高溫蝶閥
高溫蝶閥系在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)制造工藝開發(fā)而成的新一代高溫蝶閥。高溫蝶閥廣泛地應(yīng)用于冶金、建材、化工、電站、玻璃等行業(yè)中的高溫氣體管道中，作為高溫氣體介質(zhì)流時調(diào)節(jié)或切斷裝置，高溫蝶閥可與各種執(zhí)行器配套使用組成不同性能設(shè)備。
中文名
高溫蝶閥
外文名
high temperarure butterfly bamper
問題
影響密封性能
特征
不銹鋼片組成
技術(shù)
催化裂化
目錄
1簡介
2高性能高溫蝶閥，
3分類
按結(jié)構(gòu)形式分類
按密封面材質(zhì)分類
按密封形式分類
按工作壓力分類
按工作溫度分類
按連接方式分類
4高溫蝶閥技術(shù)
簡介
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新型高壽命高溫蝶閥的特點以及蝶閥在使用過程中存在問題
高溫蝶閥
目前 ,高溫蝶閥作為一種用來實現(xiàn)管路系統(tǒng)通斷及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金、水電等許多領(lǐng)域中得到極為廣泛地應(yīng)用。在已公知的蝶閥技術(shù)中，其密封形式多采用密封結(jié)構(gòu)，密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。由于結(jié)構(gòu)特征的限制，適應(yīng)耐高溫、高壓及耐腐蝕、抗磨損等行業(yè)?，F(xiàn)有一種比較先進(jìn)的蝶閥是三偏心金屬硬密封蝶閥，閥體和閥座為連體構(gòu)件，閥座密封表面層堆焊耐溫、耐蝕合金材料。多層軟疊式密封圈固定在閥板上，這種蝶閥與傳統(tǒng)蝶閥相比具有耐高溫，操作輕便，啟閉無磨擦，關(guān)閉時隨著傳動機(jī)構(gòu)的力矩增大來補(bǔ)償密封，提高了蝶閥的密封性能及延長使用壽命的優(yōu)點。
但是，這種蝶閥在使用過程中仍然存在以下問題：
一、由于多層軟硬疊式密封圈固定在閥板上，當(dāng)閥板常開狀態(tài)時介質(zhì)對其密封面形成正面沖刷，金屬片夾層中的軟密封帶受沖刷后，直接影響密封性能。
二、受結(jié)構(gòu)條件的限制該結(jié)構(gòu)不適應(yīng)做通徑DN200以下閥門，原因是閥板整體結(jié)構(gòu)太厚，流阻大。
三、因三偏心結(jié)構(gòu)的原理，閥板的密封面與閥座之間的密封是靠傳動裝置的力矩使閥板壓向閥座。正流狀態(tài)時，介質(zhì)壓力越高密封擠壓越緊。當(dāng)流道介質(zhì)逆流時隨著介質(zhì)壓力的增大閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質(zhì)壓強(qiáng)時，密封開始泄漏。
高性能高溫蝶閥，
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其特征在于：所述閥座密封圈由軟性T形密封環(huán)兩側(cè)多層不銹鋼片組成。
閥板與閥座的密封面為斜圓錐結(jié)構(gòu)，在閥板斜圓錐表面堆焊耐溫、耐蝕合金材料；固定在調(diào)節(jié)環(huán)壓板之間的
高溫蝶閥(11張)
彈簧與壓板上調(diào)節(jié)螺栓裝配一起的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有效地補(bǔ)償了軸套與閥體之間的公差帶及閥桿在介質(zhì)壓力下的彈性變形，解決了閥門在雙向互換的介質(zhì)輸送過程中存在的密封問題。
采用軟性T型兩側(cè)多層不銹鋼片組成密封圈，具有金屬硬密封和軟密封的雙重優(yōu)點，無論在低溫和高溫情況下，均具有零滲漏的密封性能。試驗證明池正流狀態(tài)（介質(zhì)流動方向與蝶板轉(zhuǎn)動方向相同）時，密封面的壓力是傳動裝置的力矩和介質(zhì)壓力對閥板的作用產(chǎn)生的。正向介質(zhì)壓力增大時閥板斜圓錐表面與閥座密封面擠壓越緊，密封效果越好。
