式,計算大流量下閥的KV值,并圓整之。
      5) 按圓整的Kvmax值在所選閥型的標準系列中,找出與KV≥Kvmax/85%靠近的額定KV值,其對應的閥徑即為所選定閥的閥徑。與本文相關的論文有:油氣改革拉升閥門行業(yè)