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(dòng)方向,調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量,保護(hù)管路的設(shè)備的正常運(yùn)行。閥門類型:大型空分設(shè)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(yíng)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(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p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(dòng)閥門、電動(dòng)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(yù)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(guān)閉件(閥瓣)為圓盤,圍繞閥座內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)來達(dá)到開啟與關(guān)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(diǎn)
1. 體積小,重量輕。與相同壓力級(jí)和同樣口徑的閘閥相比,它均可減輕約30~50%。
2. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,開閉迅速。蝶閥的零件少,結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)分級(jí)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(duì)蝶閥所作的流阻試驗(yàn)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(dāng)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(jī)械工業(yè)部產(chǎn)品獎(jiǎng),并經(jīng)過技術(shù)的不斷改進(jìn),至今仍不衰。 5萬-6萬等級(jí)配套的分子篩切換和空冷系統(tǒng)大管道設(shè)計(jì)為DN1000-1200, 分子篩切換系統(tǒng)配套蝶閥的特點(diǎn):密封性好、使用壽命長(zhǎng)、動(dòng)作反饋準(zhǔn)確。調(diào)節(jié)蝶閥是在切換蝶閥的基礎(chǔ)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(diǎn)
密封性能好、雙向性好、開啟靈活、可靠性高(疲勞試驗(yàn)≥6×104次);
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
JB/T7550-94 《空氣分離設(shè)備用切換蝶閥》
GB/T13927-92 《通用閥門壓力試驗(yàn)》
GB/T12238-1989《通用閥門法蘭和對(duì)夾連接蝶閥》
HTA4508-97 《閥門裝配與試驗(yàn)通用技術(shù)條件》
動(dòng)作機(jī)理
結(jié)構(gòu)為臥式、齒軸、齒條活塞傳遞形式,運(yùn)動(dòng)方式、平穩(wěn)(原為曲柄連桿式)。密封機(jī)理采用自密封形式,當(dāng)閥瓣開啟時(shí)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(dāng)閥瓣關(guān)閉時(shí),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(gè)方向脹開,當(dāng)氣壓壓至主密封圈把主密封緊緊貼至閥瓣與閥體,從而達(dá)到比較好的的密封效果;當(dāng)閥瓣開啟時(shí)主密封圈的彈性作用又恢復(fù)原狀,完成一個(gè)動(dòng)作周期。閥體O形槽與主密封圈應(yīng)設(shè)有一定的間隙,避免閥瓣開啟、關(guān)閉時(shí)造成硬碰硬摩擦,可保證其有較長(zhǎng)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(dòng)型式有手動(dòng)、氣動(dòng)
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(diǎn):閥體本部采用鋁合金等特殊材質(zhì),并且設(shè)計(jì)合適的保溫長(zhǎng)度,確保產(chǎn)品低溫下的使用性能。驅(qū)動(dòng)裝置采用蝸輪蝸桿手動(dòng)機(jī)構(gòu)或KOSO氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)??筛鶕?jù)用戶要求特殊設(shè)計(jì),以滿足用戶的特殊使用要求。
三偏心蝶閥
結(jié)構(gòu)及原理:蝶閥的三偏心結(jié)構(gòu)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(gè)偏心分別為:蝶板回轉(zhuǎn)中心(軸心)相對(duì)于蝶板中面偏心a 、蝶板回轉(zhuǎn)中心(軸心)相對(duì)于流道中心的徑向偏心e 以及圓錐軸線相對(duì)于流道中心線的角度偏心γ。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理如圖所示。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖
1、蝶板回轉(zhuǎn)中心(軸心)相對(duì)于蝶板中面偏心 a ;
2、蝶板回轉(zhuǎn)中心相對(duì)于流道中心的徑向偏心e ;
3、圓錐軸線相對(duì)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(gòu),單偏心結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)時(shí)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(gòu)(109D系列及710E系列);雙偏心結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)將單偏心結(jié)構(gòu)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(gòu)。三偏心是在兩偏心的基礎(chǔ)上增加了第三個(gè)偏心——斜錐.