當(dāng)逆流狀態(tài)時，閥板與閥座之間的密封靠驅(qū)動裝置的力矩使閥板壓向閥座。隨著反向介質(zhì)壓力的增大，閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質(zhì)壓強(qiáng)時，調(diào)節(jié)環(huán)的彈簧在受載后所儲存的變形能補(bǔ)償閥板與閥座密封面的緊壓力起到自動補(bǔ)償作用。
因此本實用新型不像現(xiàn)有的技術(shù)那樣，在閥板上安裝軟硬多層密封圈，而是直接安裝在閥體上，在壓板和閥座中間增設(shè)調(diào)節(jié)環(huán)是十分理想的雙向硬密封方式。它將可取代閘閥、高溫蝶閥及球形閥
分類
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按結(jié)構(gòu)形式分類
(1)中心密封蝶閥
高溫蝶閥(20張)
(2)單偏心密封煤閥
(3)雙偏心密封蝶閥
(4)三偏心密封跺閥
按密封面材質(zhì)分類
(1)軟密封蝶閥。
1)密封副由非金屬軟質(zhì)材料對非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。
2)密封副由金屬硬質(zhì)材料對非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。
(2)金屬硬密封蝶閥。密封副由金屬硬質(zhì)材料對金屬硬質(zhì)材料構(gòu)成。
按密封形式分類
(1)強(qiáng)制密封蝶閥
1)彈性密封蝶閥。密封比壓由閥門關(guān)閉時閥板擠壓閥座，閥座或閥板的彈性產(chǎn)生
2)外加轉(zhuǎn)矩密封蝶閥。密封比壓由外加于閥門軸上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生
(2)充壓密封蝶閥。密封比壓由閥座或閥板上的彈件密封元件充壓產(chǎn)生
(3)自動密封蝶閥。密封比壓由介質(zhì)壓力自動產(chǎn)生。
按工作壓力分類
(1)真空蝶閥。工作壓力低于標(biāo)堆大氣歷的蝶閥。
(2)低壓蝶閥。公稱壓力PN<1．6MPa的蝶閥。
(3)中壓蝶閥。公稱壓力PN為2．5--6．4MPa的蝶閥。
(4)高壓碟閥。公稱壓力PN為10。0--80．0MPa的蝶閥。
(5)超高壓蝶閥。公稱壓力PN>100MPa的蝶閥。
按工作溫度分類
(1)高溫蝶閥。t>450 ℃的蝶閥
(2)中溫碟閥。120 C<t<450 C的蝶閥
(3)常溫蝶閥。一40C<t<；120 C的蝶閥
(4)低溫蝶閥。一100<t<一40 C的蝶閥
(E)超低溫蝶閥。t<一100 C的蝶閥
按連接方式分類
(1)對夾式蝶閥
(2)法蘭式蝶閥
(3)支耳式蝶閥
(4)焊接式蝶閥
高溫蝶閥技術(shù)
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高溫蝶閥用于催化裂化裝置能量煙氣回收系統(tǒng), 裝置的正常操作溫度680 ℃, 允許連續(xù)使用溫度720 ℃, 超溫800 ℃, 輸送含有催化劑顆粒的再生煙氣介質(zhì)。由于介質(zhì)對閥門沖刷強(qiáng)烈, 為防止閥體壁厚因沖刷減薄而失效, 閥體內(nèi)大面積堆焊硬質(zhì)合金, 閥體極易產(chǎn)生變形和開裂,堆焊難度較大。因為系統(tǒng)溫度較高, 金屬材料在高溫中機(jī)械性能急劇下降, 閥門應(yīng)選用耐高溫材料。為防止閥門泄漏超標(biāo), 引起系統(tǒng)煙機(jī)不能正常停車, 從而造成重大事故, 對閥門密封結(jié)構(gòu)及其零件的加工精度要求較高。
高溫蝶閥閥體由鋼板和鍛件法蘭焊接而成。閥桿為整體鍛件結(jié)構(gòu), 由外部軸承座支撐,并通過二端銷連接帶動閥瓣轉(zhuǎn)動。2 個半圓閥座前后錯開, 與閥瓣呈對稱式分布, 結(jié)合對稱式流線型結(jié)構(gòu)的閥瓣, 使閥門具有良好的流通性能。3 組填料密封, 外加密封劑和吹掃二道輔助密封組成了高可靠性閥桿填料密封系統(tǒng)
