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介質(zhì)流向的做法及截止閥的功能

時(shí)間:2013-11-20 閱讀:4834
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一般截止閥的流通介質(zhì)由閥座下方往上流動(dòng),,即習(xí)慣上稱為“低進(jìn)高出”,這樣當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí),,閥桿處的密封填料不致遭受工作介質(zhì)壓力和溫度的作用,, 并且閥門關(guān)閉嚴(yán)密的情況下,還可進(jìn)行填料的更換工作,。其缺點(diǎn)是閥門的關(guān)閉力較大,,較大口徑的閥門很難實(shí)現(xiàn)密封。因此,,有時(shí)也使介質(zhì)由閥座上方往下流動(dòng),,即習(xí)慣上稱為“高進(jìn)低出”,由于介質(zhì)壓力作用于閥瓣的上方,,閥門很容易實(shí)現(xiàn)密封,,但這樣閥門的開啟力矩較大,容易造成密封填料的泄漏并且不能在線更換閥門的填料。

一般DN150以下的截止閥介質(zhì)大都從閥瓣的下方流入,,而DJV200以上截止閥介質(zhì)大部分從閥瓣的上方流入,,這是考慮到閥門的關(guān)閉力矩所致。為了減少開啟或關(guān)閉力矩,,一般DJV200以上的截止閥都設(shè)內(nèi)旁通或外旁通閥門,。

電站行業(yè)通常的做法是:公稱壓力<戶]^160時(shí), 一般采用“低進(jìn)高出”,;公稱壓力>PN200時(shí),,一般采用“高進(jìn)低出”。

對于截止閥的介質(zhì)流向問題,,國外的閥門公司和一些科技文獻(xiàn)也有闡述,,具體如下,。

5.12.1加拿大維蘭公司推薦的做法

安裝截止閥時(shí),通常把進(jìn)口安裝在閥座下方,。必須仔細(xì)檢查,,避免安裝錯(cuò)誤。如果節(jié)流環(huán)境特別嚴(yán)酷,,建議安裝截止閥時(shí)應(yīng)該讓流體從閥座上方流進(jìn),, 向下流經(jīng)截止閥,。這樣能夠保持閥門處于更加穩(wěn)定的狀態(tài),磨損降到zui小,,外部噪聲也比較小,。由于關(guān)閉閥門所需的力矩較小,操作閥門也比較容易,。但是,, 應(yīng)該注意到填料處于恒負(fù)載狀態(tài),。一般的截止閥適合用于適度的節(jié)流應(yīng)用,。一般而言,,通徑足夠大的截止閥(例如管道內(nèi)水流速度在15?25ft/s之間,蒸汽流速在200?300ft/s之間),,節(jié)流后的流量不應(yīng)該小于*開啟狀態(tài)流量(流量系數(shù)大約為全沖程的20%) 的35%以下,。如果節(jié)流條件比較嚴(yán)酷,,小于*流量的35%,就應(yīng)該由應(yīng)用部門分析并決定在可能的空化,、沖蝕,、噪聲和振動(dòng)現(xiàn)象下的適用性。

5.12. 2 《Valve Selection Handbook》推薦的做法

如果介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí),,介質(zhì)可能將閥瓣從閥桿上方?jīng)_掉或使閥瓣上的元件脫落,,則介質(zhì)就必須改為由閥瓣下方流入。只要作用于閥瓣下方的流體載荷不超過40?60kN,則關(guān)緊帶有旋轉(zhuǎn)升降閥桿和金屬密封手動(dòng)載止閥就不會太費(fèi)力,。對于金屬密封手動(dòng) 截止閥,,采用非旋轉(zhuǎn)閥桿和滾子軸承支撐閥桿螺母。 當(dāng)流體載荷為70?100kN時(shí)也能關(guān)緊,,具體的流體

 

載荷大小取決于閥門結(jié)構(gòu)和泄漏標(biāo)準(zhǔn),。介質(zhì)從閥瓣下方流入有一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn),即閥門關(guān)閉時(shí),,填料函不會受到上游的壓力,,但是,它也存在缺點(diǎn),,如果閥門切斷的是諸如蒸汽之類的熱介質(zhì),,則閥門關(guān)閉之后,, 閥桿的收縮將導(dǎo)致密封泄漏。

