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        新型自控閥門結構 ——滑板閥在工業自控中的運用

        2023-09-20

        新型自控閥門結構

        滑板閥在工業自控中的運用

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        摘要: 滑板閥是一種新型的自控閥門結構型式,具有法蘭距離短、結構緊湊、重量輕、耗氣量少、行程短、動作快、調節精度高、閥位穩定、防空蝕、耐沖刷及密封性能高等特點。主要用在液體、氣體、蒸汽工況場合。尤其在不干凈介質、結晶結焦介質、粉料介質、黑水、灰水介質中,因具有獨特的結構優勢,比傳統閥門結構具有更好的使用效果。

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        Abstract:Slide plate valve is a new type of self-control valve structure, which has the characteristics of short flange distance, compact structure, light weight, less gas consumption, short travel, fast action, high adjustment accuracy, stable valve position, anti-corrosion, erosion resistance and high sealing performance. Mainly used in liquid, gas, steam working conditions. Especially in the unclean medium, crystalline coking medium, powder medium, black water ash water medium, because of its unique structural advantages, it has better use effect than the traditional valve structure.

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        關鍵詞:滑板閥、調節閥、切斷閥、黑水閥、灰水閥、粉料閥、高溫高壓蒸汽閥

        自控閥門是在流體系統中,用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置,依靠驅動或自動機構使啟閉件作升降、滑移、旋擺或回轉運動,從而改變其流通面積大小以實現其控制功能,具有截止、調節、導流、穩壓、分流或溢流卸壓等功能,可用于控制水、空氣、蒸汽、泥漿、油品、各種腐蝕性介質和放射性介質等各種類型流體的流動。為了滿足社會生產發展的需要,閥門的發展經歷了由單一功能向多功能、多工況的歷史性蛻變。自控閥自上世紀20年代誕生以來,產品結構和功能歸納起來主要有以下具有代表性的結構型式:如單座、平衡、高壓、中線蝶閥、偏心蝶閥、球閥、偏心球閥、三通閥、內襯閥及自立式閥等10大系列產品。這些產品根據自身結構特點而滿足不同介質工況及調節性能要求。但是隨著工業生產自動化水平要求逐年提高,特別是我國國民經濟繼續穩定、快速增長與轉型的要求下,石化、煤化工業向生產過程綜合化,高效化,生產規模大型化發展。這就對石化與煤化裝備提出了更高的要求:1)大型化、高壓化、高效化、高硫、高酸化;2)新材料、新結構、新工藝、新技術;3)設計、制造、使用一體化;4)安全、穩定、長周期、滿負荷、優化運行。作為基礎工業重裝備基礎部件的閥門,也要求向高性能、長壽命、低能耗、多用途發展,將逐漸取代傳統低性能、能耗高、運用范圍狹窄的閥門。

        滑板閥是重慶川武儀表有限公司根據近30年在自控閥研發、生產經驗,充分考慮客戶需求和迫切需要解決的技術難題,結合自控閥行業發展方向而特別研發的一款新型的閥門結構?;彘y兼具調節和切斷雙重功能。具有法蘭距離短、結構緊湊、重量輕、耗氣量少、行程短、動作快、調節精度高、閥位穩定、防空蝕、耐沖刷及密封性能高等特點。主要用在液體、氣體、蒸汽工況場合。尤其在不干凈介質、結晶結焦介質、粉料介質、黑水、灰水介質中,因具有獨特的結構優勢,比傳統閥門結構具有更好的使用效果。

        滑板閥結構是集單座閥和球閥的優點,摒棄其缺點而研發的一款產品。結構優點如下表所示:

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        性能指標

        單座閥

        O型切斷球閥

        滑板閥

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        密封性能

        VI

        ?VI

        VI

        閥座材質

        軟閥座

        軟閥座

        金屬閥座

        密封可靠性

        較好

        較好

        極好

        啟閉摩擦力

        允許壓差

        啟閉輸出力

        壓力損失

        調節性能

        調節、切斷

        切斷

        調節、切斷

        適用介質

        干凈介質

        干凈介質

        所有介質

        最高適用溫度

        230℃

        230℃

        566℃

        抗介質不平衡力性能

        耐沖刷性能

        使用壽命

        較長

        很長

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        成功案例1

        河南心連心化肥有限公司糠醇項目高壓分離器液位調節閥原采用多級降壓的套筒閥結構,但是由于介質中存在固體顆粒物的糠醇物質,對閥門沖刷嚴重,使用壽命極短,需要經常更換,嚴重影響生產的正常進行。閥門工藝參數如下:

