在要求较高的应用场合都会对调节阀提出切断要求,因此切断功能是调节阀的一个重要的使用功能和内在质量指标(对切断等级的划分及标准见相关资料)。在现场使用中,往往会出现调节阀切断不好,泄漏大等故障。除因堵卡、允许压差过小而被顶开等原因造成的泄漏增加外,绝大部分都是由于调节阀的结构缺陷和选型不当造成的。
一、结构型式的选择
双密封类调节阀(如双座阀、双密封套筒阀等)主要的缺点之一就是泄漏大。但上世纪80年代以前,由于当时较盛行套筒阀,然而,不少厂家却在套筒阀上下了很大功夫以改进结 构来降低泄漏量,使其演变成非常复杂的结构。于是,这又带来了许多不足:零件多、可靠性差、备件难、维护难、切断效果不理想等等。实际上,这是设计思路都陷入了误区,与其在阀体的“心脏”内作如此复杂的改动,倒不如通过外部调整来实现。因此,应选择单密封类调节阀。这样,密封问题、可靠性问题、维修和备件问题均被一一解决了。 此时,解决矛盾的重点转化为介质对阀的不平衡力增大的问题,解决它仅需配强力活塞执行机构、加粗阀杆即可。这种通过外部来解决的办法显然比通过内部的复杂改进要容易得多, 与其说这是办法问题,还不如说这是思路问题。 进入到九十年代,人们开始寻找结构更简单、密封更可靠的切断阀。这时,发现角行程阀比直行程阀(单座阀、套筒阀、闸阀)更具有*性,于是产生了三偏心切断蝶阀、全功能切断阀、硬密封切断球阀。
二、密封面的选择
(1)面对面密封:
常见的柱塞阀芯,其密封面为60℃的小锥面,阀座也是60℃的小锥面,此小锥面的宽度通 常在0.5mm~2mm之间,要密封好就必须保证两个锥面良好接触。但事实上,它始终受到加工误差的影响(如同心度、不圆度、倾斜度等),其密封效果不十分理想。这类阀的泄漏率通常为 10-4,经过精密的研磨可达10-6,只能达到较好的密封等级。
(2)球面密封:
利用阀芯的球面转动与固定的阀座小锥面相切,它们之间为线接触,这就比上述面对面密 封的效果好。华林公司推出的全功能超轻型阀、球面密封蝶阀等就是采用这一思路来制作的,其泄漏率可达10-6~10-8,高性能的三偏心蝶阀可高达10-8,以至零泄漏。
三、密封材料的选择
(1)软密封
除耐腐蚀的衬里阀门外,一般的软密封阀指阀芯或阀座两者之一采用非金属材料(主要为聚四氟乙烯,还有橡胶等)的密封形式的阀。软密封阀密封效果*,但在管道安装、系统的清洗中都有可能留下或多或少不干净的杂物(如焊渣、铁屑等),它们流经调节阀时,容易把软密封阀座或阀芯划伤,使泄漏量增加,密封的可靠性差。所以,选择软密封结构必须考虑介质的清洁和投运前严格冲洗管道。
(2)硬密封
硬密封再堆焊耐磨合金等是切断阀的*选择。这种方式在考虑密封性的同时也考虑了 使用寿命和可靠性,虽然出厂指标只有10-6~10-8,达不到软密封零泄漏的效果,但足以满足严密切断的要求,而且它经久耐用,从经济的角度考虑更合算。
四、密封可靠性的考虑
(1)软密封,切断效果好,但不适宜用于含颗粒介质,一旦划伤,泄漏会急剧增加。因此,条件允许时尽量选用硬密封。全功能超轻型阀硬密封可达10-7~10-8,三偏心蝶阀可达零 泄漏。
(2)对密封耐磨性的考虑:除选硬密封外,对泄漏要求10-6以上的切断型调节阀,应该(或者说必须)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐冲蚀、耐划伤的能力,提高阀的寿命。
