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金屬硬密封球閥及其在煉油裝置中的應用分析

發布時間：2015-10-14 瀏覽次數：108 返回列表

核心提示：摘要：偏心金屬硬密封球閥的開關形式和閘閥一樣，是靠扭矩來實現的，扭矩越大，閥座的密封性能就越好；同時它開關時僅需將球體旋轉90o，關閉時間短，操作靈活，因此具有流通能力大、可調范圍廣、安全可靠、啟閉速度快等優點，偏心金屬硬密封球閥已在一些新裝置建設和老裝置改造中取代了一部分閘閥而得到應用。隨著現代機械加工工藝和新材料的不斷發展，球閥已不僅僅用在輸送水、壓縮空氣等低溫介質以及對密封性能要求較低的管道上，在石油化工、冶金、電力等行業中，球閥已被廣泛應用在工藝條件要求苛刻、介質比較特殊的工業裝置上。尤其是偏心金屬硬密封球閥已被越來越多的人們所熟知和青睞。偏心金屬硬密封球閥，根據球的形狀可分為半球形和整球形兩大類。本文主要就偏心半球形金屬硬密封球閥的特點及應用作一介紹。 1 偏心半球形金屬硬密封球閥的結構特點 1.1 結構型式閥體采用整體式結構設計，閥桿與閥瓣采用三偏心結構，采用金屬彈性密封固或波紋管密封，因此泄漏量少，安全可靠。另外手輪采用蝸輪蝸桿或氣動（電動）傳動機構。閥瓣與閥桿采用三偏心結構閥門的閥瓣與閥桿采用三偏心結構設計，在關閉閥門的過程中，閥座與球體間的密封壓力能夠迅速增加，從而確保了密封副的可靠性。當閥門開啟時，閥座與球體能迅速脫離，有效地減少了操作力矩，所以球體密封面不直接與閥體的密封面接觸。采用這種結構形式，其密封面的磨損極小，不但密封性能很好，而且動作輕盈，操作靈活方便。 1.3 采用金屬彈性密封圈結構閥座密封面采用金屬彈性密封圈結構，當球體通過力矩傳遞至密封面時，使密封圈產生少量變形，達到密封目的，這種結構（見圖2）僅用在溫度較低的場合。

閥座密封面采用波紋管密封，除了有上述功能外，它還可以在高溫情況下通過波紋管的變形來吸收熱膨脹，因此該結構可以使用在溫度較高的場合。偏心半球形金屬硬密封球閥制造檢驗標準設計與制造標準應符合：中國國家標準GB12237和GB12221，以及B1223l；或美國標準API608，API6D和ANSI B16.10以及ANSI B16.34。試驗與檢驗標準應符合：中國國家標準GB13927；或美國標準API598。

偏心半球形金屬硬密封球閥的優缺點 3.1 極佳的實用性能（1）該球閥的全開啟狀態是一個完全無遮攔的通徑狀態，因此流體流經閥門時壓力降很小，在要求壓力降小的場所，使用這種閥是最好的選擇。（2）在輸送含有顆粒和容易在溝槽內結焦的物料時，使用這種閥是最為理想的。（3）該閥門的流通能力大，與其它閥門相比，在同口徑的條件下該閥額定流量系數（Kv）比其它任何一種閥門都要大，所以在相同流量情況下，所采用的這種閥門的直徑比其它閥門小許多。偏心半球形金屬硬封球閥的Kv值見表1。（4）偏心半球形金屬硬密封球閥與整球形金屬硬密封球閥相比，具有結構尺寸小、重量輕和價格便宜等優點。

表1 偏心半球形金屬硬密封球閥的Kv值

公稱直徑/mm

Kv值

公稱直徑/mm

Kv值

40

70

200

1765

5O

l1O

250

2750

8O

278

300

390O

l00

44O

35O

6350

150

994

400

10O50

3.2 關閉性能好在偏心半球形金屬硬密封球閥中是利用扭矩來關閉閥門的，僅需將球體旋90o就可實現開關，所用扭矩越大，閥座的密封性能越好。同時密封副是在同一平面內的球形環狀密封，因此有極好的密封性能，能滿足國家標準GB/T13927及美國標準API598的要求，并且關閉速度快。 3.3 使用范圍廣泛和易于自動控制偏心半球形金屬硬密封球閥可在如下場合使用：溫度-20~550 ℃，壓力等級2.0~10.0 MPa，在高溫場合其密封應采用圖3結構形式；介質可以是氣體、液體和固體；用作火災時使用的塔底緊急切斷閥最為理想。球閥的流量調節性能非常好，開關時僅需將球體旋轉90o，所以執行機構要比閘閥等直線行程的結構簡單，開關速度快，能滿足工業裝置，尤其是石油化工、電力、冶金等危險性行業的快速開啟（閉）要求，它也可配備自動控制執行機構，為遙控遠傳創造了條件。 3.4 使用壽命長且安全可靠偏心半球形金屬硬密封球閥是一種金屬之間密封的閥門，它可以用碳鋼、合金鋼、不銹鋼等多種材料制造，以滿足各種工藝條件和生產過程。同時它與普通的橡膠或其它非金屬材料密封的球閥相比具有耐磨損和密封不變形、不泄漏的特性，因此使用壽命長。例如，在催化裂化裝置的催化劑加料管道上若安裝一臺閘閥，使用三個月就報廢，而更換一臺偏心半球形金屬硬密封耐磨球閥（密封面噴涂碳化鎢層），使用一年多仍完好，其壽命高出閘閥許多倍。由于金屬硬密封和偏心結構，閥座與球體密封副之間無非金屬物，故火災前后其密封面不會產生變形，因此在火災中不會由于閥體密封的原因發生二次火災，安全可靠。 3.5 普遍存在的缺點偏心半球形金屬硬密封球閥結構尺寸與閘閥和蝶閥相比稍微大一點，重量也大一些，因此口徑不能過大，不能完全取代閘閥與蝶閥。但它仍作為一種解決各種惡劣工況條件下的隔斷設施而被廣泛采用。 4 偏心金屬硬密封球閥的應用偏心金屬硬密封球閥適合用在石油化工、電力、冶金等行業的各種工藝管道上，介質包括各種烴類和催化劑顆粒等，尤其適用于對壓力降要求較小的場合。在煉油廠延遲焦化裝置上就有如下一些應用： ① 應用在分餾塔頂空氣冷卻器的出入口和氣壓機入口管道上； ② 用作塔底緊急切斷閥，當發生火災時快速切斷與火源的聯系； ③ 用在焦化分餾塔底循環油過濾器前后的管道上。若在此處采用閘閥，循環油內的焦粉將進入閥體楔形密封槽內而使閥門很難關嚴，在過濾器切換、檢修時容易產生火災。在中國石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司有機硅車間，輸送硅粉的管道上采用了這種高性能的耐磨球閥取代進口產品，收到了良好的效果，其壽命比進口的球閥高出許多倍。在該公司的催化裂化裝置的催化劑加裝料管上安裝了一個偏心金屬硬密封耐磨球閥，其使用壽命高出閘閥許多倍。偏心金屬硬密封球閥在管系振動的場合使用，比用其它任何種類的閥都要好，它不存在掉閥板問題，從而提高了安全可靠性。