        介質名稱:糠醇

        公稱通徑:DN25

        公稱壓力:Class 900

        閥前壓力:8.0 MPa

        閥后壓力:0.1 MPa

        關閉壓差:8.0 MPa

        溫????度:60 ℃

        泄漏等級: IV級

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        分析滑板閥能夠成功運用的原因如下:

        結構設計上避免了介質對閥內件的沖刷磨損,大大提高了閥門的使用壽命(密封結構如圖所示)。

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        由上圖可知,閥門結構上采用直通流道,介質直接流過閥門,不改變介質流向。介質流通通道與球閥原理一致。

        密封面采用面密封結構,且與介質流向垂直,避免了介質對閥內件及密封面的沖刷磨損。

        閥板與閥座相對運動,啟閉方向與流向成90度,不僅能夠刮落附著在內件密封面上的固體顆粒物,還能起到自研磨和自潔作用。密封面在自研磨作用下,閥門越使用越利于閥門的密封,密封性能越使用越好。

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        成功案例2

        我公司為鶴壁煤電生產的專用于煤粉切斷場合的滑板切斷閥。這種結構形式的閥門在殼牌爐上已經獲得成功的運用,并且取得了連續運行27個月免維護的業績。與進口球閥9個月的運行壽命相比,是進口球閥的3倍。而且進口閥門還經常出現動作被卡死,球芯被高速煤粉顆粒沖刷造成泄漏等不利于生產的情況發生,檢修花費大量的時間、人力和物力。

        閥門參數如下:

        公稱通徑:12”

        公稱壓力:Class600

        連接法蘭:12”Class600

        流體介質:CO2+煤粉

        閥前壓力:5.01MPa

        使用溫度:100℃

        最大壓差:5.61MPa

        控制方式:氣動氣缸

        閥體材質:WCB

        閥板材質:17-4PH+噴焊WC

        動作頻率:20min/次

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        分析滑板閥能夠成功運用的原因如下:

        介質流向與閥門動作方向成90°,動作時形成強有力的剪切力,直接剪斷在閥芯與閥板處的固體顆粒物質。且不會對密封面造成劃傷。而球閥在小開度時固體顆粒物易劃傷或者壓傷密封內件。如下圖所示:

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        成功案例3

        山東萊鋼精煉爐底吹氬氣流量調節閥因閥門位置重要,且要求高精度、高精準度調節氬氣進入精煉爐的流量,閥門的性能直接決定了整爐鋼水的質量好壞。鑒于此,山東萊鋼一直采用進口單座閥,但是由于采購成本高及采購周期長,不能滿足正常生產的需要

        閥門工藝要求如下所示:

        介質名稱:氬氣

        管道規格:DN15

        溫度:常溫

        強吹流量:800-1000NL/min ?

        中吹流量:100-200 NL/min ????

        弱吹流量:20-60 NL/min

        供氣壓力:1.0-2.0MPa

        工作壓力:0.2-1.0MPa

        系統反應快速(小于10秒)

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        從工藝要求可知,最大流量為1000L/min,最小流量為20L/min ,實際可調比為:1000/20=50。一般單座閥,包括精小流量調節閥的實際可調比大約為10~15,如此大范圍穩定調節是普通單座閥無法滿足的。原因是流量開度的調節,主要依靠調節閥芯和閥座之間的間隙來控制流量。但是在小開度時,閥芯受到介質不平合理力的影響,開度在15%以下或85%以上時,流量調節精度就不那么準確了。

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        分析滑板閥能夠成功運用的原因如下:

        滑板閥在開度控制上,采用的是調整閥板與閥座窗口之間的距離來控制流量,流通節流面積穩定,不受介質不平衡力的影響。

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