如下图所示,为我公司自主研发的高压差滑板调节阀,安装使用在高压锅炉给水管道上。此阀成功地解决了长期困扰用户,在高压差液体介质(水)工况下,阀门内漏、调节稳定性差和阀门使用寿命短等的技术难题。
注:位号:01HV6104 使用位置:101C导淋锅炉水 DN80 1500LB
一、阀门技术参数
公称口径:DN80
公称压力:1500LB
安装位号:01HV6104
工艺介质:水
工作温度:328℃
阀前压力:12.41MPa
阀后压力:0.1MPa
工作压差:12.3MPa
泄漏等级:V级
二、此工况技术难点
1、阀门高压差(12.3MPa)、高温下,因内件材料高温变形等原因很难保持持久密封性能。
2、温度328℃水的饱和蒸汽压力为13.9MPa,此工况阀后压力为0.1MPa,阀门正常工作时不可避免地会产生闪蒸、空蚀现象。空蚀不仅能够破坏阀门密封面,严重时改变阀门的流量特性,造成阀门密封不严和阀门流量调节不好的情况发生。
3、阀门工作时,介质(水)产生闪蒸蒸汽,阀门容易产生震荡。造成阀门调节不稳定;或者是采用套筒阀时,产生阀芯与套筒之间的高频撞击,最终使阀门密封失效等问题。
4、高压差对阀门密封面的冲刷磨损问题,造成阀门密封不严。
三、滑板阀能够在此工况取得成功运用,主要归功其以下结构特点。
1、浮动式滑板设计。阀板与阀座贴合相对运动,滑板与阀杆采用活动连接方式,阀板在介质流向方向可浮动,保证了阀板与阀座的持久贴合。此种结构设计,不仅能够补偿阀门正常启闭磨损,而且还能消除加工和装配误差;另外,在介质压力下,还保证阀板了材料高温变形方向与阀座变形方向一致,不用担心因高温造成密封面贴合不紧密的情况发生。
2、密封面采用研磨-对研磨工艺,表面光洁度可达镜面级,平面度控制在0.2um以下。如下图所示,密封面可清晰照物。此种工艺保证了阀板与阀座均匀紧密贴合,可轻松实现ANSI B16.104 VI泄漏。
注:密封面可清晰照物
3、结构防空蚀设计,提高了阀门使用寿命。
滑板阀采用直通流道,将介质发生空蚀的位置迟延至阀后的管道中心位置,如下图流体仿真模拟分析结果图示。因空蚀发生位置远离阀门密封面和节流孔洞,处于阀后的管道中心,减少了空蚀对阀门密封面以及节流孔洞的影响。大大地提高了阀门在空蚀工况下的使用寿命。也是此种结构类型的阀门在高压锅炉水管道上取得成功运用的关键所在。
注:空蚀发生位置模拟分析图
4、直通流道,隐藏式密封面结构设计,介质冲刷磨损小,提高了阀门耐冲刷寿命。
滑板阀采用直通流道,介质直接流过,且与阀门启闭方向和密封面成90°,如下图所示。阀门在全开或全闭时可完全避免介质直接冲刷密封面,即使在阀门半开状态时,介质也只能沿密封面外沿流过,介质冲刷极小。这种密封结构形式解决了介质对阀门内件及密封面的冲刷,极大地提高了阀门耐冲刷性能。与单座、套筒阀相比,有效防止了介质直接冲刷密封面,大大提高了阀门使用寿命。
注:全开/半开位置——介质冲刷模拟分析图
5、无介质不平衡力设计,阀位稳定,调节精度高。
介质流向与阀门动作方向垂直,介质压差力与介质压力波动产生的不平衡力不会传递到执行器,执行器只需克服填料摩擦力和滑板滑动摩擦阻力即可。因阀门启闭所需力稳定,执行器不会产生震荡,阀门调节位置稳定,调节精度非常高。
6、滑板在介质压力下与阀座贴合,有效防止了阀板因闪蒸蒸汽产生震荡。
因阀板在阀前与介质的接触面积远大于阀后接触面积,再加上阀后压力远小于阀前压力,阀板在介质压力作用下,牢牢地与阀座贴合,阀前压力越大,阀板贴合力越大。不用担心因介质闪蒸时,产生不利的蒸汽压力使阀板与阀座脱开,造成阀门泄漏,或者是产生撞击损坏密封的情况发生。
四、结束语
高压差滑板阀在高压锅炉给水取得成功运用,主要是归结其浮动隐藏式密封面结构、结构防空蚀及阀位调节原理等特点。根据滑板阀特性,也可以用在其它高压差、高温、闪蒸空蚀、严密密封等工况下使用。且通过生产实践,同样取得了成功的案例。例如:
1、 高压差氢氮气放空调节阀。如下图所示。
(1)使用单位:广安玖源化工有限公司。
(2)使用装置:20万吨甲醇驰放合成氨装置,
(3)安装位置:氢氮气放空调节切断,如图所示。
(4)工艺参数:公称通径DN100,公称压力600LB,关断压差8.5MPa,泄漏等级要求VI级。
(5)复杂工艺:阀前压力高、调节压差大,高压笼式调节阀在该装置需要放空调节时,出现阀芯抖动,无法稳定位置,在放空完成后阀门关闭不严,存在严重内漏。
(6)使用情况:原使用进口知名品牌的高压笼式调节阀,阀芯抖动严重无法稳定调节,使用不久后就出现严重的内漏情况,最长使用寿命仅半年。自2018年8月使用我公司的滑板式调节阀至今密封良好、调节过程中无抖动现象。
2、高温、高压差蒸汽调节阀,如下图所示。
(1)使用单位:宁夏和宁化学有限公司,
(2)使用装置:70万吨合成氨德士古气化炉装置
(3)安装位置:高压粗煤气工况,安装位置如图所示
(4)工艺参数:公称通径DN250,公称压力600LB,阀前压力6.26MPa,使用温度240℃。
(5)解决问题:阀位震荡、调节精度差、密封不严等问题。
(6)使用情况:原使用进口的高压笼式调节阀3个月左右泄漏量增大(关闭不严),无法进行精确调节。自2018年2月使用我公司滑板式调节阀替换进口阀以来至今,密封良好、调节精度非常高。