程控阀蝶阀——S801 在变压吸附上的运用

程控阀蝶阀——S801

在变压吸附上的运用

 

下图是我公司提供的变压吸附装置关键设备——程控蝶阀（S801）。

 

 

程控阀是变压吸附装置的关键设备、是保证变压吸附各工序顺利完成和系统可靠运转的重要部件。

程控阀广泛用于甲醇裂解制氢、酒精干燥、氯乙烯浓缩回收、多晶硅尾气回收、制氮、制氧、回收二氧化碳等变压吸附(PSA)气体分离行业。变压吸附的主要工序有吸附、均压、顺放、逆放、冲洗等步骤，每一步工序的完成均是通过程控阀在一定时间的启闭来实现。因而程控阀需要大量的频繁动作，操作要求和性能均高于一般通用阀门。

由于PSA装置工艺的特殊性，为保障装置长周期稳定可靠运行，程控阀必须满足以下要求:

1、密封性能可靠、稳定，阀门使用寿命长、即使频繁动作及长时间使用仍无泄漏。

2.阀门开关速度要迅速。

3.具备双向耐压性和抗高速气流冲刷性能。

4.因PSA设备上阀门众多，要求程控阀体积小，重量轻，便于安装、维护和检修。

鉴于PSA工况的特殊性，我公司提供的程控蝶阀（S801）具有结构简单、体积小、重量轻、启闭时间短、阀门使用寿命长、零泄漏等特点。

S801程控阀采用特殊的结构设计，将阀座与阀芯的启闭干涉控制在一个很小的角度以内。阀座与阀芯只在启闭的瞬间才会产生滑动摩擦接触，其余启闭行程完全脱离（如图一所示）。

此种结构设计将阀门密封面的滑动机械磨损降低至最 低，大大

 

  图一、阀芯与阀座启闭时完全脱离，仅在关闭到很小的一个角度时才会有滑动摩擦接触。

 

提高了阀门的使用寿命。

阀芯与阀板在阀门启闭过程中完全脱开，无密封面滑动摩擦阻力，执行器只需克服轴承、填料及介质压差力和启闭瞬时滑动摩擦力即可，所需执行器扭矩小。

密封面也采用特殊的抛光和阀座对研磨工艺，密封面相对摩擦系数控制在0.05以下（如图二所示），进一步降低了阀门启闭瞬时滑动摩擦阻力。同时对研磨工艺也提高了密封面配合精度，大大提高了阀门持久密封性能。

 

图二

 

S801程控阀还可以采用对夹安装设计，阀门长度只需满足比密封环厚度稍大一点的结构尺寸即可（如图三所示）。

 

图三、五矿营口中板有限公司 DN600 煤气切断 150LB 阀体长度：130mm

 

S801程控阀在结构设计上，为了保证阀门实现双向零泄漏要求，我公司特别引进计算机软件辅助设计，通过建立阀芯运动方程，计算阀芯每一个点的运动轨迹与阀座的相对关系，找到最 优的偏心值设计和最 优的偏心值匹配关系（如图四所示）。

 

图四、计算机软件辅助设计

 

S801程控阀阀座采用半浮动式阀座（如图五所示的原理示意图），即阀座的一端固定在阀体上，另一端可以在外力作用下产生浮动变形。浮动阀座设计的好处是，阀座可以自动对中贴合阀芯，形成均匀的密封比压；另外还可以自动补偿机械磨损余量。这种结构设计既保证了阀门双向零泄漏的密封性能，也保证了阀门在频繁动作下的使用寿命。

 

图五、半浮动式阀座原理图

 

为了提高密封面的耐磨和耐介质冲刷性能，S801程控阀还特别在阀芯密封面位置处采取特别的处理措施，以提高表面硬度，提高阀门使用寿命。常用的方法有堆焊硬质合金，如高硬度的司太立合金，以及喷涂超耐磨的WC等材料，还可以喷涂又硬又耐腐蚀的GrC等金属陶瓷材料等。

综上所述，S801程控阀具有以下特点：

1、 法兰距短，与同口径压力的单座阀相比，法兰距离只有单座阀的30%不到。体积小，重量轻，便于阀门设备的安装、维护和检修。

2、 阀门动作迅速，可实现频繁快速动作。

3、 采用双向严密封设计，泄漏等级可达ANSI VI级及以上（零泄漏）。

4、 采用金属硬密封结构，耐介质冲刷磨损，使用寿命长。

因S801程控阀特 有的结构设计，此阀在具有结焦的焦炉煤气场合也具有非常出 色的使用效果。如下图七左图所示，用于高炉煤气的高频切断阀，泄漏等级要求VI，阀门连续运行时间4年，动作频率为90万次/年。检修时，阀门密封面光洁如初，还可以继续使用。相比相同工况下球阀来说（图六的右图），使用寿命是球阀的4倍，且球阀已经不能使用。

 

图六、左图S801高频切断阀运行连续4年后的检修照片

 

注：

      1、左图为系统检修时高频率切断S801的情况，阀门连续运行时间4年。

      2、右图为系统检修时O型球阀的情况，阀门连续运行时间一年半。

 

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