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閥門知識(shí)

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調(diào)節(jié)閥常用的密封形式及選用原則

       調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)控制系統(tǒng)中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié),好比人的手和腳。調(diào)節(jié)閥用來調(diào)節(jié)流體流量,克服干擾來保證被控變量達(dá)到給定的工藝指標(biāo)。

  調(diào)節(jié)閥的閥部分由閥的內(nèi)件和閥體組成,閥的內(nèi)件包括閥芯、閥桿、填料函和上閥蓋等。上閥蓋和填料函用于對(duì)閥桿密封和對(duì)閥桿進(jìn)行導(dǎo)向,防止工藝介質(zhì)沿調(diào)節(jié)閥門的閥桿這個(gè)可動(dòng)部件向外泄漏,它是閥體不可分割的一部分。
  常規(guī)的上閥蓋結(jié)構(gòu)形式一般有四種:普通型、散熱片型、長(zhǎng)頸型和波紋管密封型。材質(zhì)一般有鑄鐵、鑄鋼和不銹鋼,填料函一般為聚四氟乙烯或柔性石墨。
  典型的調(diào)節(jié)閥的閥蓋由與閥體相同的材料或等效的材料制成。閥蓋承受與閥體相同的溫度和腐蝕性影響,閥桿密封在經(jīng)過幾百次的循環(huán)動(dòng)作之后,就會(huì)磨損,在工程應(yīng)用中,流體壓力也會(huì)導(dǎo)致密封磨損;填料的選擇也是一個(gè)問題,填料選擇不當(dāng),調(diào)節(jié)閥的摩擦力增大而導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥死區(qū)增大或者很容易使閥桿密封失效。
  因此,選擇調(diào)節(jié)閥,除了閥體結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、口徑計(jì)算外,還應(yīng)根據(jù)控制流體的壓力、溫度、壓差、流體的性質(zhì),合理選擇上閥蓋的結(jié)構(gòu)形式和填料函,以防止流體沿著調(diào)節(jié)閥閥桿泄漏出來,即應(yīng)充分考慮閥桿密封的性能和使用壽命。這在工程設(shè)計(jì)中顯得非常重要。
  在強(qiáng)腐蝕、易揮發(fā)和有毒有害的工藝流體中,調(diào)節(jié)閥一般不采用普通型、散熱片型、長(zhǎng)頸型上閥蓋及密封結(jié)構(gòu)形式,因?yàn)榇朔N結(jié)構(gòu)形式的密封性能和使用壽命極為有限。技術(shù)人員曾在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)做過相關(guān)實(shí)驗(yàn),采用304不銹鋼直行程調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)濃硝酸和濃硫酸混酸流量,使用聚四氟乙烯填料密封結(jié)構(gòu),不到一個(gè)月經(jīng)過600次左右的全行程的調(diào)節(jié)閥閥桿的上下運(yùn)動(dòng),聚四氟乙烯填料密封即完全被破壞。在強(qiáng)腐蝕、易揮發(fā)和有毒有害的工藝條件下,一旦閥桿密封被破壞,強(qiáng)腐蝕、易揮發(fā)和有毒有害的工藝介質(zhì)從調(diào)節(jié)閥閥桿中泄漏出來,會(huì)對(duì)周邊環(huán)境和人身安全帶來嚴(yán)重的后果。
  采用波紋管密封型形式是解決上述問題的一個(gè)途徑。波紋管一般由不銹鋼做成。這種特殊的閥蓋結(jié)構(gòu)保護(hù)調(diào)節(jié)閥的填料函避免和流體接觸,一旦波紋管破裂,在波紋管上面的填料函結(jié)構(gòu)會(huì)防止波紋管破裂失效時(shí)產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。在工程實(shí)際中,波紋管密封形式的選擇應(yīng)充分考慮波紋管密封的壓力的額定值會(huì)隨溫度的增高而降低,流體中不能有固體的顆粒存在,及波紋管材料的循環(huán)動(dòng)作壽命等。在不銹鋼不耐某些工藝介質(zhì)腐蝕的強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)所,如工藝介質(zhì)為濕氯氣時(shí),濕氯氣中含有的微量鹽酸會(huì)使不銹鋼波紋管很快被腐蝕,則調(diào)節(jié)閥閥桿不能采用波紋管密封的形式。
  在這種情況下,正確地選擇似乎是采用隔膜調(diào)節(jié)閥。隔膜調(diào)節(jié)閥采用了耐腐蝕的襯里和耐腐蝕隔膜,不用填料,可以完全避免腐蝕性介質(zhì)向外泄漏,但其流量特性不是很好,且受隔膜襯里的限制,耐壓、耐溫性能較差,耐腐蝕隔膜片會(huì)由于上下折疊而造成疲勞損壞,壽命很短,一旦耐腐蝕隔膜片破裂,強(qiáng)腐蝕、易揮發(fā)和有毒有害的工藝介質(zhì)會(huì)同樣從裂口處泄漏出來,因此,隔膜調(diào)節(jié)閥的使用受到了很大限制。
  因此,在強(qiáng)腐蝕、易揮發(fā)、有毒有害的工藝條件下,尋找一種可靠、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的調(diào)節(jié)閥上閥蓋及密封結(jié)構(gòu)形式是保證調(diào)節(jié)閥可靠工作從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的關(guān)鍵。2、調(diào)節(jié)閥閥桿的新型密封方法
  硝化棉硝化工序即濃硝酸和濃硫酸混酸和棉纖維反應(yīng)生成硝化棉,控制濃硝酸和濃硫酸混酸流量和棉纖維量的比例是保證硝化棉產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在硝化棉硝化工序自控系統(tǒng)的改造中,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的閥桿密封方式,成功地解決了調(diào)節(jié)濃硝酸和濃硫酸混酸流量調(diào)節(jié)閥的閥桿密封問題。
  在聚四氟乙烯填料密封的上方,我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)空腔,并且給這個(gè)空腔中通入惰性氣體(如氮?dú)猓部梢允强諝?,并且要求惰性氣體的壓力要稍高于管道中工藝介質(zhì)的上限壓力。這樣,調(diào)節(jié)閥在使用過程中,即使調(diào)節(jié)閥的聚四氟乙烯填料密封被破壞,由于氣體的壓力要稍高于管道中工藝介質(zhì)的上限壓力,強(qiáng)腐蝕、易揮發(fā)、有毒有害的氣體也無法泄漏出來。為保證空腔中氣體的壓力穩(wěn)定,防止氣體沿閥桿上下串氣,在空腔的下部,把聚四氟乙烯填料分割為上下兩部分,在中間加一不銹鋼隔墊,將氟橡膠O型密封圈嵌入不銹鋼隔墊內(nèi),隔墊上下用聚四氟乙烯填料將其夾緊。空腔上部的閥蓋中也嵌入氟橡膠O型密封圈,用螺栓將閥蓋壓緊。一般來講,氟橡膠O型密封圈的使用壽命是比較長(zhǎng)的,高達(dá)上百萬次,只要氟橡膠O型密封圈的密封不被破壞,空腔中惰性氣體壓力會(huì)始終高于管道中工藝介質(zhì)的上限壓力,因此,這種調(diào)節(jié)閥閥桿的密封結(jié)構(gòu)形式是非常可靠的,也很經(jīng)濟(jì)。
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