控製閥的新(xīn)型密封方法
控製閥是自動控製係統(tǒng)中非常重(chóng)要的一個環節,猶如人的(de)手和腳。控(kòng)製閥調節(jiē)流體流(liú)量,克服幹擾來(lái)保(bǎo)證被控變量達(dá)到給定的工藝指標。控(kòng)製閥的閥部分由閥的內件和閥體組(zǔ)成,閥的內件包括閥芯、閥杆、填料(liào)函和上閥蓋等。上閥蓋和填料函(hán)用於對閥杆密封和對閥杆進行導向,防止工藝(yì)介質沿控製閥門(mén)的閥杆這(zhè)個可動部件向(xiàng)外泄漏(lòu),它是閥體不可分割(gē)的一部分。
常(cháng)規的上閥蓋結構形式一般有四種:普(pǔ)通型(xíng)、散熱片型、長頸型和波紋管密封型(xíng)。材質一般有鑄鐵、鑄鋼和不鏽鋼,填料函一(yī)般為聚四氟乙烯或柔性石墨。
典型的控製閥的閥蓋由與閥體相同的材(cái)料或等(děng)效的材料(liào)製成。閥蓋承受與閥體相同的(de)溫度和腐蝕性影響(xiǎng),閥杆密封在經過幾百次的循環動作之後,就會磨損(sǔn),在工程應(yīng)用中,流體壓力也會導致密封磨損;填料(liào)的選擇也是一個問題,填料選擇不當,控製閥的摩擦力增(zēng)大而導致(zhì)控製閥死區增大或者很容易使閥杆(gǎn)密封失效。
因此,選擇控製閥,除了閥體結構(gòu)、材質、執行機構、口徑計算外,還(hái)應根據控製流體的壓力、溫度、壓差、流(liú)體的性質,合理選擇上閥蓋(gài)的結(jié)構(gòu)形式和填料函,以防止流(liú)體沿著控製閥閥杆泄漏出來(lái),即應充分考慮閥杆密封的性能和使用壽命(mìng)。這在工程設計中顯得非常重要。
在強腐蝕、易揮發(fā)和有毒有害的工藝流體中,控製閥一般不采用普通型、散熱片型(xíng)、長頸型上閥蓋及密封結構形式,因(yīn)為此種結構形式的密封(fēng)性(xìng)能和使用壽命(mìng)極為有限。作者曾在生產現場做過(guò)相(xiàng)關實驗,采用304不鏽鋼(gāng)直行程(chéng)控製閥調節濃硝酸和濃硫酸混酸流量,使用聚四氟乙烯填料密封結構,不到(dào)一個月經過600次左右(yòu)的全行程的(de)控製閥閥杆的上下運動,聚四氟乙烯填料密封即完全被破(pò)壞。在強腐蝕、易揮發和有毒有害的工藝(yì)條件下,一旦閥杆密封被破壞,強腐(fǔ)蝕、易(yì)揮發和有毒有害的工藝介質從控製(zhì)閥(fá)閥杆中泄漏出來,會對周邊環境和人(rén)身安全帶(dài)來嚴重的後果。
采(cǎi)用波紋管(guǎn)密封型形(xíng)式是解決上述問題的一個途徑。波(bō)紋管一般由不鏽鋼做成。這種特殊(shū)的閥蓋結構保護控製閥的填料函避免和流體接觸,一旦波紋管破裂,在波紋管上麵的填(tián)料函結構會防止(zhǐ)波紋管(guǎn)破裂失效時產生的嚴重後果。在工程實際中,波紋管密封形式的選擇應充分考慮波(bō)紋管密封的壓力的額定值會隨溫度的增高而降低,流體中不能有固體的顆粒存(cún)在,及(jí)波紋管材料的最長循環動作壽命等。在不鏽鋼不耐某些工藝介質腐蝕的(de)強腐蝕的場所,如工藝介質為濕氯氣時,濕(shī)氯氣中含有(yǒu)的微量鹽酸會使不(bú)鏽(xiù)鋼波紋管很快被腐蝕,則控製(zhì)閥閥杆不能采用波紋(wén)管密封的形(xíng)式。
