優化設計選型
能否(fǒu)將閥門泄漏的程度降到最低(dī)、使用壽命達到最長,取決於閥門設計選型(xíng)是否合理、密封形式的選用、閥門的產品質量(liàng)、安裝施工及生產(chǎn)操作是否合乎規範(fàn)等,而且很大程度上是取決於(yú)閥(fá)門設計選型的優化。
閥門設計(jì)選型(xíng)的優化,牽涉到閥門形式的選擇、閥門本身的設(shè)計及製造、閥門材料的選用等多方麵的問(wèn)題。選擇(zé)閥門形式時,要從工藝條件的要求和設計規範的要(yào)求等角(jiǎo)度進行(háng)全麵優化考慮。閥門的用途、介質的溫度、壓力(lì)、流速、壓降以及介質的(de)腐蝕性等,都直接影響(xiǎng)到閥(fá)門的選型,還要根據介(jiè)質的溫(wēn)度和腐蝕性(xìng),選擇製造(zào)閥門(mén)所使(shǐ)用的材料。
根(gēn)據施工(gōng)和實際操(cāo)作經驗(yàn),閥門(mén)的(de)選用除(chú)了滿(mǎn)足有(yǒu)關工藝(yì)要求、設計(jì)規範外,還應充分考慮各種具體情況,使(shǐ)其盡可能與操作條件相(xiàng)匹配,最大限度地滿足使用要求。
對於液體、氣(qì)體或兩相流體,使用閘閥或截止閥與使(shǐ)用球閥相比(bǐ),其效果會有明顯的不同。球(qiú)閥的氣密性優於閘閥和截止閥,開啟和關閉(bì)的速度也要(yào)迅(xùn)速得多(duō),但使用溫度(dù)範圍卻大大小於閘閥和截(jié)止閥。
一般情況下,大多數球閥都(dōu)不能在高(gāo)溫下使用。而閘閥和(hé)截止閥在高溫(wēn)情況下的(de)性(xìng)能(néng)比較穩定。球閥(fá)的壓力損失比閘閥和截止閥要小,相比之下截止閥的壓力(lì)損失(shī)比閘閥的壓力損失要大一些,這是由閥門內在的構造形式所決定的。對於不同的(de)物料流速(sù)及調節流量的效果,使用不同類型的閥(fá)門其效果也會大不一樣。高速流的情況下一(yī)般不宜使(shǐ)用截止閥,因為在高速流的情況下(xià)截止閥(fá)的壓力損失最大,但截止閥對流量(liàng)的調節作用卻比閘閥和(hé)球閥要好得多。
在(zài)選擇閥門類型時,還要根據(jù)介質(zhì)的溫(wēn)度和腐蝕性考慮製造閥門所使用的材料。閥門所使用的材料必須滿足閥門工作(zuò)點的工藝條件的要求。根據工作點的工藝要求(qiú),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(mìng)而不必大幅度增加費用。單純地追(zhuī)求高(gāo)等級的(de)材(cái)質隻會造成材料的無謂(wèi)浪(làng)費。
填料函泄漏對策
由於閥門填料函(hán)密(mì)封的泄漏,以及閥(fá)體(tǐ)連接部位密封的泄漏,是造成閥門外漏的關鍵所在,所以需(xū)要特別重視。
傳統的軟(ruǎn)質填料密封,是靠填料壓蓋的(de)軸向壓力,使之在閥杆與填料以(yǐ)及填料與填料箱側壁之間,產生一定的徑向接觸應力而達到密(mì)封的。
因(yīn)此,壓(yā)蓋的軸向力必(bì)須相(xiàng)當大,這就造成填料與閥杆之間摩擦(cā)轉矩增大、磨損增加、軟質密封(fēng)填料磨損快(kuài),因而須經常擰緊壓蓋螺(luó)栓(shuān)或更換填(tián)料,才能保證較好(hǎo)的密封效果。
