【方法】高温调节阀的难点实现调节阀的切断功能

发布时间 : 2017-09-10

生活中的很多行业的发展与电动单座调节阀都是离不开的，有时候一些不起眼的因素都可能导致很大的差距，比如之前提过的，今天我们就来了解一下“高温调节阀的难点实现调节阀的切断功能”。

高温和超高温控制一直都是国内与国外厂家以及设计院关注的重点。其原因主要是高温调节与控制是自动化控制中的难题，高温和超高温的切断难度更大，这一难题的主要表现是高温膨胀产生卡阻及切断问题。

（1）阀体及阀内件材料的选择问题

用于450℃以上的环境中的调节阀，一般材料可使用的高温度为500℃左右。对于高于538℃的场合，阀体通常采用铬－钼钢。对于高温度达1035℃左右的场合，通常选用SUS310S型不锈钢，而且材料含碳量必须控制在 0.04～0.08％之间。对于更高的温度，建议采用内衬非金属耐热材料（可用于1200℃的高温场合）或特殊的耐高温高强度合金（如发动机燃烧室用耐高温高强度合金，可直接用于 1000℃高温场合）。

（2）填料的耐温性能

标准的聚四氟乙烯填料仅能用于200℃以下场合，如需用于中高温场合则必须采用伸长型阀盖以防止填料受到极高温度的影响。但较长较细的阀杆在高温条件下强度较差，易出现弯曲现象。因此，高温条件下应采用耐温性能优异（可达600℃）的柔性石墨填料，还可以大大降低伸长型阀盖的高度。同时配以“旋转类阀粗阀杆”的方式提高阀整体强度，从而较好地解决这一问题。

（3）密封方式的选择

在高温条件下实现较高的切断性能是很困难的，很多常规的高性能密封方式是不可取的（如 O 形圈、四氟材料、弹性金属材料等）。在500℃以内，可采用特种复合石墨阀座软密封方式。在500℃以上的条件下调节，高温调节阀的难点只能采用金属对金属硬密封方式（一般采用蝶阀结构）。

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在使用时，调节阀往往会出现调节阀切断不好，泄漏大等故障。除因堵卡、允许压差过小而被顶开等原因造成的泄漏增加外，绝大部分都是由于调节阀的结构缺陷和选型不当造成的。而现代工业对调节阀的要求越来越高，在要求较高的应用场合都会对调节阀提出切断要求，因此切断功能是调节阀的一个重要的使用功能和内在质量指标（对切断等级的划分及标准见相关资料）。因此要格外注意。

一、结构型式的选择

双密封类调节阀（如双座阀、双密封套筒阀等）主要的缺点之一就是泄漏大。但上世纪80年代以前，盛行套筒阀，然而套筒阀有许多不足：零件多、可靠性差、备件难、维护难、切断效果不理想等等。实际上，这是设计思路陷入了误区，与其在阀体的“心脏”内作如此复杂的改动，倒不如通过外部调整来实现。因此，应选择单密封类调节阀。这样，密封问题、可靠性问题、维修和备件问题均被一一解决了。此时，解决矛盾的重点转化为介质对阀的不平衡力增大的问题，解决它仅需配强力活塞执行机构、加粗阀杆即可。这种通过外部来解决的办法显然比通过内部的复杂改进要容易得多，与其说这是办法问题，还不如说这是思路问题。到九十年代时，人们开始寻找结构更简单、密封更可靠的切断阀。这时，发现角行程阀比直行程阀（单座阀、套筒阀、闸阀）更具有优越性，于是产生了三偏心切断蝶阀、全功能切断阀、硬密封切断球阀。

二、密封面的选择

（1）面对面密封：

常见的柱塞阀芯，其密封面为60℃的小锥面，阀座也是60℃的小高温锥实现调节阀的切断功能面，此小锥面的宽度通常在0.5mm～2mm之间，要密封好就必须保证两个锥面良好接触。但事实上，它始终受到加工误差的影响(如同心度、不圆度、倾斜度等)，其密封效果不十分理想。这类阀的泄漏率通常为 10－4，经过精密的研磨可达10－6，只能达到较好的密封等级。

（2）球面密封：

利用阀芯的球面转动与固定的阀座小锥面相切，它们之间为线接触，这就比上述面对面密封的效果好。华林公司推出的全功能超轻型阀、球面密封蝶阀等就是采用这一思路来制作的，其泄漏率可达10－6～10－8，高性能的三偏心蝶阀可高达10－8，以至零泄漏。

三、密封材料的选择

（1）软密封

除耐腐蚀的衬里阀门外，一般的软密封阀指阀芯或阀座两者之一采用非金属材料（主要为聚四氟乙烯，还有橡胶等）的密封形式的阀。

（2）硬密封

硬密封再堆焊耐磨合金等是切断阀的佳选择。

（1）软密封，切断效果好，但不适宜用于含颗粒介质，一旦划伤，泄漏会急剧增加。因此，条件允许时尽量选用硬密封。全功能超轻型阀硬密封可达10－7～10－8，三偏心蝶阀可达零泄漏。

（2）对密封耐磨性的考虑：除选硬密封外，对泄漏要求10－6以上的切断型调节阀，应该(或者说必须)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐冲蚀、耐划伤的能力，提高阀的寿命。

（3）对高温介质的切断调节阀在室温下组装的，在高温下工作，温度变化几百度。热膨胀会改变装配时建立的密封比压。过紧，密封面会卡住，运动时会严重擦伤，拉伤；过松，密封压不够，两种情况泄漏都会急剧增加。解决的好办法是用弹性阀座来吸收这一变化造成的差异。通常有三种弹性方案：①弹簧式；②薄片式柔性金属环；③刚柔相济的弹性阀座。后者好，即有柔性克服热膨胀，又有刚度并堆耐磨合金来提高耐磨面的可靠性。

（4）对含颗粒的冲蚀介质，要考虑阀芯避让开高速介质的直接冲蚀。直行程阀、蝶阀都不具备这一功能，而全功能超轻型阀偏心旋转具有这一特点。遇此，应选后二种阀。

（5）对于硬密封，必须有足够的硬度差，同一硬度材料“互不相让”，容易擦伤。

（6）对所配执行机构应增大推力和刚度，使之动作自如。

五、切断阀主要阀型

按上述分析，切断阀的主要阀型如下，选择切断阀应综合考虑泄漏率、介质种类、介质温度、流量系数等各种参数和性价比。在如下优选秩序中，先考虑硬密封，再考虑软密封。

（1）全功能超轻型调节阀

（2）三偏心金属硬密封蝶阀

（3）双偏心球面密封蝶阀

（4）球阀

（5）偏心旋转阀

（6）单座阀

（7）单座套筒阀