在這種情況下(xià),正確地選擇似乎是(shì)采用隔膜控製閥(fá)。隔膜控製閥采用了耐腐蝕的襯裏和耐腐蝕(shí)隔膜,不用填料,可以完全避免腐蝕性介質向外泄漏,但其流量特性不是很好,且受隔膜襯裏(lǐ)的限製,耐(nài)壓、耐溫性能較差,最致命的(de)是(shì)耐腐蝕(shí)隔膜片會由於上下折疊而造成疲勞損壞,壽(shòu)命很短,一旦耐(nài)腐蝕(shí)隔膜片(piàn)破裂,強腐蝕、易(yì)揮發和有(yǒu)毒有害的工藝介質會同樣從裂口處泄漏出來,因此,隔膜(mó)控(kòng)製閥的使用受到了很大限製。
因此,在(zài)強腐蝕、易揮發、有(yǒu)毒有害的工藝條件(jiàn)下,尋找一種可(kě)靠、經濟和實(shí)用的控製閥(fá)上閥蓋及密封結構形式是保證控製閥(fá)可靠工作從而實現生產過程自動控(kòng)製的(de)關鍵(jiàn)。
2、控製閥閥杆的新型密(mì)封方法
硝化棉硝化(huà)工序即濃硝酸和濃(nóng)硫酸混酸和棉纖維反應(yīng)生成硝化棉,控製濃硝酸和濃硫酸混酸流量和棉纖維量的比例(lì)是保證硝化棉產(chǎn)品質量的關鍵。在硝(xiāo)化棉硝化(huà)工序自控係統的改造中,我們設計了一種新型的閥杆密封(fēng)方式,成功地解決了(le)調節濃硝(xiāo)酸(suān)和濃硫酸混酸流量控製閥(fá)的閥杆密封問題。
在聚(jù)四(sì)氟乙烯填料密(mì)封的上方,我們設計了一個空腔,並且給這個空腔中通入惰性氣體(如氮(dàn)氣,也可以是空氣(qì)),並且要求惰性氣體的壓力要稍高於管道中工藝介質的最高壓力。這樣,控製閥在使用過程中,即使控製(zhì)閥的聚四氟乙烯(xī)填料密封被破壞,由於(yú)氣體的壓力要稍高於管道中工藝介質的最高壓力,強(qiáng)腐蝕、易揮發、有毒有害的氣體也(yě)無法泄(xiè)漏出來。為保證空腔中氣體的壓力穩定,防止氣體沿閥杆上下串氣,在空腔的下部,把聚四(sì)氟乙烯填料分割為上下兩部分,在中間加一不鏽鋼隔墊,將氟橡(xiàng)膠O型密封圈嵌入不鏽鋼(gāng)隔墊內,隔墊上下用(yòng)聚四氟乙烯填料將其(qí)夾緊。空腔上部的閥蓋中也嵌入氟橡膠O型密封圈(quān),用螺栓將閥蓋壓緊。一般來講,氟橡膠O型密封圈的使用壽命是比較長的,高達上百萬次,隻要氟橡膠O型密(mì)封圈的密封不被破壞,空腔(qiāng)中惰性氣體壓(yā)力會始終高於管道中工藝介質的最高壓力,因此,這種控製(zhì)閥閥杆的密封結構形式是非常(cháng)可靠的,也(yě)很經(jīng)濟。
3、結(jié)束語
這種密封結構的控製閥在2001年成功地用於某公司硝化(huà)工序(xù)自動(dòng)控製係統改造上,實現了硝化工序生產過程自動(dòng)化(huà),控製閥運行至今,從未發生過由於控製閥閥(fá)杆填料密封損壞而導致(zhì)濃硝酸和濃硫酸(suān)混酸沿控製閥閥杆外泄事(shì)故。