【方法】高溫調節閥的難點(diǎn) 實(shí)現調節閥的切斷功能

發(fā)布時(shí)間 : 2017-09-10

生活中的很多行業(yè)的發(fā)展與電動(dòng)單座調節閥都是離不開(kāi)的，有時(shí)候一些不起眼的因素都可能導致很大的差距，比如之前提過(guò)的，今天我們就來(lái)了解一下“高溫調節閥的難點(diǎn) 實(shí)現調節閥的切斷功能”。

高溫和超高溫控制一直都是國內與國外廠(chǎng)家以及設計院關(guān)注的重點(diǎn)。其原因主要是高溫調節與控制是自動(dòng)化控制中的難題，高溫和超高溫的切斷難度更大，這一難題的主要表現是高溫膨脹產(chǎn)生卡阻及切斷問(wèn)題。

（1）閥體及閥內件材料的選擇問(wèn)題

用于450℃以上的環(huán)境中的調節閥，一般材料可使用的高溫度為500℃左右。對于高于538℃的場(chǎng)合，閥體通常采用鉻－鉬鋼。對于高溫度達1035℃左右的場(chǎng)合，通常選用SUS310S型不銹鋼，而且材料含碳量必須控制在 0.04～0.08％之間。對于更高的溫度，建議采用內襯非金屬耐熱材料（可用于1200℃的高溫場(chǎng)合）或特殊的耐高溫高強度合金（如發(fā)動(dòng)機燃燒室用耐高溫高強度合金，可直接用于 1000℃高溫場(chǎng)合）。

（2）填料的耐溫性能

標準的聚四氟乙烯填料僅能用于200℃以下場(chǎng)合，如需用于中高溫場(chǎng)合則必須采用伸長(cháng)型閥蓋以防止填料受到極高溫度的影響。但較長(cháng)較細的閥桿在高溫條件下強度較差，易出現彎曲現象。因此，高溫條件下應采用耐溫性能優(yōu)異（可達600℃）的柔性石墨填料，還可以大大降低伸長(cháng)型閥蓋的高度。同時(shí)配以“旋轉類(lèi)閥粗閥桿”的方式提高閥整體強度，從而較好地解決這一問(wèn)題。

（3）密封方式的選擇

在高溫條件下實(shí)現較高的切斷性能是很困難的，很多常規的高性能密封方式是不可取的（如 O 形圈、四氟材料、彈性金屬材料等）。在500℃以?xún)?，可采用特種復合石墨閥座軟密封方式。在500℃以上的條件下調節，高溫調節閥的難點(diǎn)只能采用金屬對金屬硬密封方式（一般采用蝶閥結構）。

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在使用時(shí)，調節閥往往會(huì )出現調節閥切斷不好，泄漏大等故障。除因堵卡、允許壓差過(guò)小而被頂開(kāi)等原因造成的泄漏增加外，絕大部分都是由于調節閥的結構缺陷和選型不當造成的。而現代工業(yè)對調節閥的要求越來(lái)越高，在要求較高的應用場(chǎng)合都會(huì )對調節閥提出切斷要求，因此切斷功能是調節閥的一個(gè)重要的使用功能和內在質(zhì)量指標（對切斷等級的劃分及標準見(jiàn)相關(guān)資料）。因此要格外注意。

一、結構型式的選擇

雙密封類(lèi)調節閥（如雙座閥、雙密封套筒閥等）主要的缺點(diǎn)之一就是泄漏大。但上世紀80年代以前，盛行套筒閥，然而套筒閥有許多不足：零件多、可靠性差、備件難、維護難、切斷效果不理想等等。實(shí)際上，這是設計思路陷入了誤區，與其在閥體的“心臟”內作如此復雜的改動(dòng)，倒不如通過(guò)外部調整來(lái)實(shí)現。因此，應選擇單密封類(lèi)調節閥。這樣，密封問(wèn)題、可靠性問(wèn)題、維修和備件問(wèn)題均被一一解決了。此時(shí)，解決矛盾的重點(diǎn)轉化為介質(zhì)對閥的不平衡力增大的問(wèn)題，解決它僅需配強力活塞執行機構、加粗閥桿即可。這種通過(guò)外部來(lái)解決的辦法顯然比通過(guò)內部的復雜改進(jìn)要容易得多，與其說(shuō)這是辦法問(wèn)題，還不如說(shuō)這是思路問(wèn)題。到九十年代時(shí)，人們開(kāi)始尋找結構更簡(jiǎn)單、密封更可靠的切斷閥。這時(shí)，發(fā)現角行程閥比直行程閥（單座閥、套筒閥、閘閥）更具有優(yōu)越性，于是產(chǎn)生了三偏心切斷蝶閥、全功能切斷閥、硬密封切斷球閥。

