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蝶阀在低温介质中的应用

日期:2018/1/20 16:25:28 人气: 标签:蝶阀在低温介质中的应用 蝶阀 专题:



蝶阀在低温介质中的应用

 

    蝶阀具有结构紧凑、体积小、重量轻(与相同压力,相同通径的闸阀相比可减轻40%~50%)流体阻力小、启闭迅速等一系列优点,因此得到广泛的使用。


    但在一些低温装置,如天燃液化设备、空气分离设备以及变压吸附设备等化工行业所采用的阀门有80%以上还是截止阀或闸阀,采用蝶阀的数量很少。其主要原因是金属密封蝶阀在低温状况下密封性能表现不良,以及其它一些因结构不合理等原因造成介质内漏和外漏的现象,严重的影响这些低温设备的安全和正常运行,不能满足低温设备的要求。

    根据我国低温装置的不断发展,对低温阀门的要求日益增大,因此对金属密封蝶阀进行结构上的改进,开发了三偏心纯金属高密封性能的蝶阀,这种蝶阀无论介质是高温还是低温均能满足其需要。

    现合结其结构特点,仅对低温性能方面作简单介绍。

一、对低温碟阀密封性能的要求:

    低温阀门产生泄漏的原因主要有两种情况,一是内漏;二是外漏。

    1)阀门产生内漏

 主要原因是密封副在低温状态下产生变形所致。

   当介质温度下降到使材料产生相变时造成体积变化,使原本研磨精度很高的密封面产生翘曲变形而造成低温密封不良。我们曾对DN250阀门进行低温试验,介质为液氮(-196℃)蝶板材料为1Cr18Ni9Ti(没经过低温处理)发现密封面翘曲变形量达0.12mm左右,这是造成内漏的主要原因。

    新研制的蝶阀由平面密封改为锥面密封。阀座是一个斜圆锥椭圆密封面,与嵌装在蝶板上的正圆形弹性密封环组成密封副。密封环可在蝶板槽内径向浮动。当阀门关闭时,弹性密封环首先和椭圆密封面的短轴接触,随着阀杆的转动逐渐将密封环向内推,迫使弹性环再和斜圆锥面的长轴接触,最终导致弹性密封环与椭圆密封面全部接触。它的密封是依靠弹性环产生变形而达到的。

    因此当阀体或蝶板在低温下产生变形时,都会被弹性密封环来吸收补偿,不会产生泄漏和卡死现象。当阀门打开时这一弹性变形立即消失,在启闭过程中基本没有相对磨擦,故使用寿命长。

    2)阀门的外漏。

    其一是阀门与管路采用法兰连接方式时,由于连接垫料、连接螺栓、以及连接件在低温下材料之间收缩不同步产生松弛而导至泄漏。因此我们把阀体与管路的连接方式由法兰连接改为焊接结构,避免了低温泄漏。

    其二是阀杆与填料处的泄漏。一般多数阀门的填料采用F4,因为它的自滑性能好、摩擦系数小(对钢的摩擦系数f=0.05~0.1),又具有独特的化学稳定性,因此得到广泛应用。

    但F4也有不足之处,一是冷流倾向大;二是线膨胀系数大,在低温下产生冷缩导致渗漏,造成阀杆处大量结冰,至使阀门开启失灵。为此研制的低温蝶阀采用自缩密封结构即利用F4膨胀系数大的特点,通过予留的间隙达到常温、低温都可以密封的目的。

 

二、阀体、阀杆轴衬的设计要求

    1)低温阀门壳体结构形状。

    材料选择的正确与否对阀门的正常可靠工作有着极其重要的意义。蝶阀的结构特点与截止阀、闸阀相比,不但避免了因形状不规则,壳体壁厚不均匀,在低温下产生的冷缩,温差应力所引起的变形,而且由于蝶阀体积小,阀体形状左右基本是的称的,因而热容量小;予冷量消耗也小;形状规则又便于对阀门的保冷措施。

    2)阀杆衬套的选择。

    根据用户反映,有些低温阀门在运行当中,阀门的转动部位发生粘滞,咬合现象时有发生,主要原因是:配对材料选择不合理,予留冷间隙过小,以及加工精度等原因所致。

    在研制低温阀门时,采取了一系列措施,防止出现以上现象。例如:我们对阀杆上、下轴衬选用了具有摩擦系数小及自润滑性能的SF-1型复合轴承,这样可以适用于低温阀门的一些特殊需要。金属密封型蝶阀具有的特点是一些普通阀门所不具备的。尤其是流阻小、密封可靠、启闭迅速、使用寿命长等。

  
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