(3)对高温介质的切断调节阀在室温下组装的,在高温下工作,温度变化几。热膨胀会改变装配时建立的密封比压。过紧,密封面会卡住,运动时会严重擦伤,拉伤;过松, 密封压不够,两种情况泄漏都会急剧增加。解决的办法是用弹性阀座来吸收这一变化造成的差异。通常有三种弹性方案:①弹簧式;②薄片式柔性金属环;③刚柔相济的弹性阀座。 后者,即有柔性克服热膨胀,又有刚度并堆耐磨合金来提高耐磨面的可靠性。
(4)对含颗粒的冲蚀介质,要考虑阀芯避让开高速介质的直接冲蚀。直行程阀、蝶阀都不具备这一功能,而全功能超轻型阀偏心旋转具有这一特点。遇此,应选后二种阀。
(5)对于硬密封,必须有足够的硬度差,同一硬度材料“互不相让”,容易擦伤。
(6)对所配执行机构应增大推力和刚度,使之动作自如。
五、切断阀主要阀型
按上述分析,切断阀的主要阀型如下,选择切断阀应综合考虑泄漏率、介质种类、介质 温度、流量系数等各种参数和性价比。在如下优选秩序中,先考虑硬密封,再考虑软密封。
(1)全功能超轻型调节阀
(2)三偏心金属硬密封蝶阀
(3)双偏心球面密封蝶阀
(4)球阀
(5)偏心旋转阀
(6)单座阀
(7)单座套筒阀
(8)软密封阀
六、高温、高压、大压差、大口径切断阀选择
高温、高压、大压差、大口径切断是一个比较普遍的难题,主要原因是缺少同时具有允 许压差大、切断好、耐高温膨胀卡的阀,如高压蒸汽调节与切断,因压差大(1~3MPa或更 大),口径大(DN200~300),不得不采用平衡式的双密封结构(如双座阀或双密封套筒 阀),经特殊处理,泄漏率可达10-4,再提高就困难了,而全功能超轻型调节阀综合性能好, 可较好的解决这一难题,泄漏率可达10-6~10-7以上。
采购阀门需要考虑的八个必要技术因素
阀门采购时只明确规格、类别、工压就满足采购要求的作法,在当前市场经济环境里是不完善的。因为阀门制造厂家为了产品的竞争,各自均在阀门统一设计的构思下,进行不同的创新,形成了各自的企业标准及产品个性。因此在阀门采购时较详尽的提出技术要求,与厂家协调取得共识,作为阀门采购合同的附件是十分必要的。
1.通用要求
1.1 阀门规格及类别,应符合管道设计文件的要求。
1.2 阀门的型号应注明依据的国标编号要求。若是企业标准,应注明型号的相关说明。
1.3 阀门工作压力,要求≥管道的工作压力,在不影响价格的前提下,阀门可承受的工压应大于管道实际的工压;阀门关闭状况下的任何一侧应能承受1.1倍阀门工压值而不渗漏;阀门开启状况下,阀体应能承受二倍阀门工压的要求。
1.4 阀门制造标准,应说明依据的国标编号,若是企业标准,采购合同上应附企业文件。
2.阀门标质
2.1 阀体材质,应以球墨铸铁为主,并注明牌号及铸铁实际的物理化学检测数据。
2.2 阀杆材质,力求不锈钢阀杆(2CR13),大口径阀门也应是不锈钢嵌包的阀杆。
2.3 螺母材质,采用铸铝黄铜或铸铝青铜,且硬度与强度均大于阀杆。
2.4 阀杆衬套材质,其硬度与强度均应不大于阀杆,且在水浸泡状况下与阀杆、阀体不形成电化学腐蚀。
2.5 密封面的材质
①阀门类别不一,密封方式及材质要求不一;
②普通楔式闸阀,铜环的材质、固定方式、研磨方式均应说明;
③软密封闸阀,阀板衬胶材料的物理化学及卫生检测数据;
④蝶阀应标明阀体上密封面材质及蝶板上密封面材质;它们的物理化学检测数据,特别是橡胶的卫生要求、抗老化性能、耐磨性能;通常采用丁晴橡胶及三元乙丙橡胶等,严禁掺用再生胶。
2.6 阀轴填料
①由于管网中的阀门,通常是启闭不频繁的,要求填料在数年内不活动,填料亦不老化,长期保持密封效果;
