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閥門知識

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調節閥常用的密封形式及選用原則

       調節閥是自動控制系統中比較重要的一個環節◕✘│☁,好比人的手和腳✘↟。調節閥用來調節流體流量◕✘│☁,克服干擾來保證被控變數達到給定的工藝指標✘↟。

  調節閥的閥部分由閥的內件和閥體組成◕✘│☁,閥的內件包括閥芯▩·↟◕、閥杆▩·↟◕、填料函和上閥蓋等✘↟。上閥蓋和填料函用於對閥杆密封和對閥杆進行導向◕✘│☁,防止工藝介質沿調節閥門的閥杆這個可動部件向外洩漏◕✘│☁,它是閥體不可分割的一部分✘↟。
  常規的上閥蓋結構形式一般有四種✘↟╃:普通型▩·↟◕、散熱片型▩·↟◕、長頸型和波紋管密封型✘↟。材質一般有鑄鐵▩·↟◕、鑄鋼和不鏽鋼◕✘│☁,填料函一般為聚四氟乙烯或柔性石墨✘↟。
  典型的調節閥的閥蓋由與閥體相同的材料或等效的材料製成✘↟。閥蓋承受與閥體相同的溫度和腐蝕性影響◕✘│☁,閥杆密封在經過幾百次的迴圈動作之後◕✘│☁,就會磨損◕✘│☁,在工程應用中◕✘│☁,流體壓力也會導致密封磨損;填料的選擇也是一個問題◕✘│☁,填料選擇不當◕✘│☁,調節閥的摩擦力增大而導致調節閥死區增大或者很容易使閥杆密封失效✘↟。
  因此◕✘│☁,選擇調節閥◕✘│☁,除了閥體結構▩·↟◕、材質▩·↟◕、執行機構▩·↟◕、口徑計算外◕✘│☁,還應根據控制流體的壓力▩·↟◕、溫度▩·↟◕、壓差▩·↟◕、流體的性質◕✘│☁,合理選擇上閥蓋的結構形式和填料函◕✘│☁,以防止流體沿著調節閥閥杆洩漏出來◕✘│☁,即應充分考慮閥杆密封的效能和使用壽命✘↟。這在工程設計中顯得非常重要✘↟。
  在強腐蝕▩·↟◕、易揮發和有毒有害的工藝流體中◕✘│☁,調節閥一般不採用普通型▩·↟◕、散熱片型▩·↟◕、長頸型上閥蓋及密封結構形式◕✘│☁,因為此種結構形式的密封效能和使用壽命極為有限✘↟。技術人員曾在生產現場做過相關實驗◕✘│☁,採用304不鏽鋼直行程調節閥調節濃硝酸和濃硫酸混酸流量◕✘│☁,使用聚四氟乙烯填料密封結構◕✘│☁,不到一個月經過600次左右的全行程的調節閥閥杆的上下運動◕✘│☁,聚四氟乙烯填料密封即完全被破壞✘↟。在強腐蝕▩·↟◕、易揮發和有毒有害的工藝條件下◕✘│☁,一旦閥杆密封被破壞◕✘│☁,強腐蝕▩·↟◕、易揮發和有毒有害的工藝介質從調節閥閥杆中洩漏出來◕✘│☁,會對周邊環境和人身安全帶來嚴重的後果✘↟。
  採用波紋管密封型形式是解決上述問題的一個途徑✘↟。波紋管一般由不鏽鋼做成✘↟。這種特殊的閥蓋結構保護調節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構會防止波紋管破裂失效時產生的嚴重後果✘↟。在工程實際中◕✘│☁,波紋管密封形式的選擇應充分考慮波紋管密封的壓力的額定值會隨溫度的增高而降低◕✘│☁,流體中不能有固體的顆粒存在◕✘│☁,及波紋管材料的迴圈動作壽命等✘↟。在不鏽鋼不耐某些工藝介質腐蝕的強腐蝕的場所◕✘│☁,如工藝介質為溼氯氣時◕✘│☁,溼氯氣中含有的微量鹽酸會使不鏽鋼波紋管很快被腐蝕◕✘│☁,則調節閥閥杆不能採用波紋管密封的形式✘↟。
  在這種情況下◕✘│☁,正確地選擇似乎是採用隔膜調節閥✘↟。隔膜調節閥採用了耐腐蝕的襯裡和耐腐蝕隔膜◕✘│☁,不用填料◕✘│☁,可以完全避免腐蝕性介質向外洩漏◕✘│☁,但其流量特性不是很好◕✘│☁,且受隔膜襯裡的限制◕✘│☁,耐壓▩·↟◕、耐溫效能較差◕✘│☁,耐腐蝕隔膜片會由於上下摺疊而造成疲勞損壞◕✘│☁,壽命很短◕✘│☁,一旦耐腐蝕隔膜片破裂◕✘│☁,強腐蝕▩·↟◕、易揮發和有毒有害的工藝介質會同樣從裂口處洩漏出來◕✘│☁,因此◕✘│☁,隔膜調節閥的使用受到了很大限制✘↟。
  因此◕✘│☁,在強腐蝕▩·↟◕、易揮發▩·↟◕、有毒有害的工藝條件下◕✘│☁,尋找一種可靠▩·↟◕、經濟和實用的調節閥上閥蓋及密封結構形式是保證調節閥可靠工作從而實現生產過程自動控制的關鍵✘↟。2▩·↟◕、調節閥閥杆的新型密封方法
  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品質量的關鍵✘↟。在硝化棉硝化工序自控系統的改造中◕✘│☁,我們設計了一種新型的閥杆密封方式◕✘│☁,成功地解決了調節濃硝酸和濃硫酸混酸流量調節閥的閥杆密封問題✘↟。
  在聚四氟乙烯填料密封的上方◕✘│☁,我們設計了一個空腔◕✘│☁,並且給這個空腔中通入惰性氣體(如氮氣◕✘│☁,也可以是空氣)◕✘│☁,並且要求惰性氣體的壓力要稍高於管道中工藝介質的上限壓力✘↟。這樣◕✘│☁,調節閥在使用過程中◕✘│☁,即使調節閥的聚四氟乙烯填料密封被破壞◕✘│☁,由於氣體的壓力要稍高於管道中工藝介質的上限壓力◕✘│☁,強腐蝕▩·↟◕、易揮發▩·↟◕、有毒有害的氣體也無法洩漏出來✘↟。為保證空腔中氣體的壓力穩定◕✘│☁,防止氣體沿閥杆上下串氣◕✘│☁,在空腔的下部◕✘│☁,把聚四氟乙烯填料分割為上下兩部分◕✘│☁,在中間加一不鏽鋼隔墊◕✘│☁,將氟橡膠O型密封圈嵌入不鏽鋼隔墊內◕✘│☁,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的◕✘│☁,高達上百萬次◕✘│☁,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始終高於管道中工藝介質的上限壓力◕✘│☁,因此◕✘│☁,這種調節閥閥杆的密封結構形式是非常可靠的◕✘│☁,也很經濟✘↟。
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