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        超低溫截止閥閥桿的技術(shù)改進

        2018-07-05 06:11:46陸孝紹
        石油化工自動化 2018年3期
        關(guān)鍵詞:閥門

        陸孝紹

        (上海瑞控閥門有限公司,上海 201715)

        在石油石化行業(yè)管道中,當(dāng)溫度不高于-163 ℃的介質(zhì)進行傳輸時,需要使用超低溫閥,尤其是超低溫截止閥。超低溫閥門的設(shè)計工藝和技術(shù)要求與普通閥門相比有較大的不同:

        1) 材料的選擇。由于超低溫閥門的介質(zhì)是一種特殊的低溫流體,在選擇閥門材料時必須綜合考慮工作溫度對超低溫閥門的影響。

        2) 閥門的密封性。由于工作溫度不穩(wěn)定,溫度變化導(dǎo)致的超低溫截止閥密封性誤差必須要進行有效的補償,因而需要采用柔性結(jié)構(gòu);閥門所有的金屬零部件必須進行深冷處理,以穩(wěn)定材料的金相組織,消除可能存在的低溫變形。

        1 項目背景

        南京某低溫撬裝上使用的低溫截止閥按正常設(shè)計原理進行了設(shè)計、生產(chǎn),并按期交付了產(chǎn)品,但低溫撬裝在進行超低溫和壽命試驗中,低溫截止閥的填料部分在使用2萬次后出現(xiàn)了微量的泄漏。該低溫撬裝對低溫截止閥的壽命和開關(guān)使用的頻率要求較高,而且低溫液態(tài)介質(zhì)的價格昂貴,如在使用后發(fā)生泄漏,造成的損失將無法估量,維修的難度也將大幅增加。

        針對這些特殊性,上海瑞控閥門有限公司技術(shù)人員對該低溫截止閥進行了解體,并對填料部分的摩擦、閥桿與閥瓣的密封進行了技術(shù)改進。同時,在超低溫情況下,對閥桿的第1支桿和第2支桿的結(jié)構(gòu)進行了整改,使閥門的密封和壽命得到了保障,現(xiàn)場使用后反映良好。

        2 低溫截止閥的結(jié)構(gòu)

        低溫截止閥主要由閥體、閥體中的閥瓣、驅(qū)動閥瓣的閥桿等組成。當(dāng)開設(shè)有閥孔的閥座通過閥桿驅(qū)動閥瓣與閥座的結(jié)合、分離,就能夠控制低溫截止閥的啟閉,即閥桿驅(qū)動閥瓣貼合到閥座上時,低溫截止閥關(guān)閉;當(dāng)閥桿將閥瓣驅(qū)動到閥孔中的時候,低溫截止閥完全打開,并使得流體能夠通過或者截止。不僅如此,在閥體與閥桿之間還填充有密封填料,能有效地防止流體溢出到閥體外部,從而確保經(jīng)過低溫截止閥的介質(zhì)可以正常的傳輸。

        在閥桿控制閥瓣的過程中,由操作人員控制閥瓣與閥座的配合精度,當(dāng)閥體打開時,就容易出現(xiàn)閥瓣與閥座過度分離的狀態(tài),并使閥瓣的活動范圍過大,導(dǎo)致使用效果差。因此,需要改進低溫截止閥閥桿的設(shè)計。

        3 低溫截止閥閥桿材料選擇

        低溫截止閥閥桿材料一般采用奧氏體不銹鋼,但其機械強度較低,所需直徑較大,并且無法通過普通熱處理來提高表面硬度,使得閥桿與填料接合處比較容易相互擦傷,發(fā)生泄漏。因此,對于奧氏體不銹鋼制作的閥桿表面必須進行鍍硬鉻或氮化處理,以提高表面硬度并進行深冷處理,也可以使用沉淀硬化不銹鋼或鎳鉻合金作為超低溫閥門閥桿的材料。

        4 低溫截止閥具體實施方案

        4.1 改型前的超低溫截止閥結(jié)構(gòu)

        改型前的超低溫截止閥結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括閥體、位于閥體中的閥辦、用于驅(qū)動閥瓣的閥桿。

        1) 閥體。閥體包括: 閥座以及在閥座上開設(shè)有用于閥瓣活動的閥孔,閥體上連接有加長管。

        2) 閥桿。閥桿包括: 與閥瓣連接的第1支桿、直徑小于第1支桿的第2支桿,第1支桿和第2支桿在加長管中相通;加長管中開設(shè)有與第1支桿相配合的第1活動孔,與第2支桿相配合的第2活動孔,當(dāng)閥瓣完全進入閥孔中時,第1支桿置于第1活動孔中靠近第2活動孔的端部,當(dāng)閥瓣與閥座密封面磨合的時候,第1支桿與第1活動孔的端部分離。加長管的側(cè)壁上有一體成型的限位孔,當(dāng)?shù)蜏亟刂归y打開時,閥桿上的限位體完全進入限位孔;當(dāng)?shù)蜏亟刂归y關(guān)閉時,閥瓣與閥座密封面磨合,限位體離開限位孔;第2支桿與加長管之間通過密封填料進行密封連接。