如果介質(zhì)從閥瓣上方流入,,由于閥瓣上方作用有介質(zhì)壓力,,則閥桿的關(guān)閉力會增大,,從而大大增加閥門的密封可靠性。在這種情況下,,只要作用在閥瓣上方的流體載荷不超過40?60kN,,則關(guān)閉帶有旋轉(zhuǎn)閥桿手動(dòng)載止閥就不會太費(fèi)力。當(dāng)采用非旋轉(zhuǎn)閥桿且用滾子軸承支撐閥桿螺母時(shí),,可以克服70?100kN的流體載荷而手動(dòng)開啟截止閥,。如果作用在閥瓣上方的流體載荷更高,則有必要安裝一只旁通閥。在截止閥開啟之前給下游加壓,從而幫助截止閥開啟。

(1) 截?cái)?/p>

截止閥是截?cái)嚅y門中的一種,用來截?cái)嗷蚪油ü苈分械慕橘|(zhì),,不宜用來調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力或流量,。如果長期處于節(jié)流狀態(tài),密封面會被介質(zhì)沖蝕,,不能保證其密封性。

(2) 節(jié)流

理論上截止閥適合于節(jié)流使用,,此時(shí)閥瓣的zui小 開啟高度應(yīng)為20%的開度,;否則由流動(dòng)誘發(fā)的振動(dòng) 可能會導(dǎo)致閥門的損壞,。

當(dāng)截止閥用于節(jié)流工況時(shí),,需要更換其閥瓣,,用 于節(jié)流的截止閥,其閥瓣結(jié)構(gòu)見“節(jié)流閥”章節(jié),。

截止閥的種類很多,,并且有多種分類方法。

截止閥按照密封材料可分為軟密封截止閥和金屬 硬密封截止閥兩大類,;按照閥瓣的結(jié)構(gòu)形式可分為閥 瓣平衡式截止閥和閥瓣非平衡式截止閥兩大類,;按照 流道形式可分為直流通道、Z形流道,、角式流道,、直 流流道和三通流道等。

5.14.1軟密封截止閥

在截止閥中,,為防止軟質(zhì)密封件受熱損壞,,在軟質(zhì)密封件前安裝了一種散熱裝置,它是由一塊帶有較大散熱表面的金屬片組成的,。如果用于氧氣的工況,,這種設(shè)計(jì)還不足以防止軟質(zhì)密封件的起火燃燒,為防止該種閥門失效,,就必須擴(kuò)大閥座以外的進(jìn)口通道,,使進(jìn)口通道的一端形成一個(gè)口袋,,以便使高溫氣體集聚在離開密封件以外的地方,。在設(shè)計(jì)軟質(zhì)密封面時(shí),要著軍考慮防止 軟質(zhì)密封元件被介質(zhì)壓力擠出或造成位移,。

軟密封材料包括橡膠包覆閥瓣,、PTFE (或其他塑料)閥座或金屬閥瓣鑲嵌非金屬材料以及很流行的軟硬雙重密封閥瓣結(jié)構(gòu)。這種軟密封結(jié)構(gòu)的閥門常用于蒸汽和氣體介質(zhì),,尤其是在低壓銅截止閥上使用,。

軟密封閥門所需的關(guān)閉力極小,,軟密封閥瓣易于更換,只要閥座密封面沒有損傷,,更換閥瓣的軟密封件,,閥門的性能就能很快恢復(fù)如初。

(1)閥瓣包覆橡膠軟密封截止閥

圖5-36為閥瓣包覆橡膠軟密封截止閥結(jié)構(gòu)圖及效果圖,,盡管閥體采用了T形結(jié)構(gòu),但是在閥體內(nèi)腔進(jìn)口通道側(cè)鑄造出來與水平方向呈45°的閥座,,這就使得閥門的流道呈直線形,達(dá)到和直流式閥體一樣的效果,,介質(zhì)的流通能力好;而且由于采用橡膠軟密 封,,閥門的密封性能好。

該閥門殼體采用鑄鐵材料,,閥瓣包覆三元乙丙橡膠,。 該閥門具有如下特點(diǎn):

①免維護(hù),;.

