新型自控阀门结构 ——滑板阀在工业自控中的运用

新型自控阀门结构

滑板阀在工业自控中的运用

 

摘要： 滑板阀是一种新型的自控阀门结构型式，具有法兰距离短、结构紧凑、重量轻、耗气量少、行程短、动作快、调节精度高、阀位稳定、防空蚀、耐冲刷及密封性能高等特点。主要用在液体、气体、蒸汽工况场合。尤其在不干净介质、结晶结焦介质、粉料介质、黑水、灰水介质中，因具有独特的结构优势，比传统阀门结构具有更好的使用效果。

 

Abstract：Slide plate valve is a new type of self-control valve structure, which has the characteristics of short flange distance, compact structure, light weight, less gas consumption, short travel, fast action, high adjustment accuracy, stable valve position, anti-corrosion, erosion resistance and high sealing performance. Mainly used in liquid, gas, steam working conditions. Especially in the unclean medium, crystalline coking medium, powder medium, black water ash water medium, because of its unique structural advantages, it has better use effect than the traditional valve structure.

 

关键词：滑板阀、调节阀、切断阀、黑水阀、灰水阀、粉料阀、高温高压蒸汽阀

自控阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置，依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流通面积大小以实现其控制功能，具有截止、调节、导流、稳压、分流或溢流卸压等功能，可用于控制水、空气、蒸汽、泥浆、油品、各种腐蚀性介质和放射性介质等各种类型流体的流动。为了满足社会生产发展的需要，阀门的发展经历了由单一功能向多功能、多工况的历史性蜕变。自控阀自上世纪20年代诞生以来，产品结构和功能归纳起来主要有以下具有代表性的结构型式：如单座、平衡、高压、中线蝶阀、偏心蝶阀、球阀、偏心球阀、三通阀、内衬阀及自立式阀等10大系列产品。这些产品根据自身结构特点而满足不同介质工况及调节性能要求。但是随着工业生产自动化水平要求逐年提高，特别是我国国民经济继续稳定、快速增长与转型的要求下，石化、煤化工业向生产过程综合化，高效化，生产规模大型化发展。这就对石化与煤化装备提出了更高的要求：1)大型化、高压化、高效化、高硫、高酸化;2)新材料、新结构、新工艺、新技术;3)设计、制造、使用一体化;4)安全、稳定、长周期、满负荷、优化运行。作为基础工业重装备基础部件的阀门，也要求向高性能、长寿命、低能耗、多用途发展，将逐渐取代传统低性能、能耗高、运用范围狭窄的阀门。

滑板阀是重庆川武仪表有限公司根据近30年在自控阀研发、生产经验，充分考虑客户需求和迫切需要解决的技术难题，结合自控阀行业发展方向而特别研发的一款新型的阀门结构。滑板阀兼具调节和切断双重功能。具有法兰距离短、结构紧凑、重量轻、耗气量少、行程短、动作快、调节精度高、阀位稳定、防空蚀、耐冲刷及密封性能高等特点。主要用在液体、气体、蒸汽工况场合。尤其在不干净介质、结晶结焦介质、粉料介质、黑水、灰水介质中，因具有独特的结构优势，比传统阀门结构具有更好的使用效果。

滑板阀结构是集单座阀和球阀的优点，摒弃其缺点而研发的一款产品。结构优点如下表所示：

 

性能指标	单座阀	O型切断球阀	滑板阀
阀门结构
密封性能	VI	VI	VI
阀座材质	软阀座	软阀座	金属阀座
密封可靠性	较好	较好	极好
启闭摩擦力	小	大	小
允许压差	小	大	大
启闭输出力	大	大	小
压力损失	大	小	小
调节性能	调节、切断	切断	调节、切断
适用介质	干净介质	干净介质	所有介质
最高适用温度	230℃	230℃	566℃
抗介质不平衡力性能	差	好	好
耐冲刷性能	差	差	好
使用寿命	较长	短	很长

 

成功案例1

河南心连心化肥有限公司糠醇项目高压分离器液位调节阀原采用多级降压的套筒阀结构，但是由于介质中存在固体颗粒物的糠醇物质，对阀门冲刷严重，使用寿命极短，需要经常更换，严重影响生产的正常进行。阀门工艺参数如下：

介质名称：糠醇

公称通径：DN25

公称压力：Class 900

阀前压力：8.0 MPa

阀后压力：0.1 MPa

关闭压差：8.0 MPa

温    度：60 ℃

泄漏等级: IV级

 

分析滑板阀能够成功运用的原因如下：

结构设计上避免了介质对阀内件的冲刷磨损，大大提高了阀门的使用寿命（密封结构如图所示）。

 

 

由上图可知，阀门结构上采用直通流道，介质直接流过阀门，不改变介质流向。介质流通通道与球阀原理一致。

密封面采用面密封结构，且与介质流向垂直，避免了介质对阀内件及密封面的冲刷磨损。

阀板与阀座相对运动，启闭方向与流向成90度，不仅能够刮落附着在内件密封面上的固体颗粒物，还能起到自研磨和自洁作用。密封面在自研磨作用下，阀门越使用越利于阀门的密封，密封性能越使用越好。

 

成功案例2

我公司为鹤壁煤电生产的专用于煤粉切断场合的滑板切断阀。这种结构形式的阀门在壳牌炉上已经获得成功的运用，并且取得了连续运行27个月免维护的业绩。与进口球阀9个月的运行寿命相比，是进口球阀的3倍。而且进口阀门还经常出现动作被卡死，球芯被高速煤粉颗粒冲刷造成泄漏等不利于生产的情况发生，检修花费大量的时间、人力和物力。

阀门参数如下：

公称通径：12”

公称压力：Class600

连接法兰：12”Class600

流体介质：CO2+煤粉

阀前压力：5.01MPa

使用温度：100℃

最大压差：5.61MPa

控制方式：气动气缸

阀体材质：WCB

阀板材质：17-4PH+喷焊WC

动作频率：20min/次

 

分析滑板阀能够成功运用的原因如下：

介质流向与阀门动作方向成90°，动作时形成强有力的剪切力，直接剪断在阀芯与阀板处的固体颗粒物质。且不会对密封面造成划伤。而球阀在小开度时固体颗粒物易划伤或者压伤密封内件。如下图所示：

 

 

成功案例3

山东莱钢精炼炉底吹氩气流量调节阀因阀门位置重要，且要求高精度、高精准度调节氩气进入精炼炉的流量，阀门的性能直接决定了整炉钢水的质量好坏。鉴于此，山东莱钢一直采用进口单座阀，但是由于采购成本高及采购周期长，不能满足正常生产的需要

阀门工艺要求如下所示：

介质名称：氩气

管道规格：DN15

温度：常温

强吹流量：800-1000NL/min  

中吹流量：100-200 NL/min     

弱吹流量：20-60 NL/min

供气压力：1.0-2.0MPa

工作压力：0.2-1.0MPa

系统反应快速（小于10秒）

 

从工艺要求可知，最大流量为1000L/min，最小流量为20L/min ，实际可调比为：1000/20=50。一般单座阀，包括精小流量调节阀的实际可调比大约为10～15，如此大范围稳定调节是普通单座阀无法满足的。原因是流量开度的调节，主要依靠调节阀芯和阀座之间的间隙来控制流量。但是在小开度时，阀芯受到介质不平合理力的影响，开度在15%以下或85%以上时，流量调节精度就不那么准确了。

 

分析滑板阀能够成功运用的原因如下：

滑板阀在开度控制上，采用的是调整阀板与阀座窗口之间的距离来控制流量，流通节流面积稳定，不受介质不平衡力的影响。

 

 

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