機(jī)械式泵保護(hù)閥高壓超高壓技術(shù)在煉油海洋工業(yè)的應(yīng)用——在煉油、海洋工業(yè)等領(lǐng)域，開發(fā)新的更高壓類型的機(jī)械式自動(dòng)循環(huán)閥技術(shù)很有必要。其擁有完全機(jī)械、無(wú)需人工操作以及無(wú)內(nèi)漏等優(yōu)點(diǎn)，用一體式設(shè)計(jì)替代傳統(tǒng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)中閥門的主路T 型管、止回閥、旁路執(zhí)行機(jī)構(gòu)、小流量自動(dòng)調(diào)節(jié)、節(jié)流孔板、逆止閥以及無(wú)需額外執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC 信號(hào)反饋是非常有益的。

在過(guò)去的60 多年中，工業(yè)發(fā)展帶來(lái)了現(xiàn)有物理極限的高壓技術(shù)。在工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，壓力等級(jí)不斷提高，典型的高壓技術(shù)也在不斷提升。15 年前，超過(guò)16 MPa 泵壓力的閥門很少見，而今超過(guò)20 MPa 以上泵壓力的閥門已經(jīng)十分常見。

20 MPa 壓力水平對(duì)常規(guī)的自動(dòng)循環(huán)閥很關(guān)鍵。以液體為例的慣性壓力超過(guò)20 MPa 的介質(zhì)具有巨大的能量，設(shè)備在運(yùn)輸中有非常高的損壞風(fēng)險(xiǎn)，其中氣蝕最具破壞性。在全氣蝕條件下，僅僅幾個(gè)小時(shí)就會(huì)嚴(yán)重?fù)p害相應(yīng)部件，如閥芯、泵葉輪或旁路構(gòu)件。避免氣蝕和其他壓力磨損的唯一途徑是利用控制旁路全流量范圍的雙級(jí)式壓降技術(shù)。

系統(tǒng)圖

部分氣蝕部件

德國(guó)施羅德閥門擁有制造高品質(zhì)自動(dòng)循環(huán)閥的專業(yè)知識(shí)，作為全球技術(shù)領(lǐng)先的泵保護(hù)閥專業(yè)廠家，擁有70 多年累積的技術(shù)工藝。施羅德的第2 代SSV 中高壓系 列、第3 代SMA 以 及 第4 代SHP 超高壓系列閥門，可以實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)磨損的雙級(jí)節(jié)流降壓功能。最小流量控制模式可以為連續(xù)式（SSV）、開關(guān)式（SMA）、任意式（SHP）調(diào)節(jié)3 種狀態(tài)，不同的壓力等級(jí)，可選用不同的系列產(chǎn)品。旁路流量控制是完全可實(shí)現(xiàn)的，但這需滿足客戶的技術(shù)規(guī)范和經(jīng)濟(jì)性等因素的要求。此外，過(guò)去機(jī)械式閥門僅可應(yīng)用于最小流量不超過(guò)給水泵額定流量35%的工況，而今，很多泵適用于需求更高比例的最小流量。

第2 代SSV 系列閥門使用連續(xù)調(diào)節(jié)式流量控制方式，基本上磨損較低。但由于工廠特定的運(yùn)行條件和實(shí)際壓力水平，在18MPa 以上磨損顯著增加。這個(gè)問(wèn)題是可調(diào)節(jié)式自動(dòng)循環(huán)閥（如SSV 系列）要求的雙級(jí)降壓可以完全解決的。閥門的運(yùn)行工作范圍至關(guān)重要，無(wú)論何時(shí)旁路僅部分打開，尤其在流量小于30%開啟時(shí)，所提的雙級(jí)降壓不能有效實(shí)現(xiàn)無(wú)磨損，壓降會(huì)集中在旁路閥頭，隨時(shí)間推移導(dǎo)致磨損加劇。因此，近年來(lái)工業(yè)高速發(fā)展對(duì)高壓技術(shù)，以及隨之而來(lái)的對(duì)自動(dòng)循環(huán)閥技術(shù)有了更高的需求。

大約25 年前，高壓泵只在泵啟動(dòng)和停止時(shí)，在易磨損的低流量范圍內(nèi)運(yùn)行。正常工況下，泵在額定流量80%～100%之間運(yùn)行。因而，在自動(dòng)循環(huán)閥幾乎超過(guò)90%的使用壽命中，閥門旁路是關(guān)閉的，在小流量運(yùn)行時(shí)集中磨損甚微。

