優化(huà)設計(jì)選型
能否將閥門泄漏的程度降到最低、使用壽(shòu)命達到最長,取決於閥門設計選型是否(fǒu)合理、密封形式的選用、閥門的產品質量、安裝施工及生產操作是(shì)否合乎規(guī)範等,而且很大程(chéng)度上(shàng)是(shì)取決於閥門設計選型的優化。
閥門設計選(xuǎn)型的優(yōu)化(huà),牽涉(shè)到閥門形(xíng)式的選擇、閥門本身的(de)設計及製造(zào)、閥門材料的選用等多方麵(miàn)的問題。選擇閥門形式時,要從工藝條(tiáo)件的要求和設計規範的(de)要求等角度(dù)進行全(quán)麵優化考慮(lǜ)。閥門的用途(tú)、介質的溫(wēn)度、壓(yā)力、流速(sù)、壓降以及介質的腐蝕性等,都直接影響到閥門的選型,還要根據(jù)介質(zhì)的溫度和(hé)腐蝕性,選擇(zé)製造閥門所使用的材料。
根據施工和實際操作經驗,閥門的選(xuǎn)用除了滿足有關工藝要求、設(shè)計規範外,還應(yīng)充(chōng)分考慮各種具體情況,使其盡可能與操作條件相匹配,最大限度(dù)地滿足使用要求。
對於液體、氣體或兩(liǎng)相流體,使用閘閥(fá)或截止閥與使用球閥(fá)相比,其效果會有明顯的不(bú)同。球閥的氣密性優於閘閥和截止閥,開啟和關閉的速度也要迅速(sù)得多,但使用溫度範圍卻大大小(xiǎo)於閘閥和截止閥。
一般情況下,大多數球閥都不能在高溫下使用。而閘閥和截止閥在高溫情況下的性能比較穩定。球閥的壓力損失比閘閥和截止閥要小,相比(bǐ)之下(xià)截(jié)止閥的壓力損(sǔn)失比閘閥的壓力損失要大一些,這(zhè)是由閥門內在的構造形式所決定的。對(duì)於不同的(de)物料(liào)流速及調節流量的效果,使用不同類型的閥門其效果(guǒ)也會大(dà)不一樣。高速流的情(qíng)況下一般(bān)不宜使用截止(zhǐ)閥,因為在高速流的(de)情況下截(jié)止閥的壓力損失最(zuì)大,但截(jié)止閥對流量的調節作用卻比閘閥和(hé)球閥要好得多。
在選擇閥門類型時,還要根據介質的溫度和腐蝕性考慮製(zhì)造閥門所使用的材料(liào)。閥門所使用的材料必須滿足閥門(mén)工作點的工藝條件(jiàn)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(kě)以延長閥門的使用壽命而不必大幅度增加費用。單純地追求高等級(jí)的材質隻會造成(chéng)材料的無謂浪費。
填料函泄(xiè)漏對策
由(yóu)於閥門填料函密封的泄漏,以及閥體連接部(bù)位密封的泄漏,是造成閥門外漏的(de)關鍵所在,所以需要特別重視。
傳(chuán)統的軟質填料密封,是靠填(tián)料(liào)壓蓋的軸向(xiàng)壓力,使之在閥杆與填料(liào)以及填料與(yǔ)填料箱側壁之(zhī)間,產生一定的徑向接(jiē)觸應力而達到密封的。
因此,壓蓋的軸向力必須相當大,這就造(zào)成填料與閥杆之間摩擦(cā)轉矩增大、磨損增加、軟(ruǎn)質密封填料磨損快,因而須經常(cháng)擰緊壓蓋(gài)螺栓或更(gèng)換填料,才能保(bǎo)證較好的密(mì)封效果。
采用(yòng)合適的填料密封及填料密封組合,可提高閥門使用的可靠性(xìng),延(yán)長(zhǎng)使用壽命。如柔性石墨環填料的組合使用,比隻用柔性石墨環填料的密封效(xiào)果好。目前在國內采用單一(yī)柔性石墨環填料的情況比較多;而在國外,采用柔(róu)性石墨環填料組合的使用方法已開始流行,並且取得了良好的效果。