采用合適的填料(liào)密封及填料密封組合,可提高(gāo)閥門使用的可靠性,延長使用壽命。如柔性石墨環填料的組合使用,比隻用柔性石墨環(huán)填料的密封效果好。目前在國(guó)內采用單一柔性石墨環填料的情況比較多;而在國外,采用柔性石墨環填(tián)料組合的使用方法已開始流行,並且取得了良好的效果。
消除閥體連接部位的(de)泄漏
閥體連接部位密封,就其密封性質而言屬(shǔ)於靜密封,其應滿足下列要求:
(1)能(néng)適應溫(wēn)度和壓力的急劇變(biàn)化(huà);
(2)多次拆(chāi)卸而不損壞密封元件;
(3)結構簡單、緊湊,金屬消耗量少;
(4)對振動和衝擊載荷不敏感;
(5)能滿足各(gè)種工作介質的使用要求。
閥體的連接部位,通常采用樺(huà)槽式或凹凸式平墊(diàn)片(piàn)密封,近年來,“O”形密封圈密封,也獲得了(le)廣泛的應用。
禪(chán)槽(cáo)式平墊片密封,是將平墊片安裝在封閉槽中,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(chāo)過墊(diàn)片(piàn)材料的屈服極限,從而(ér)保證了可靠的密封性。其適用於壓力大於等於4.0MPa的中高(gāo)壓閥門。這種密(mì)封結(jié)構的缺點是:當拆(chāi)卸閥門時,墊片難於從密封槽中取出,如果硬性(xìng)取出(chū),往往會將墊片損壞。
凹凸式平墊片(piàn)密封(fēng),是將平墊片安裝在凹凸麵法蘭的密封麵上,與(yǔ)樟槽式平墊片密(mì)封結構相比,具有以下(xià)優點:
(1)拆卸閥門時,墊片容易取出;(2)由於密封(fēng)槽呈階梯狀,因此加工工藝性能較好。
平(píng)墊片的材料,根據工藝參數和流體性質,可選(xuǎn)用鋁、紫銅、1Cr18Ni9Ti和橡膠石棉(mián)板等。氟塑料也是常用的墊片密封材料,但由於其具有冷流性,如果(guǒ)密封(fēng)結構設計不當,將導(dǎo)致不良後(hòu)果。
“O”形密封圈,其(qí)結構(gòu)簡單,製造方便,隻要密封結構設計合理,裝配後就能產生足夠的(de)徑向擠壓變形,可不必軸向加載(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寸,從而減輕閥門的重量。
對於低壓小通徑閥門,為(wéi)減小(xiǎo)閥體結構尺寸(cùn)和重量,閥體一般采用內螺紋連接,而連接處的密封元件也可采用平墊片或“O”形密(mì)封圈。
閥杆泄漏對策
閥杆是(shì)閥門中重要的受力零部(bù)件,閥杆材料必須具有足夠的強度和韌(rèn)性,能耐介質、大(dà)氣及(jí)填(tián)料的腐蝕,耐擦傷,工藝性能好。為了提高閥杆表麵耐腐蝕、耐磨損的性能,一般應對其表麵進行強化處理。
目前,製(zhì)造閥杆的材料,國內大部分使用馬氏(shì)體不鏽鋼,但這(zhè)種不鏽鋼耐縫隙腐蝕能力較弱(ruò),這是由於酸性物質的作用,使閥杆表麵(miàn)的鈍化膜破壞而產生的局部腐蝕,因此采用奧氏體-鐵(tiě)素體(tǐ)雙相不鏽鋼,可(kě)以增強閥杆耐縫隙腐蝕的能力,從而使閥杆處的泄漏(lòu)得到有效的控(kòng)製。
在石化(huà)工業(yè)生產中閥門的泄漏是不容忽視的問題,它對生產的經濟性、安全性以及對環境都會帶來重大的影(yǐng)響。消除閥門泄漏的關鍵在於優化閥門結構的(de)設計,根據不同的工藝條件(jiàn)合理選擇閥門的材料,提高閥門在生產過程中的質量控製水平,以及根(gēn)據工藝操作係統優化閥門的選型。隨著科學技術的進步,特別是新材料的出現,一些新結構(gòu)的閥門已投入使用,它們性能好、壽(shòu)命長,可滿足生產發展的(de)需要。