閥門類型—產(chǎn)品系列

外觀SMA1

外觀SMA2

外觀SSV

而今天，很多高壓泵主路在從零到最大流量全流量不斷地在整個(gè)使用壽命期間工作，在全性能和極端部分載荷間頻繁負(fù)載運(yùn)行成為了常規(guī)工況。因此，在過(guò)去的十年里，施羅德曾不得不對(duì)旁路部件的使用壽命減少做出聲明，并積極推進(jìn)研發(fā)工作。一個(gè)現(xiàn)代的高壓自動(dòng)循環(huán)閥，必須能夠在全部運(yùn)行流量無(wú)磨損工作，且不受時(shí)間及工況的限制，該技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)在的工業(yè)領(lǐng)域中得到完美應(yīng)用。

壓力水平越高的閥門驅(qū)動(dòng)力需求更高，自動(dòng)循環(huán)閥是全自動(dòng)工作的，操作力來(lái)自彈簧和反方向的主路壓降，因此，更高的壓力自動(dòng)增加在主方向上的多余壓降。但這僅僅是一個(gè)小問(wèn)題，高壓和高驅(qū)動(dòng)力也增加了經(jīng)典的旁通旋轉(zhuǎn)滑閥閥頭開關(guān)點(diǎn)（即旁路開啟點(diǎn)和關(guān)閉點(diǎn)）間滯后的問(wèn)題。而轉(zhuǎn)動(dòng)范圍恰好位于在前面描述的操作范圍而導(dǎo)致磨損加劇，較寬的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍也減少了泵的無(wú)磨損工作區(qū)間。所以，現(xiàn)代的自動(dòng)循環(huán)閥的另一個(gè)需求是，實(shí)現(xiàn)具有低或無(wú)開關(guān)點(diǎn)滯后效應(yīng)的完美適度驅(qū)動(dòng)力。德國(guó)施羅德第4 代SHP 閥門就很好地滿足了以上的挑戰(zhàn)性要求。一些施羅德經(jīng)典SSV 系列閥門的設(shè)計(jì)部件仍然被保留在第3 代、第4 代閥門設(shè)計(jì)中，例如對(duì)沖式雙級(jí)節(jié)流片、圓錐、彈簧等系統(tǒng)。施羅德創(chuàng)新了旁路系統(tǒng)，使其能夠保留特殊的導(dǎo)向閥技術(shù)，以在關(guān)閉過(guò)程保持零磨損。真正的創(chuàng)新關(guān)鍵是調(diào)節(jié)流量雙級(jí)節(jié)流減壓系統(tǒng)，它完全不同于傳統(tǒng)的多級(jí)節(jié)流棒形式。對(duì)無(wú)磨損運(yùn)行必不可少的一個(gè)要求是能在任何流量下，控制特殊模塊式技術(shù)的雙級(jí)節(jié)流降壓，因此對(duì)每個(gè)單節(jié)分流級(jí)很有必要，根據(jù)運(yùn)行流量調(diào)節(jié)打開一個(gè)流量區(qū)。在這個(gè)系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)流級(jí)由雙級(jí)錐形環(huán)及襯套構(gòu)成，總是被調(diào)整至當(dāng)前流量，隨著軸向移動(dòng)綠色活塞到右側(cè)，拋物線狀增加了節(jié)流/流動(dòng)區(qū)域，向左側(cè)移動(dòng)則降低。