②低流阻,,良好的流通性,;

③節(jié)流功能,;

④暗桿設(shè)計(jì)(內(nèi)螺紋提升);

⑤閥桿螺紋在閥體外部,;

⑥自對中閥桿軸承,;

⑦EDD波紋管密封;

⑧雙重密封保障,;

⑨保溫罩同時(shí)具有防結(jié)露功能;

⑩閥體可*保溫,,可以節(jié)約能源,。

該閥門主要用于一10?120°C的熱水系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)中,。

(2)非金屬鑲嵌式軟密封截止閥

圖5-37為非金屬鑲嵌式軟密封截止閥結(jié)構(gòu)圖,, 閥瓣上鑲嵌聚四氟乙烯等聚合物,,主要用于液化石油氣站的燃?xì)夤苈废到y(tǒng),。

5.14.2金屬密封截止閥 

(1)直通式截止閥

直通式截止閥中的“直通”是因?yàn)樗倪B接端是在一條軸線上,,但其流體通道并非真正意義的“直通”, 而是相當(dāng)曲折的,。流體必須有90°轉(zhuǎn)彎,,方可通過閥座, 然后再折回90°才能恢復(fù)到原來的方向,。在鑄造閥門里,, 通道的形狀和面積由于閥門尺寸和壓力額定值的不同也有所不同。其典型的結(jié)構(gòu)如圖5~14和圖5~15所示,。

圖5-16所示為Z形通道截止閥的結(jié)構(gòu),。模鍛閥 體或自由鍛造閥體通常將進(jìn)出口流道和管道中心線成 一定的角度,即形成Z形流道,,并且常常加工成縮徑,,然而縮小的孔徑和曲折的流道會大大增加流體的壓力損失,此外應(yīng)該注意的是,,轉(zhuǎn)折的銳角在流體工 況中會有汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生,。

(2)角式截止閥

追溯截止閥的發(fā)展歷史,zui初開發(fā)的是角式截止閥,,然后才逐步發(fā)展成直通式截止閥,。如今雖然直通式截止閥應(yīng)用得更為普遍,但角式截止閥仍有一些*的優(yōu)勢,。

角式截止閥(圖5-17)允許流體流向改變90°方向,,流體總是從閥座底部進(jìn)入。比起直通式,,流道更為幵放和更少曲折,,因此壓力損失較小。角式截止閥不容易被固體顆粒侵蝕,。為了達(dá)到更好的調(diào)節(jié)特性,,閥瓣可設(shè)計(jì)成爪形或裙式。由于流向的改變,,閥體會受到流體反作用力的影響,。這些力正常情況下不大,但由于閥門口徑規(guī)格和流體密度的影響,,有可能會增大,。

小型銅合金螺紋連接角式截止閥廣泛用于清潔水工況中。大多數(shù)工業(yè)用角式截止閥為螺栓閥蓋式,,鑄鋼制造,,也會使用青銅、不銹鋼和雙相鋼材料等,。角式截止閥常見的尺寸規(guī)格和壓力等級通常為DN50?250 (NPS2?10),,Class 150?800,。超出此范圍通常會采用平衡式閥瓣,以減少流體對閥桿的軸向推力,。

 

另一種作為換向閥較常用的工況是壓力釋放系統(tǒng),。兩個(gè)安全閥裝在一個(gè)三通截止閥上,當(dāng)其中一個(gè)安全閥需要隔離或者維修時(shí),,另外一個(gè)安全閥可以正常運(yùn)行,。由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因,三通截止閥流阻很大,。流體方向的改變會使流體在大口徑三通截止閥上 產(chǎn)生較大的反作用力,。

三通截止閥閥體一般是鑄鋼或者合金鋼。用于發(fā)電廠的閥門一般采用對焊連接以克服法蘭連接會產(chǎn)生泄漏的問題,。

(5)波紋管密封截止閥

波紋管密封截止閥如圖5-39所示,。

電力、石化,、冶金行業(yè)所使用的排污疏水用高溫高壓截止閥普遍存在較為嚴(yán)重的內(nèi)漏現(xiàn)象,,尤其在電力系統(tǒng)更為嚴(yán)重。目前,,閥門工程師及電廠技術(shù)人員都在努力通過改進(jìn)閥門的結(jié)構(gòu),、密封面材料等各種方法來試圖解決閥門內(nèi)漏問題,從而涌現(xiàn)出具有特殊結(jié)構(gòu)的新型閥門,。比較典型的結(jié)構(gòu)有:硬質(zhì)合金球面密封截止閥,、Y形截止閥、帶節(jié)流套筒截止閥等,,但效果并不理想,。而內(nèi)漏對電力生產(chǎn)所造成的能源損耗確實(shí)是不容忽視的。因此,,*內(nèi)漏,,節(jié)約能源是當(dāng)今電力生產(chǎn)系統(tǒng)的當(dāng)務(wù)之急。