二、密封面的選擇

（1）面對面密封：

常見(jiàn)的柱塞閥芯，其密封面為60℃的小錐面，閥座也是60℃的小高溫錐實(shí)現調節閥的切斷功能面，此小錐面的寬度通常在0.5mm～2mm之間，要密封好就必須保證兩個(gè)錐面良好接觸。但事實(shí)上，它始終受到加工誤差的影響(如同心度、不圓度、傾斜度等)，其密封效果不十分理想。這類(lèi)閥的泄漏率通常為 10－4，經(jīng)過(guò)精密的研磨可達10－6，只能達到較好的密封等級。

（2）球面密封：

利用閥芯的球面轉動(dòng)與固定的閥座小錐面相切，它們之間為線(xiàn)接觸，這就比上述面對面密封的效果好。華林公司推出的全功能超輕型閥、球面密封蝶閥等就是采用這一思路來(lái)制作的，其泄漏率可達10－6～10－8，高性能的三偏心蝶閥可高達10－8，以至零泄漏。

三、密封材料的選擇

（1）軟密封

除耐腐蝕的襯里閥門(mén)外，一般的軟密封閥指閥芯或閥座兩者之一采用非金屬材料（主要為聚四氟乙烯，還有橡膠等）的密封形式的閥。

（2）硬密封

硬密封再堆焊耐磨合金等是切斷閥的佳選擇。

（1）軟密封，切斷效果好，但不適宜用于含顆粒介質(zhì)，一旦劃傷，泄漏會(huì )急劇增加。因此，條件允許時(shí)盡量選用硬密封。全功能超輕型閥硬密封可達10－7～10－8，三偏心蝶閥可達零泄漏。

（2）對密封耐磨性的考慮：除選硬密封外，對泄漏要求10－6以上的切斷型調節閥，應該(或者說(shuō)必須)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐沖蝕、耐劃傷的能力，提高閥的壽命。

（3）對高溫介質(zhì)的切斷調節閥在室溫下組裝的，在高溫下工作，溫度變化幾百度。熱膨脹會(huì )改變裝配時(shí)建立的密封比壓。過(guò)緊，密封面會(huì )卡住，運動(dòng)時(shí)會(huì )嚴重擦傷，拉傷；過(guò)松，密封壓不夠，兩種情況泄漏都會(huì )急劇增加。解決的好辦法是用彈性閥座來(lái)吸收這一變化造成的差異。通常有三種彈性方案：①彈簧式；②薄片式柔性金屬環(huán)；③剛柔相濟的彈性閥座。后者好，即有柔性克服熱膨脹，又有剛度并堆耐磨合金來(lái)提高耐磨面的可靠性。

（4）對含顆粒的沖蝕介質(zhì)，要考慮閥芯避讓開(kāi)高速介質(zhì)的直接沖蝕。直行程閥、蝶閥都不具備這一功能，而全功能超輕型閥偏心旋轉具有這一特點(diǎn)。遇此，應選后二種閥。

（5）對于硬密封，必須有足夠的硬度差，同一硬度材料“互不相讓”，容易擦傷。

（6）對所配執行機構應增大推力和剛度，使之動(dòng)作自如。

五、切斷閥主要閥型

按上述分析，切斷閥的主要閥型如下，選擇切斷閥應綜合考慮泄漏率、介質(zhì)種類(lèi)、介質(zhì) 溫度、流量系數等各種參數和性?xún)r(jià)比。在如下優(yōu)選秩序中，先考慮硬密封，再考慮軟密封。

（1）全功能超輕型調節閥

（2）三偏心金屬硬密封蝶閥

（3）雙偏心球面密封蝶閥

（4）球閥

（5）偏心旋轉閥

（6）單座閥

（7）單座套筒閥