旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥在高磨損工況的選型

姚聰　顏駿

摘 要：介紹了旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥的結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用范圍，著重介紹了盤(pán)閥在高磨損工況的使用，同時(shí)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例對(duì)比了旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥與普通球閥在實(shí)際應(yīng)用中具有哪些優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥的結(jié)構(gòu)形式；旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)；旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥的應(yīng)用工況；與普通球閥的比較；旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥的應(yīng)用案例

在石化裝置中存在很多高磨損的特殊工況，如煤氣化裝置中煤粉的輸送、煤氣化裝置中煤渣的輸送、有機(jī)硅裝置及硅烷生產(chǎn)裝置中硅粉的輸送。這些工況的共同點(diǎn)是輸送物料為顆粒狀且硬度很高。這種工況下對(duì)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的耐磨性要求很高。氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥普遍應(yīng)用的為全通徑O型切斷球閥，高磨損工況下對(duì)閥芯及閥座堆焊銅鈦萊合金或者噴涂碳化鎢硬化處理。雖然球閥進(jìn)行了硬化處理，但在使用過(guò)程中，粉料對(duì)球閥的球芯及閥座磨損非常嚴(yán)重，球閥壽命通常只有幾個(gè)月，導(dǎo)致頻繁的更換閥門(mén)，使運(yùn)行成本增加。一些企業(yè)嘗試更換為陶瓷球閥，閥體為金屬全內(nèi)襯陶瓷，閥芯和閥座均為陶瓷材質(zhì)。實(shí)際使用過(guò)程陶瓷球閥使用壽命遠(yuǎn)高于金屬球閥，節(jié)約了很大的成本。但陶瓷球閥與金屬球閥的結(jié)構(gòu)形式相同，過(guò)程中也會(huì)磨損同時(shí)陶瓷較脆，高溫高壓的場(chǎng)合不適合應(yīng)用。有沒(méi)有一種閥門(mén)即有良好的耐磨性，又有很大的適用范圍呢？旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥的能夠有效的克服這種惡劣的工況，在實(shí)際的使用過(guò)程中取得了滿意的效果。

1 旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥（單盤(pán)）的結(jié)構(gòu)形式及工作原理和特點(diǎn)

旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥是通過(guò)控制圓盤(pán)型閥盤(pán)滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)快開(kāi)、快關(guān)的一種閥門(mén)專門(mén)針對(duì)磨損嚴(yán)重的惡劣工況。工作過(guò)程：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)閥桿與搖臂使閥盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，過(guò)程中閥盤(pán)密封面借助彈簧壓力始終使閥盤(pán)緊密貼合在閥座上，同時(shí)又允許閥盤(pán)在密封面的垂直方向上有位移來(lái)補(bǔ)償閥的熱膨脹和冷縮，克服背壓且能防止顆粒進(jìn)入密封面。在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，閥座密封面對(duì)閥盤(pán)在切線方向上的摩擦力之差使閥盤(pán)自轉(zhuǎn)，從而不斷的拋光密封面，這種獨(dú)特的自拋光設(shè)計(jì)使的旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥能在惡劣的工況下不斷的清潔和拋光密封面，使閥密封性保持良好且不會(huì)磨損閥座和閥盤(pán)，閥盤(pán)動(dòng)作和閥盤(pán)自轉(zhuǎn)如下圖：

2 應(yīng)用案例

某硅烷生產(chǎn)裝置中有種典型工況為高磨損工況，工況為反應(yīng)器硅粉進(jìn)料工況：物料：干燥硅粉；壓力：3.50MPa；溫度：150℃；管道尺寸：DN100；管道材質(zhì)：310S。此種工況的特點(diǎn)是物料為硬度極高的硅粉且伴有高溫高壓。設(shè)計(jì)選型為全通徑O型切斷球閥，閥芯及閥座材質(zhì)均為310S并整體噴涂碳化鎢硬化處理。建成投產(chǎn)后由于切斷球閥開(kāi)關(guān)頻繁，使用一段時(shí)間后出現(xiàn)關(guān)不嚴(yán)、泄漏量增大，三四個(gè)月后停車檢修發(fā)現(xiàn)切斷球閥球體及閥座磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致泄漏量增大，閥座與閥體的閥腔內(nèi)泄漏有硅粉，導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)不嚴(yán)，閥門(mén)無(wú)法使用，在更換新切斷球閥后依然磨損嚴(yán)重使用時(shí)間短。最終更換開(kāi)關(guān)閥形式，結(jié)合高磨損、高溫高壓工況充分研究、技術(shù)交流后采用了旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥。具體選型：旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥形結(jié)構(gòu)形式：角行程單盤(pán)旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥；閥體材質(zhì)：310S；閥座材質(zhì)：Stellite+噴涂碳化鎢；閥芯形式：?jiǎn)伪P(pán)閥；閥盤(pán)材質(zhì)：Stellite+噴涂碳化鎢；材質(zhì)填料：柔性石墨；閥桿閥臂材質(zhì)：XM-19。

更換為單盤(pán)旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥后，使用過(guò)程中一直狀況良好。一年后裝置檢修看閥門(mén)的磨損情況，閥盤(pán)和閥座的密封面處未發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的磨損，只是填料處出現(xiàn)磨損在更換填料后仍然能夠正常使用。本案例選用角行程單盤(pán)旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥，此外旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥還有直行程盤(pán)閥，雙盤(pán)旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥等不同的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)具體工況選擇不同形式的旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥。

3 旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥與普通切斷球閥相比較的優(yōu)勢(shì)

3.1 結(jié)構(gòu)形式

切斷球閥：切斷球閥雖然流道很簡(jiǎn)單，但是閥座的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥：旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥結(jié)構(gòu)形式很簡(jiǎn)單。

3.2 自清潔能力

切斷球閥：切斷球閥閥芯和閥座接觸面不具備自清潔能力，容易磨損導(dǎo)致物料泄露至閥座與閥體之間的腔體內(nèi)。

旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥： 旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥的閥盤(pán)與閥座之間具有自清潔、自拋光能力，使閥盤(pán)和閥座的密封面不易磨損，保證了使用壽命。

4 結(jié)論

實(shí)際情況證明旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)加上獨(dú)特的密封面自拋光、自清潔設(shè)計(jì)使得旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥在磨損嚴(yán)重的惡劣工況中與普通切斷球閥相比表現(xiàn)出了卓越的耐磨性，具有密封可靠，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。避免了頻繁更換閥門(mén)，為企業(yè)節(jié)省了大量的人力物力。因此旋轉(zhuǎn)盤(pán)閥在粉料輸送、漿料輸送等磨損嚴(yán)重的惡劣工況有很大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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[2]孟磊. 耐磨球閥密封性能優(yōu)化方案 [J].乙烯工業(yè)，2014.26（01）：37-38.

作者簡(jiǎn)介：

姚聰（1981- ），男，吉林人，2007年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)工作于中國(guó)化學(xué)賽鼎寧波工程有限公司儀電設(shè)計(jì)部，從事石油化工自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工作，任工程師。