②阀轴填料亦应在承受频繁启闭时,密封效果的良好性;
③鉴于上述要求,阀轴填料力求终身不换或十多年不更换;
④填料若需更换,阀门设计应考虑能有水压的状况下更换的措施。
3.变速传动箱
3.1 箱体材质及内外防腐要求与阀体原则一致。
3.2 箱体应有密封措施,箱体组装后能承受3米水柱状况的浸泡。
3.3 箱体上的启闭限位装置,其调节螺帽应在箱体内或设在箱外,但需工具才可作业。
3.4 传动结构设计合理,启闭时只能带动阀轴旋转,不使其上下窜动,传动部件咬合适度,不产生带负荷启闭时分离打滑。
3.5 变速传动箱体与阀轴密封处不可连接成无泄漏的整体,否则应有可靠的防串漏措施。
3.6 箱体内无杂物,齿轮咬合部位应有润滑脂保护。
4.阀门的操作机构
4.1 阀门操作时的启闭方向,一律应顺时针关闭。
4.2 由于管网中的阀门,经常是人工启闭,启闭转数不宜过多,就是大口径阀门亦应在200-600转内。
4.3 为了便于一个人的启闭操作,在管道工压状况下,zui大启闭力矩宜为240N-m。
4.4 阀门启闭操作端应为方榫,且尺寸标准化,并面向地面,以便人们从地面上可直接操作。带轮盘的阀门不适用于地下管网。
4.5 阀门启闭程度的显示盘
①阀门启闭程度的刻度线,应铸造在变速箱盖上或转换方向后的显示盘的外壳上,一律面向地面,刻度线刷上荧光粉,以示醒目;
②指示盘针的材质在管理较好的情况下可用不锈钢板,否则为刷漆的钢板,切勿使用铝皮制作;
③指示盘针醒目,固定牢靠,一旦启闭调节准确后,应以铆钉锁定。
4.6 若阀门埋设较深,操作机构及显示盘离地面距离≥1.5m时,应设有加长杆设施,且固定稳牢,以便人们从地面上观察及操作。也就是说,管网中的阀门启闭操作,不宜下井作业。
5.阀门的性能检测
5.1 阀门某一规格批量制造时,应委托性机构进行以下性能的检测:
①阀门在工压状况下的启闭力矩;
②在工压状况下,能保证阀门关闭严密的连续启闭次数;
③阀门在管道输水状况下的流阻系数的检测。
5.2 阀门在出厂前应进行以下的检测:
①阀门在开启状况下,阀体应承受阀门工压值二倍的内压检测;
②阀门的关闭状况下,两侧分别承受1.1倍阀门工压值,无渗漏;但金属密封的蝶阀,渗漏值亦不大于相关要求。
6.阀门的内外防腐
6.1 阀体(包括变速传动箱体)内外,首先应抛丸清砂除锈,力求静电喷涂粉状无毒环氧树脂,厚度达0.3mm以上。特大型阀门静电喷涂无毒环氧树脂有困难时,亦应刷涂、喷涂相似的无毒环氧漆。
6.2 阀体内部以及阀板各个部位要求全面防腐,一方面浸泡在水中不会锈蚀,在两种金属之间不产生电化学腐蚀;二方面表面光滑使过水阻力减少。
6.3 阀体内防腐的环氧树脂或油漆的卫生要求,应有相应机关的检测报告。化学物理性能亦应符合相关要求。
7.阀门包装运输
7.1 阀门两侧应设轻质堵板固封。
7.2 中、小口径阀门应以草绳捆扎,并以集装箱方式运输为宜。
7.3 大口径阀门亦有简易木条框架固体包装,以免运输过程中碰损。
8.阀门的出厂说明书
阀门是设备,在出厂说明书中应标明以下相关数据:
阀门规格;型号;工作压力;制造标准;阀体材质;阀杆材质;密封材质;阀轴填料材质;阀杆轴套材质;内外防腐材质;操作启动方向;转数;工压状况下启闭力矩;制造厂厂名;出厂日期;出厂编号;重量;连接法兰盘的孔径、孔数、中心孔距;以图示方式标明整体长、宽、高的控制尺寸;阀门流阻系数;有效启闭次数;阀门出厂检测的相关数据及安装、维护的注意事项等。