撐開(kāi)式球面閘閥的使用效果分析

2013-11-02 趙金良 中石化金陵石化分公司

　　介紹了一種新型管線(xiàn)切斷閥的結構和動(dòng)作原理、產(chǎn)品的突出優(yōu)點(diǎn)、應用領(lǐng)域和對工況的限制。

一、前言

　　撐開(kāi)式球面閘閥是由中國石化工程公司(SE I)和浙江石化閥門(mén)有限公司共同研發(fā)的新型結構的管線(xiàn)切斷閥，于2003年共同取得了國家專(zhuān)利(專(zhuān)利號：ZL03219993.7)。該閥在結構和動(dòng)作原理上吸取了閘閥和球閥的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們的缺點(diǎn)，所以被譽(yù)為閘閥的新一代產(chǎn)品，它的安裝連接尺寸和普通閘閥相同，可以代替互換。該產(chǎn)品已形成閥門(mén)專(zhuān)業(yè)標準：JB/T 10673-2006，產(chǎn)品列入國家火炬計劃項目和溫州市專(zhuān)利產(chǎn)業(yè)化重大科技專(zhuān)項，多年來(lái)已廣泛應用于石油、化工行業(yè)，產(chǎn)值累計超過(guò)3億元。

二、結構和動(dòng)作原理

　　撐開(kāi)式球面閘閥的結構和動(dòng)作原理如下圖所示。撐開(kāi)式球面閘閥的閥芯由三塊組合而成，中間一塊為楔式錐體，兩側各有5°斜面(類(lèi)似于閘閥的閘板)，斜面上銑有T形槽。組合閥芯的兩側各有一塊半球形閥瓣，稱(chēng)為球瓣，其球面即為密封面。球瓣和楔式錐體靠T形槽相互連接配合。楔式錐體和閥桿固定，可隨閥桿同步升降或旋轉。球瓣的上方和下方分別有限位環(huán)和調整墊限制，不能隨楔式錐體作上升、下降運動(dòng)，只能沿T形槽上下滑動(dòng)，在水平方向平移或隨楔式錐體旋轉。閥桿的上端加工梯形螺紋，與閥桿螺母相配合，閥桿螺母的轉動(dòng)由手輪、錐齒輪頭、電動(dòng)頭驅動(dòng)，和普通閘閥的操作方法相同。閥桿的中部有一軌道銷(xiāo)，銷(xiāo)的兩端各裝一只滾輪，滾輪可在支架的導向槽內滾動(dòng)，閥桿的運動(dòng)軌跡由導向槽限制。

　　當閥門(mén)需要關(guān)閉時(shí)，順時(shí)針旋轉手輪，帶動(dòng)閥桿螺母旋轉，閥桿螺母帶動(dòng)閥桿和楔式錐體旋轉90°，然后沿軸線(xiàn)下移，球瓣也隨楔式錐體旋轉90°，到閥門(mén)關(guān)閉位置，然后向兩側平移撐開(kāi)，靠向閥體密封面，實(shí)現閥門(mén)關(guān)閉。當閥門(mén)需要打開(kāi)時(shí)，逆時(shí)針旋轉手輪，通過(guò)閥桿螺母和閥桿，帶動(dòng)楔式錐體上升，使球瓣向中間收攏，脫離閥體密封面，然后楔式錐體帶動(dòng)球瓣旋轉90°，將閥門(mén)打開(kāi)。

撐開(kāi)式球面閘閥的使用效果分析

　　由上述分析可見(jiàn)，該閥門(mén)的結構和動(dòng)作原理是閘閥和球閥的組合，具有流通面積大、自鎖性好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，更突出的優(yōu)點(diǎn)如下。

　　1)密封副配對是球面(球瓣)對錐面(閥座)，密封比壓大，很容易密封。

　　2)閥門(mén)在啟閉過(guò)程中，密封副分離，相互無(wú)摩擦，因此開(kāi)關(guān)省力，閥門(mén)使用壽命長(cháng)。

　　3)閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，只提升很短距離，旋轉90°即可，所以開(kāi)啟時(shí)間短，只有閘閥的十分之一。

　　4)安裝空間小，只有閘閥的三分之二，有利于管道布局。

三、安裝使用

　　撐開(kāi)式球面閘閥在中國石化集團金陵石化分公司得到廣泛應用，2005～2013年金陵石化已訂貨11批，共計892臺，分別安裝在常減壓、催化、重催、加氫、制氫和焦化等裝置上，閥門(mén)的公稱(chēng)壓力為PN16～PN160(C L150～C L900)，公稱(chēng)通徑為D N100～D N600(NP S 4～N P S 24)，閥體材質(zhì)主要是WCB，也有WC6、C5和CF8等。閥門(mén)的適用介質(zhì)和普通閘閥一樣，所以該閥門(mén)是閘閥的最新一代產(chǎn)品。由于閥門(mén)不僅啟閉速度快，而且操作省力，所以深受操作人員的喜愛(ài)。

　　本閥門(mén)在安裝使用中，也有一定的局限性，由于閥體內腔有較大的空間，如果介質(zhì)內有焊條、焊渣、砂石或其他固體雜物，很容易在閥體內沉積，不易排出，普通閘閥的閥體下部也有溝槽，也面臨因固體雜物沉積而導致閘板下不去的問(wèn)題。如果固體顆粒不是很大(直徑不超過(guò)1mm)，例如在催化裝置和焦化裝置中，固體顆粒濃度<300ppm(1ppm=10-6)，可以正常使用。根據在南京金陵石化公司的多年使用經(jīng)驗，下列工況最好不選用撐開(kāi)式球面閘閥：

　　1)焦化裝置的焦化塔底部，閥體內部容易沉積焦炭粉。

　　2)焦化裝置的甩油系統，焦油和焦粉容易結焦，阻滯軌道運動(dòng)，影響閥門(mén)啟閉。

　　3)催化裝置的催化劑粉塵濃度超過(guò)500ppm的不適用，除非增加吹掃功能。

　　4)對于走水系統，如果閥門(mén)常期關(guān)閉(超過(guò)半年)，氧化皮過(guò)厚，會(huì )阻滯導軌移動(dòng)。希望使用單位半年之內能將閥門(mén)開(kāi)關(guān)一次。

四、結語(yǔ)

　　撐開(kāi)式球面閘閥作為一種全新結構的管線(xiàn)切斷閥，已在中石化、中石油、中海油、中化集團和神華集團等國內最大的石化能源集團公司的近百家大型石化企業(yè)普及應用，展示了新型閘閥的突出功能，為國家的能源工業(yè)作出了突出的貢獻。希望該產(chǎn)品不斷改進(jìn)，不斷創(chuàng )新，提高功能，擴大應用領(lǐng)域，為國家能源建設出力，為閥門(mén)行業(yè)爭光。