通過到各電廠調(diào)研和與電廠技術(shù)人員的深入交流,,發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏的根本原因在于閥門密封副在開關(guān)瞬間造成的沖刷,。閥門在開啟和關(guān)閉的瞬間,由于密封面間的間隙很小,,閥門的壓差(相當(dāng)于閥門入口壓力)很大,,從而導(dǎo)致介質(zhì)在密封副處的流速很高,使密封 面處于高速介質(zhì)沖刷狀態(tài)下,,極易引起密封面的損壞而發(fā)生泄漏。對于鍋爐排污系統(tǒng)和疏水系統(tǒng)上的關(guān)斷閥,,由于介質(zhì)為飽和水,,閥門關(guān)閉或開啟的瞬間,,閥門所承受的壓差很大,密封面間既產(chǎn)生嚴(yán)重沖刷,,同時(shí)又會在節(jié)流處下游產(chǎn)生汽蝕,,從而引起內(nèi)漏。排污系統(tǒng)和疏水系統(tǒng)在鍋爐啟動(dòng)初期,,特別是在新機(jī)組或大修后的機(jī)組啟動(dòng)過程中,,介質(zhì)中含有的固體顆粒 (鐵銹、焊渣,、焊接飛濺物,、氣割飛濺物、氧化皮及管道或聯(lián)箱內(nèi)的雜物等)很多,,在閥門關(guān)閉或開啟瞬間,,密封面間極易夾雜固體顆粒而造成壓傷,引起閥門關(guān)閉不嚴(yán),,致使密封面很快被沖刷壞,。由此可見, 造成閥門內(nèi)漏的原因主要是沖刷和壓傷引起的,。

針對這種現(xiàn)象,,閥門技術(shù)人員在閥門結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了大膽創(chuàng)新,采用雙閥瓣結(jié)構(gòu),,使主密封面避免了高速介質(zhì)的強(qiáng)烈沖刷,。在材料上采用鉆基合金堆焊,密封面硬度可以超過45HRC,,很大程度上減少了閥門的內(nèi)漏問題,。

①用途抗沖刷截止閥適用于水、汽管道上,, 作啟閉裝置,。其典型應(yīng)用場合為汽機(jī)疏水、給水疏水,、加熱器疏水,、鍋爐疏水、過熱器疏水,、對空排水,、水冷壁下聯(lián)箱排污和高加疏水。

②性能特點(diǎn)抗沖刷截止閥各項(xiàng)性能指標(biāo)*符合JB/T3595—2002《電站閥門一般要求》和美國ASME相關(guān)規(guī)范的要求,。

③工作原理和結(jié)構(gòu)說明為避免介質(zhì)高速?zèng)_刷,, 閥門采用倒流(高進(jìn)低出)結(jié)構(gòu),閥門密封副采用先節(jié)流并阻斷臟物,,再利用節(jié)流后的介質(zhì)使密封面得到自清潔,,從而*解決了內(nèi)漏問題,,具體原理如下。

圖5-40所示為抗沖刷截止閥關(guān)閉初期,,環(huán)形密封面開始節(jié)流,,阻斷較大固體顆粒進(jìn)到閥瓣和閥座錐形密封面處,只有細(xì)小顆粒的污物還會進(jìn)入到閥門錐面密封空間,。此時(shí)介質(zhì)的zui大流速發(fā)生在閥瓣和閥座環(huán)形空間內(nèi),,從而使閥門錐面密封副避免了高速介質(zhì)的沖刷。

圖5-41所示為抗沖刷截止閥節(jié)流中段,,是針對圖5-40位置時(shí)進(jìn)入截止閥密封面上的細(xì)小顆粒物而設(shè)計(jì)的,。此時(shí)介質(zhì)通過閥瓣和閥座間的細(xì)小空隙產(chǎn)生的高速氣流或水流對密封面起到一個(gè)吹掃的作用,從而使污物無法在密封面上停留,,進(jìn)而清潔了密封面,。

 

圖5-42所示為抗沖刷截止閥關(guān)閉狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)了抗沖刷截止閥的全部功能,。 

來源:上海自動(dòng)化儀表銷售網(wǎng)(www.40017.net)

來源:http://www.40017.net/info/jishu_a140b83e24af71b8.html

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