直通单座快开阀替代O形球阀的应用探讨

发布时间:2010-10-14  点击数:2451
    在现代工业自控系统中,有许多地方要求用两位开关控制阀来控制工艺管道中介质的流通和切断。笔者常常选O形球阀来实现这种控制要求。通过长期的实践,笔者已经在很多场合选用直通单座快开阀取代O形球阀来实现两位开关控制要求,并取得了非常好的使用效果。 
一、O形球阀的缺点
     O形球阀全开时阀座与调节阀口径相同,实现了全通径流道简单、流阻小、流通能力大。但是,O形球阀也有如下的局限性。
     1、O形球阀的球芯在阀门开关过程中始终与阀座相对滑动摩擦,同时,阀芯和阀座之间的密封是通过阀座压向球芯的预紧密封力实现的。如果在使用一段时间后阀座摩损,则球芯和阀座之间的预紧密封力会减小,阀门关闭时密封副之间的密封性能将降低,阀门可能出现内漏。
     2、O形球阀一般采用软密封结构形式,阀座多采用聚四氟乙烯等材料制作,这种软密封结构的O形球阀受到软密封材料的限制,不能用在高温高压的场合,一般只能用在160℃以下和PN6.4MPa以下。O形球阀硬密封结构的技术和制作难度较。
     3、O形球阀一般采用两片式和三片式结构,或采用一体式螺纹紧固阀座结构。因此,O形球阀不能在线维修,且安装和拆卸困难。通过上面的分析叮以看出,O形球阀使用寿命短,应用范围小,拆装和维修困难。
二、用直通单座快开阀替代O形球阀实现两位开关控制的优点
     直通单座快开阀是直行程的非平衡式结构,可以配气缸式或薄膜式气动执行机构,也可以配电动执行机构。与O形球阀比较,用直通单座快开阀实现两位开关控制有如下优点。
     1、直通单座快开阀采用的是非平衡式结构。阀座则采用自对中的卡入式结构;密封副是线密封;密封力是执行机构推动阀芯压向阀座的推力。因此,当阀芯和阀座的密封面摩损时,阀芯会在执行机构的推力下自动补偿这个摩损量,保证了直通单座快开阀在长期的工作使用后,仍然能够严密关断,可靠工作,不会在阀门关闭时出现内漏现象。
     2、直通单座快开阀一般采用的是硬密封结构,可以用在高温和高压的场合,最高温度可以达到650℃,而最高压力可以达到32MPa,使用范围更大。
     3、直通单座快开阀的开度达到25%时,流量即达到了90%Cv,以上,因此直通单座快开阀开启迅速,反应灵敏。
     4、如果选用气缸式执行机构,则可以接受高达1MPa的气源压力,再配以粗壮的阀杆,就可以克服很高的压差,但是体积只有薄膜阀的65%,质量只有薄膜阀的70%。且推力大,动作快,灵敏可靠。
     5、直通单座快开阀采用的是顶装式结构,阀座则采用自对中的卡入式结构,因此,该阀可以在线维修,而不需要把阀门从管道上拆卸下来。
     63、直通单座快开阀采用自对中的卡入式阀座结构,硬密封不需要研磨即可达到Ⅳ以上的泄漏要求,而软密封则可以达到Ⅵ级以上的泄漏要求。另外,只要选择不同的阀座,就可以得到硬密封或软密封的阀门。
     7、直通单座快开阀结构简单,动作灵敏,性能可靠,使用寿命长,且制作加工容易。
三、直通单座快开阀的计算选型方法
     在选择直通单座快开阀之前,必须了解详细的工艺参数和控制要求,并根据工艺参数和控制要求初步判断是否可以选用直通单座快开阀,如果可以选用直通单座快开阀,再根据工艺参数进行流量系数、噪音和不平衡力的详细计算,最后再根据计算结果选择阀门的详细配置。直通单座快开阀的计算选型步骤如下。 
    1、了解详细的工艺参数和控制要求;
    2、根据工艺参数和控制要求初步判断是否可以选用直通单座快开阀。如果介质洁净无杂质,也不含有纤维物质,则可以选用直通单座快开阀,如蒸汽、清水、氮气、氢气、汽油、柴油等。
    3、计算最大的流量系数Cv值。一般采用国际电工委员会IEC推荐的平均重度法公式计算。要把工艺流程控制中出现的最大流量值qvmax和最小压差值△Pmin代入公式计算。
    4、根据计算的Cv值选择合适的阀门口径和Cv值。对于直通单座快开阀,一般在计算的最大Cv计值时,阀门的开度要小于80%,且开度越小越好。
    5、噪声的预估。阀门噪声的预估是一个比较复杂的问题,现在常用的是Masonneilan公司所研究和提供的公式,这个公式计算比较方便,计算结果也比较准确。
    6、不平衡力的计算和执行机构的选择。通过计算介质压差对阀芯产生的不平衡力,再考虑阀门各个运动部位的摩擦力,最后根据工艺参数和控制要求选择一个合适的放大系数,就可以选择执行机构了。
    7、根据上面各个步骤的计算结果,对直通单座快开阀进行详细的阀门配置。主要工作是各个零部件形式和材料的选择、附件的选配等工作。
    通过上面7个步骤的计算选型就可以得到合适的直通单座快开阀。值得一提的是,如果在第6步计算的不平衡力太大,则可以选用多级降压结构或平衡式机构的阀门;如果在第5步计算的噪声比较大,则可以选用降噪阀芯;然后再回到第4步重新计算选型,直到选出到合适的阀门为止。