        圖1 改型前超低溫截止閥結(jié)構(gòu)示意

        在打開低溫截止閥的時候,依次通過第2支桿和第1支桿帶動閥瓣朝向遠離閥座的方向移動,并使得流體能夠通過低溫截止閥;繼續(xù)移動閥瓣使得低溫截止閥進一步打開。此時,由于第1支桿也受到了限位體的限位,從而使得第1支桿的位置限制效果更佳;不僅如此,由于第1活動孔加大了閥孔的大小,即使流體通過閥瓣進入到閥孔中,低溫截止閥也具有更大的容積對該部分流體進行盛裝,從而降低了流體溢出到截止閥外部的發(fā)生概率,提高了低溫截止閥的使用效果。

        4.2 改型后的超低溫截止閥結(jié)構(gòu)

        改型后的超低溫截止閥結(jié)構(gòu)如圖2所示。改型后的超低溫截止閥和改型前的超低溫截止閥的區(qū)別在于: 閥辦上一體成型有圓環(huán)狀的鞏固環(huán),閥桿位于鞏固環(huán)中并與鞏固環(huán)相配合;同時第1支桿端部連接有用于驅(qū)動第1支桿的驅(qū)動桿。由于在第1支桿的頂端開有方形的驅(qū)動孔,驅(qū)動桿的端部能夠恰好穿入到驅(qū)動孔中,并且增加了定位桿,使定位桿橫向穿過第1支桿和驅(qū)動桿,通過定位桿就能夠防止驅(qū)動桿從第1支桿上發(fā)生脫落,并且在第1支桿和驅(qū)動桿的連接處外部套接有連接筒,連接筒的一端與第1支桿連接,另一端與驅(qū)動桿連接,通過連接筒使得第1支桿與驅(qū)動桿之間的連接更為穩(wěn)定;其中連接筒和驅(qū)動桿均由絕緣材料制成。

        圖2 改型后超低溫截止閥結(jié)構(gòu)示意

        1) 圖2中,在加長管遠離閥體的端部還連接有罩狀結(jié)構(gòu)的阻隔罩,連接筒位于阻隔罩中,并且驅(qū)動桿遠離第2支桿的端部穿出阻隔罩,與外部用來驅(qū)動驅(qū)動桿的手輪連接,手輪轉(zhuǎn)動連接于阻隔罩外部,同時與驅(qū)動桿螺紋連接。

        2) 當(dāng)流體通過閥瓣的時候,由于流體的流動方向是隨時改變的,從而流體施加給閥瓣的作用力的方向也是隨時改變的。所以,閥瓣與第1支桿之間具有相互的作用力,在閥瓣的頂端增加的鞏固環(huán)加固了閥瓣與第1支桿之間連接的穩(wěn)定性,進一步確保了閥瓣的位置更為穩(wěn)定。

        3) 驅(qū)動桿活動的時候,由于驅(qū)動桿位于第1支桿的端部,第1支桿與驅(qū)動桿通過定位桿進行了固定連接,驅(qū)動桿帶動第1支桿活動的同時,定位桿和連接筒使得第1支桿與驅(qū)動桿之間的連接更為緊密。

        a) 第1支桿是通過驅(qū)動桿進行驅(qū)動的,而驅(qū)動桿又是絕緣材料制成的,因而能夠較好地將外界的溫度進行隔絕,并防止外部較高的溫度作用到第1支桿上,提高了流體流動的安全性。

        b) 由于連接筒也是絕緣的,對溫度的隔絕效果較佳。第1支桿的端部位于罩狀結(jié)構(gòu)的阻隔罩中,因而使得對外界的溫度能有效進行阻隔,截止閥的使用安全系數(shù)得到了進一步提高。

        5 結(jié)束語

        通過低溫截止閥閥桿的結(jié)構(gòu)改進,在打開低溫截止閥時,可通過第1支桿和第2支桿帶動閥桿

        活動,并使得閥瓣與閥座分離之后進入到閥孔中。當(dāng)閥瓣完全進入到閥孔中的時候,第1活動孔的端部也恰好位于第1支桿的端部,因而第1支桿不能繼續(xù)活動,閥瓣也隨即停止了活動,從而對閥瓣的操作更好,同時也延長了閥門的使用壽命。

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