SSV

新疆宣力50 萬(wàn)t/a 焦煤油加氫裝置第2 代SSV 系列閥門

安哥拉帕茲弗洛中部勘探海上平臺(tái)第3 代SMA 系列閥門

日本東洋化學(xué)項(xiàng)目 第4 代SHP 系列閥門

第2 代SSV 系列閥門現(xiàn)場(chǎng)照片

第3 代SMA 系列閥門現(xiàn)場(chǎng)照片

第4 代SHP 系列閥門現(xiàn)場(chǎng)照片

這個(gè)節(jié)流模塊式系統(tǒng)提供了100%流量與旁路20%流量附近之間的雙級(jí)連續(xù)降壓。在低流量時(shí)，旁路關(guān)閉，基本上在低流量時(shí)雙級(jí)降壓實(shí)現(xiàn)無(wú)磨損，但施羅德有意識(shí)地超出此范圍，以外防止不能完全排除的極低開口位置（即使有雙級(jí)節(jié)流降壓）時(shí)，也不希望磨損發(fā)生。SHP 系列雙級(jí)降壓可以任意自動(dòng)調(diào)節(jié)，即根據(jù)流量的液力推動(dòng)獨(dú)特活塞自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)確位置，無(wú)須輔助信號(hào)或電動(dòng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)。旁路流量調(diào)節(jié)仍然由旁路滑閥或?qū)Ч荛y進(jìn)行完全控制。但與常規(guī)SSV-或SMA 系統(tǒng)有一個(gè)非常重要的特征，經(jīng)典的旁路閥頭壓降是不能自由任意調(diào)節(jié)的，但隨旁路流量的降低而增加。因此，在低開位置幾乎全部旁路壓降（如最大250bar）作用在旁通閥頭上，這是閥門相對(duì)高的制動(dòng)力和相對(duì)高的開關(guān)點(diǎn)滯后的原因。SHP 可調(diào)節(jié)節(jié)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)使旁路閥頭的壓降在整個(gè)主流量范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，且從不高于4 MPa，因此完全可實(shí)現(xiàn)無(wú)磨損運(yùn)行。一個(gè)非常低的開關(guān)點(diǎn)滯后和主路方向上適中的壓降堪比一個(gè)常規(guī)300 lb/PN40 壓力等級(jí)的低壓閥門，因?yàn)榭梢栽诿舾械幕钊姓{(diào)整壓降。另一個(gè)顯著變化是旁路閥頭的功能，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，旁路閥頭有雙重功能，它能夠自動(dòng)連續(xù)地調(diào)節(jié)控制流量并關(guān)閉旁路。這對(duì)高壓應(yīng)用有兩個(gè)負(fù)面影響，關(guān)閉旁路時(shí)，作用在旁路閥頭上的全部旁路壓差造成了高制動(dòng)力和開關(guān)點(diǎn)滯后；其次，在18 MPa 以上，一旦旁路閥頭損壞（如外部雜質(zhì)顆粒和/或氣蝕等），旁路即使在關(guān)閉位置，也總是出現(xiàn)滴漏并在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生沖蝕。

而在SHP 的設(shè)計(jì)中，18 MPa以上關(guān)閉功能通過(guò)獨(dú)特的敏感結(jié)構(gòu)的活塞與旁路閥頭功能分離，密封面與壓降完全隔離，可以避免與壓力相關(guān)的磨損，遠(yuǎn)置于雙級(jí)壓降的前端，避免了任何氣蝕損壞。因此，密封座被很好地保護(hù)，避免了任何磨損影響以及異物襲擊。

在流量控制調(diào)節(jié)后部，在約20%左右旁路流量時(shí)，圓錐靠近在閥壁的小管嘴推動(dòng)圓錐移動(dòng)。通過(guò)先導(dǎo)閥模塊的特殊桿連接開關(guān)切換，即活塞前部連接到閥入口，泵全部出口壓力推動(dòng)活塞回座，旁路關(guān)閉，此功能與所有施羅德產(chǎn)品全系列相同。在切換過(guò)程開始前，主流量將已經(jīng)高于泵最小流量5～10%左右，因此泵在關(guān)閉后的任何情況下均被安全保護(hù)。只要主流量在泵最小流量以上，旁路始終停留在關(guān)閉位置，當(dāng)主流量低于最小流量的105%左右，圓錐向下移動(dòng)，先導(dǎo)閥切斷活塞與閥入口的連接，活塞面與旁路出口連接且彈簧圓盤組件推動(dòng)活塞到打開位置，旁路系統(tǒng)隨后進(jìn)入正常的調(diào)節(jié)模式。

這種模塊結(jié)構(gòu)形式的閥門可以在任何壓力水平工作，在任何旁路流量下都沒(méi)有增加磨損的風(fēng)險(xiǎn)，在閥門主路運(yùn)行時(shí)，同時(shí)打開旁路不再是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題?；谑┝_德閥門工作原理和成熟的自動(dòng)循環(huán)閥門的典范技術(shù)，機(jī)械式自動(dòng)循環(huán)閥在不同壓力及流量情況下，施羅德不同系列的產(chǎn)品已為全球工業(yè)領(lǐng)域樹立技術(shù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)！德國(guó)施羅德閥門以獨(dú)特實(shí)用的設(shè)計(jì)，在技術(shù)創(chuàng)新與不斷的研發(fā)始終處于行業(yè)前端，以滿足用戶對(duì)極端工況運(yùn)用的需求，并以取得全球廣大各行業(yè)用戶的業(yè)績(jī)感到無(wú)比自豪。施羅德公司堅(jiān)信，不斷追求更強(qiáng)的創(chuàng)新發(fā)明，就是為了滿足用戶對(duì)高端實(shí)用產(chǎn)品完美無(wú)瑕的追求。在中國(guó)市場(chǎng)，“用得住”就是硬道理。

導(dǎo)向構(gòu)件1

導(dǎo)向構(gòu)件2

主路圖