高溫蝶閥為了滿足高溫的要求，必需要滿足以下幾方面的要求：
1、閥體材料
閥門設(shè)計執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為ASMEB16134 。按該標(biāo)準(zhǔn)中的壓力- 溫度表計算得到的閥門常溫下的壓力等級數(shù), 就是設(shè)計基準(zhǔn), 并以此來計算最小壁厚。在設(shè)計過程中, 閥體材料也選ASME B16134 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料, 并且材料的適用溫度高于閥門工況溫度。經(jīng)過查閱了大量國內(nèi)外類似工況的閥門設(shè)備材料使用情況, 結(jié)合對高溫材料的使用經(jīng)驗, 選擇了性價比較高的304H 作為閥體材料。此材料可減小蠕變對材料的影響。
2、閥桿材料
根據(jù)高溫強(qiáng)度估算, 奧氏體鋼在704 ℃的高溫工況下, 強(qiáng)度降低6415 %以上, 如果采用加大閥桿直徑提高其強(qiáng)度的方法, 則超出閥門結(jié)構(gòu)要求, 因此奧氏體鋼不適宜做閥桿材料。lnconel X - 750 在704 ℃的高溫工況時, 強(qiáng)度降低4113 % , 但強(qiáng)度值還很大(表1) 。根據(jù)屈服強(qiáng)度,并考慮持久強(qiáng)度計算得到的閥桿直徑, 符合閥門結(jié)構(gòu)要求, 因此閥桿材料選用lnconel X - 750 。
3、閥體最小壁厚計算是為了保證閥門的壓力邊界完整。最小壁厚采用規(guī)則法計算, 計算標(biāo)準(zhǔn)按 ASME B16134 , 在選擇壓力- 溫度額定值時, 有2種磅級選擇法。一種是選擇標(biāo)準(zhǔn)磅級, 計算得到的最小壁厚比較大, 比較。另一種是選擇特殊磅級, 計算得到的最小壁厚比標(biāo)準(zhǔn)磅級小, 但無損檢測要求較嚴(yán)。根據(jù)高溫工況的設(shè)計經(jīng)驗, 選擇了這二種磅級的組合形式, 即在計算最小壁厚的壓力-溫度額定值時, 選用標(biāo)準(zhǔn)磅級, 而閥體的無損檢測要求按特殊磅級。 閥門泄漏率要求為流量的0167 % , 當(dāng)泄漏超標(biāo)就會引起系統(tǒng)煙機(jī)不能正常停車, 從而造成重大事故。普通煙氣蝶閥閥體通道內(nèi)沒有閥座, 閥瓣僅起調(diào)節(jié)煙氣介質(zhì)流量的作用, 不起密封作用(圖2) 。根據(jù)性能要求, 大口徑高溫蝶閥設(shè)有閥瓣和閥座密封副, 對閥門的流通性能、密封可靠性和啟閉力矩3 個方面進(jìn)行了設(shè)計研究。首先按常規(guī)蝶閥設(shè)計了密封副(圖3) , 此形式密封可靠, 雖然閥瓣旋轉(zhuǎn)中心與密封面存在偏心力矩, 使啟閉力矩增大, 但經(jīng)過計算, 力矩也在可以接受的范圍之內(nèi)。此結(jié)構(gòu)的缺點是流通性能差, 不能滿足全開截面積的設(shè)計要求。經(jīng)過反復(fù)設(shè)計、修改和計算, 完成了對開式閥座密封副設(shè)計(圖4) , 該閥座是2個半圓閥座, 它們前后錯開與閥瓣呈對稱式分布,使得閥瓣能夠設(shè)計成對稱式流線型結(jié)構(gòu), 使閥門具有良好的流通性能, 從而滿足了全開截面積要求和全開Cv 值要求。由于閥瓣結(jié)構(gòu)對稱, 所以啟閉力矩較小。雖然其密封面某一處可能有泄漏現(xiàn)象, 但只要合理控制閥瓣和閥座的尺寸精度、形位公差和二者之間的裝配誤差, 就能有效控制泄漏率在合格范圍之內(nèi)。
4、高溫填料填料選用柔性石墨。其在空氣中氧化溫度為450 ℃, 并在此溫度下每24h 后質(zhì)量減輕1 %。溫度越高, 質(zhì)量減輕得越多, 氧化現(xiàn)象越嚴(yán)重。柔性石墨填料使用溫度為650 ℃, 且僅用于非氧化介質(zhì)?？紤]到填料在填料函內(nèi)處于壓緊密封狀態(tài),只有一部分與空氣接觸, 有資料介紹處于這種狀態(tài)的填料使用溫度可達(dá)816 ℃。