消(xiāo)除閥體連接部(bù)位的泄漏
閥體連接部位密封,就其密封性質而(ér)言屬於靜密封,其應滿足下列要求:
(1)能適(shì)應溫度和壓力的急劇變(biàn)化;
(2)多次拆卸(xiè)而不損壞密封元件;
(3)結構簡單、緊(jǐn)湊,金屬消耗量少;
(4)對振動和衝擊載(zǎi)荷不敏感;
(5)能滿足各種(zhǒng)工作介質的使用要求。
閥體的連接部位,通常采用樺槽式或凹凸式平墊片密封(fēng),近年來(lái),“O”形密封(fēng)圈密封,也獲得了廣泛的應用。
禪槽式平墊片密封,是將平(píng)墊片安裝在封閉槽(cáo)中,這種結構在密封麵上,可產生(shēng)很(hěn)高的密(mì)封(fēng)比壓,通(tōng)常遠遠超過(guò)墊片材料的屈服極限,從而保證(zhèng)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(quē)點(diǎn)是:當拆卸閥門時,墊片難於從密封槽中取出,如果硬性取出(chū),往往會將墊片損壞。
凹凸式平墊片密封,是將(jiāng)平墊片安裝在凹凸麵法蘭的密封麵上,與樟槽(cáo)式平墊片密封結構相比,具有以(yǐ)下優點:
(1)拆卸閥門時,墊片容易取出;(2)由於密封槽呈階梯狀,因此加工(gōng)工藝性能較好。
平墊片的材料,根據(jù)工藝參數和流體性質,可選用鋁、紫銅、1Cr18Ni9Ti和橡膠石(shí)棉板等。氟塑料也是常(cháng)用的墊片密封材料,但由於其具有冷流性,如果(guǒ)密封結構設(shè)計不(bú)當(dāng),將導致不(bú)良後果。
“O”形密封圈,其結構簡單(dān),製造方便(biàn),隻要密封結構設計合理,裝配後就能產生足夠的徑向擠壓變形,可不必(bì)軸向加載即可(kě)達到密(mì)封,因此,將其(qí)用作法蘭連接密封,可以減小法蘭的結構尺寸,從而減輕閥(fá)門的重量。
對於低(dī)壓(yā)小通徑閥門,為減小閥(fá)體結構尺寸和重量,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(duì)策
閥杆是閥門中重要的受力零部件,閥杆材料必(bì)須具有足夠的強度和韌性,能耐介質、大(dà)氣及(jí)填(tián)料的腐蝕,耐擦傷,工藝(yì)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(miàn)進行強化處理。
目前,製造閥杆的材料,國(guó)內大部分使用馬氏體不鏽鋼,但這種不鏽鋼耐(nài)縫隙腐蝕能力較弱,這是由於酸(suān)性物質的作用,使閥杆表麵的鈍化膜破壞而產生的局部腐蝕,因此采(cǎi)用奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼,可以增(zēng)強閥杆耐縫隙腐蝕的能(néng)力,從而使閥杆處的泄漏得到(dào)有效的控製(zhì)。
在石化工業生產中閥門的泄漏是不容忽視的問題,它對生產的經濟(jì)性、安全性以及對環境都會帶來重大的影響。消除閥門泄漏的關鍵在於優化閥門(mén)結(jié)構的設計,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(shēng)產過(guò)程中的質量(liàng)控製(zhì)水平,以及根據工藝(yì)操作係統優化閥門的選型。隨著科學技術的進步,特別是新(xīn)材料的(de)出現,一些新結構的閥門已投入使用,它們性能好、壽(shòu)命長,可滿足生產發展的(de)需要。