這一*的偏心組合不僅利用了原有的凸輪效應(yīng),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(gòu),兩者接觸角產(chǎn)生“楔形效應(yīng)”,達(dá)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(guān)所需扭矩在閥門使用年限內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生很大的變化。
三偏心結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
扭矩密封確保閥門持續(xù)的雙向密封特性;
通過一個(gè)*的三偏心原理實(shí)現(xiàn)90°回轉(zhuǎn)無磨擦設(shè)計(jì),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(zhǎng)、維修少;
采用平面軸承,強(qiáng)度好、壽命長(zhǎng),減少磨擦力矩.填料采用四氟石棉填料,可靠性強(qiáng);
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(qiáng)。
適用場(chǎng)合
膨脹機(jī)進(jìn)出口、液體泵進(jìn)出口;
高壓差場(chǎng)合、切換系統(tǒng)。
截止閥
截止閥是指關(guān)閉件(閥瓣)沿閥座中心線移動(dòng)的閥門,在管道上主要作切斷用 。
它有以下優(yōu)點(diǎn):
★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(gè)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(dǎo)產(chǎn)品。并可根據(jù)用戶要求特殊設(shè)計(jì),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(shè)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(duì)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(diǎn)。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(diǎn):無可見泄漏、性能可靠、維修方便
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):采用雙閥瓣結(jié)構(gòu)。由于口徑的增大,勢(shì)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(gòu)過于龐大,還可減小手輪直徑,使得閥門開啟關(guān)閉更容易。再者,采用雙閥瓣結(jié)構(gòu),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(guān)閉更可靠,金屬密封達(dá)到無可見泄漏。結(jié)構(gòu)上另一特點(diǎn)是使用現(xiàn)場(chǎng)可抽芯維修。因?yàn)槔湎鋬?nèi)充灌珠光砂等保溫材料,維修閥門和更換備件應(yīng)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(gè)重要特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中應(yīng)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(dǎo)向套采用無油潤(rùn)滑Du軸承,既可增加導(dǎo)向精度,使閥桿上下運(yùn)動(dòng)更可靠,又能給維修帶來方便。
冷箱上大閥門還有一特點(diǎn)是其與冷箱的連接是非剛性的,而是浮動(dòng)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(bǔ)償。所以在填料函上法蘭部位配有浮動(dòng)套結(jié)構(gòu)。
2.并聯(lián)流程閥門的安裝
在上述流程中,往往用到設(shè)備一用一備并聯(lián)使用流程。該流程使用閥的特點(diǎn)是一臺(tái)設(shè)備停時(shí),其進(jìn)出口閥均關(guān)閉,對(duì)于該出口閥來說,主要是防止反向氣流倒竄,因而該閥位號(hào)往往是畫反裝符號(hào)。但閥門結(jié)構(gòu)不同,閥的安裝是不同的。應(yīng)該注意的問題:
1) 對(duì)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(gòu),流向是側(cè)進(jìn)底出,因而在該出口位置,合理安裝應(yīng)使反向氣流從閥門側(cè)進(jìn)底出。
2) 對(duì)于單閥瓣結(jié)構(gòu)的閥門來說,合理安裝是應(yīng)使反向氣流從底進(jìn)側(cè)出。起到密封同時(shí)還可以避免填料處跑冷。但應(yīng)注意的是:251JJ350與151JJ400這兩只閥,閥瓣是單閥瓣,但由于閥桿強(qiáng)度安全系數(shù)不夠,往往在0.5Mpa壓差以上會(huì)出現(xiàn)密封不穩(wěn)定現(xiàn)象。所以這兩只閥合理安裝應(yīng)使反向氣流從閥門側(cè)進(jìn)底出。
3.目前開發(fā)的幾種高壓低溫截止閥;
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
JB/9081-97 《空氣分離設(shè)備用低溫截止閥和節(jié)流閥》
GB/T13927-92《通用閥門 壓力試驗(yàn)》
JB/T7749-1995《低溫閥門技術(shù)條件》
HTA4508-97《閥門裝配與試驗(yàn)通用技術(shù)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(dāng)工作壓力超過規(guī)定數(shù)值時(shí),閥門便自動(dòng)開啟,排放多余介質(zhì),而當(dāng)壓力恢復(fù)到原來數(shù)值時(shí),又自動(dòng)關(guān)閉。
公司生產(chǎn)空分配套的各種系列安全閥,是空分設(shè)備中*的一種安全保護(hù)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(dǎo)式結(jié)構(gòu),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(shè)計(jì),以滿足用戶的特殊使用要求。
先導(dǎo)式安全閥
作用原理:
