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专家研究成果/论文 |
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球阀的设计和制造以及工作环境 |
作者/来源:汤晓微 发布日期:2012-08-25 点击次数:1135 |
球阀密封性
球阀最主要的阀座密封圈材料就是聚四氟乙烯(PTFE),它对几乎所有的化学物质都是惰性的,且具有摩擦系数小、性能稳定、不易老化、温度适用范围广和密封性能优良的综合性特点。但聚四氟乙烯的物理特性,包括较高的膨胀系数,对冷流的敏感性和不良的热传导性,要求阀座密封的设计必须围绕这些特性进行。阀座密封的塑性材料也包括填充聚四氟乙烯、尼龙和其他许多材料。但是,当密封材料变硬时,密封的可靠性就要受到破坏,特别是在低压差的情况下。此外,像丁青橡胶这样的合成橡胶也可用作阀座密封材料,但它所适用的介质和使用的温度范围药受到限制。另外,如果介质不润滑,使用合成橡胶容易卡住球体。
为了满足高温、高压、强冲蚀、长寿命等工业应用的使用要求,近十几年来,金属密封球阀得到了很大的发展。尤其在工业发达的国家,如美国、意大利、德国、西班牙、荷兰等,对球阀的结构不断改进,出现全焊接阀体直埋式球阀、升降式球阀、使球阀在长输管线、炼油装置等工业领域的应用越来越广泛,出现了大口径(3050mm)、高压力(70MPa)、宽温度范围(-196~815℃)的球阀,从而使球阀的技术达到一个全新的水平。
球阀设计与制造
由于计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)以及柔性制造系统(FMS)在阀门行业的应用,使球阀的设计和制造达到一个全新的水平。不但全面革新了阀门的设计计算方式,减轻了专业技术人员繁重的重复性常规设计工作,使技术人员有更多的精力用于改进、提高产品性能和新产品开发,缩短新产品的研究开发周期、全面提高劳动生产率,而且在升降杆式金属密封球阀的研制开发过程中,由于CAD/CAM的应用,出现了由计算机辅助设计、由计算机辅助数控机床加工制造的阀杆螺旋扁,使金属密封球阀在启闭过程中无任何擦伤和磨损,从而使球阀的密封性和使用寿命大大提高。球阀在完全开启时,流阻很小,几乎等于零,因此等径球阀广泛应用于石油天然气管线中,因为容易清扫管线。由于球阀的球体在启闭过程中带有擦拭性,故大多数球阀可用于带悬浮固体颗粒的介质中,依据密封圈的材料也可用于粉状和颗粒状的介质。
球阀适用场合
由于球阀通常用橡胶、尼龙和聚四氟乙烯作为阀座密封圈材料,因此它的使用温度受到阀座密封圈材料的限制。球阀的截止作用是靠金属球体在介质的作用下,于塑料阀座之间相互压紧来完成的(浮动球球阀)。阀座密封圈在一定的接触压力作用下,局部地区发生弹塑变形。这一变形可以补偿球体的制造精度和表面粗糙度,保证球阀的密封性能。
又由于球阀的阀座密封圈通常采用塑料制成,故在选择球阀的结构和性能上,要考虑球阀的耐火和防火,特别是在石油、化工、冶金等部门,在易燃、易爆介质的设备和管路系统中使用球阀,更应注意耐火和防火。
通常,在双位调节、密封性能严格、泥浆、磨损、缩口通道、启闭动作迅速(1/4转启闭)、高压截止(压差大)、低噪声、有气穴和气化现象、向大气少量渗漏,操作力矩小、流体阻力小的管路系统中,推荐使用球阀。
球阀也适用于轻型结构、低压截止(压差小)、腐蚀性介质的管路系统中。
在低温(深冷)装置和管路系统中也可选用球阀。
在冶金行业的氧气管路系统中,需使用经过严格脱脂处理的球阀。
在输油管线和输气管线中的主管线需埋设在地下时,需使用全通径焊接式球阀。
在要求具有调节性能时,需选用带V形开口的专用结构的球阀。
在石油、石油化工、化工、电力、城市建设中,工作温度在200℃以上的管路系统可选用金属对金属密封的球阀。
球阀适用原则
石油、天然气的输送主管线、需要清扫管线的,又需埋设在地下的,选用全通经、全焊接结构的球阀;埋设在地上的,选择全通经焊接连接或法兰连接的球阀;支管,选用法兰连接、焊接连接,全通经或缩径的球阀。
成品油的输送管线和贮存设备,选用法兰连接的球阀。
城市煤气和天然气的管路上,选用法兰连接和内螺纹连接的浮动球阀。
冶金系统中的氧气管路系统中,宜选用经过严格脱脂处理,法兰连接的固定球球阀。
低温介质的管路系统和装置上,宜选用加上阀盖的低温球阀。
炼油装置的催化裂化装置的管路系统上,可选用升降杆式球阀。
化工系统的酸碱等腐蚀性介质的装置和管路系统中,宜选用奥氏体不锈钢制造的、聚四氟乙烯为阀座密封圈的全不锈钢球阀。
冶金系统、电力系统、石化装置、城市供热系统中的高温介质的管路系统或装置上,可选用金属对金属密封球阀。
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