先導(dǎo)式安全閥分為主閥和導(dǎo)閥兩部分,主閥的進(jìn)口端引出一根先導(dǎo)氣源控制管,通過一只三通L型球閥與導(dǎo)閥的進(jìn)口端A處相通,當(dāng)容器或管道內(nèi)的壓力升高超過規(guī)定值時(shí),導(dǎo)閥活塞壓縮小彈簧,帶動(dòng)小閥芯上移,超壓氣體進(jìn)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(dāng)容器或管道中的壓力降到正常工況壓力時(shí),導(dǎo)閥活塞腔內(nèi)的壓力隨之也降低,活塞受彈簧反向作用,關(guān)閉導(dǎo)閥切斷進(jìn)入主閥活塞腔內(nèi)的氣源,此時(shí)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(shí)在彈簧的反作用力下使主閥快速回座,當(dāng)容器和管道進(jìn)入正常工況后,關(guān)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(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。
為防止自動(dòng)控制系統(tǒng)(先導(dǎo))失靈,本閥特設(shè)計(jì)一組緊急開啟裝置(見下圖),當(dāng)自控裝置失靈報(bào)警后,操作人員應(yīng)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(jìn)入主閥的活塞腔,迅速打開主閥達(dá)到全量排放,當(dāng)工作壓力進(jìn)入正常工況后,關(guān)閉電磁閥(1)打開電磁閥(2),使主閥快速回座,后再關(guān)閉電磁閥(2)。
安全閥的常用術(shù)語
① 開啟壓力——當(dāng)介質(zhì)壓力上升到安全閥安裝時(shí)調(diào)整好的預(yù)定壓力時(shí),閥瓣便自行開啟,介質(zhì)明顯地急速噴出,此時(shí)閥門進(jìn)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(shè)備中介質(zhì)壓力繼續(xù)上升,當(dāng)達(dá)到設(shè)備允許的高壓力時(shí),閥瓣應(yīng)全開,排出額定的排量,這時(shí)閥門進(jìn)口處的壓力稱為排放壓力,以Pd MPa表示。
③ 關(guān)閉壓力——安全閥開啟,排除了部分介質(zhì)后,設(shè)備中的壓力逐漸降低,當(dāng)壓力降到小于設(shè)備工作壓力的預(yù)定值時(shí),閥瓣關(guān)閉,開啟高度為零,介質(zhì)停止流出,這是閥進(jìn)口處的壓力稱為關(guān)閉壓力,又稱回座壓力,以PK MPa表示。
安全閥的常用術(shù)語
④ 工作壓力——設(shè)備正常工作時(shí)的介質(zhì)壓力,稱為安全閥的工作壓力,以Pg MPa表示,此時(shí),安全閥應(yīng)處于密封狀態(tài),看不到有介質(zhì)在關(guān)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(shí)間內(nèi),壓力表無降壓現(xiàn)象。
⑤ 排量——在排放壓力時(shí),閥瓣處于全開狀態(tài),這時(shí)從閥出口處測(cè)得的介質(zhì)單位時(shí)間排出量,稱為閥的排量,以G表示,對(duì)于蒸汽常用kg/h或T/h為單位,對(duì)于氣體常用m3/min或kg/s為單位,對(duì)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(hào)的大小和方向,通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)來改變閥的開度以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流體流量的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。公司生產(chǎn)空分配套的各種精小型氣動(dòng)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(zhǎng)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(shè)計(jì),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(shí)流量Q與閥芯的位移h成線性關(guān)系。(閥芯的總位移為H)dQ/dh=C Q=c*h+Q0 (c為常數(shù),Q0為L(zhǎng)=0時(shí)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(diǎn)是:例如:C=10當(dāng)閥門處于小開度時(shí),流量不大(如5m3/h),此時(shí)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(dāng)閥門處于大開度時(shí),流量很大了(如100m3/h),此時(shí)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(shí),流量的變化值相對(duì)較大,調(diào)節(jié)作用較強(qiáng),易產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩;流量大時(shí),流量的變化值相對(duì)較小,調(diào)節(jié)作用進(jìn)行緩慢,不夠靈敏。
2)、等百分比:
介質(zhì)瞬時(shí)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(shè)h=0時(shí),流量Q=0,則C1=0
當(dāng)h=H時(shí),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(duì)數(shù)特性。
特點(diǎn)是:例如:當(dāng)閥門處于小開度時(shí),流量不大(如5m3/h),此時(shí)行程增加1%,流量的變化量為0.05 m3/h,當(dāng)閥門處于大開度時(shí),流量很大了(如100m3/h),此時(shí)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(dāng)時(shí)的瞬時(shí)流量的。即:等百分比的閥在開度變化相同時(shí),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(zhǎng)的前提下才能得到這樣的調(diào)節(jié)性能。在實(shí)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(jì)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(jì)算方法。
2) 確定計(jì)算KV值的各項(xiàng)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(yīng)進(jìn)行噪音預(yù)估計(jì)算;如為非阻塞流,一般可不進(jìn)行噪音預(yù)估計(jì)算。
4) 選定合適的KV值計(jì)算公式,計(jì)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(biāo)準(zhǔn)系列中,找出與KV≥Kvmax/85%靠近的額定KV值,其對(duì)應(yīng)的閥徑即為所選定閥的閥徑。與本文相關(guān)的論文有:油氣改革拉升閥門行業(yè)