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首页 >实用技术 > 万能阀——岂止只是调节性能卓越......特殊疑难场合万能阀的应用实例
万能阀——岂止只是调节性能卓越......特殊疑难场合万能阀的应用实例
2017-8-8 发布

      概 述
      取名“万能阀”,顾名思义是因为它功能齐全,性能卓越。作个不恰当比喻:若奥运会有一位七项全能冠军又得到了某个单项冠军,就是世界性爆炸新闻,比如上世纪的李宁。而我司创新推出的“万能阀”犹如全能冠军还能每个单项拿第一的《超人》调节阀!
      万能阀不光可以代替单座阀、双座阀、套筒阀、蝶阀、球阀、偏心旋转阀、Y型阀、角阀等,还能代替各种气动、电动开关阀。
      一、性能比较
      1.万能阀的调节性能:可调比大于单座、双座、套筒、蝶阀、偏心旋转阀等其他阀门;特性曲线为单调递增的直线,没有拐点,不易引起控制系统震荡;KV值与蝶阀相当,最小可控KV值小,开度合理,有利于控制。
                   

                    图为某著名进口品牌单座阀的实际测试曲线

                        
        
                    图为同口径万能阀与单座阀的实测曲线

      2.万能阀的克服压差能力:
      因阀门运动方向与被控流体的流动方向垂直,克服压差的能力可与双座阀相当;
                   

      图为单座阀的受力分析,阀芯受到压差的作用力与阀芯运动方向一致

     

      图为双座阀受力分析,压差产生的力相互抵消,使压差可以增大

      

      图为万能阀受力分析,压差产生的力与阀芯运动方向垂直


      3.万能阀的克服切断压差能力:因采用了一种全新的浮动阀座,-200~700℃切断能力可以超过10MPa,且不受口径增加而下降;
      4.万能阀的泄漏等级:硬密封内泄漏等级可达到VI级;由于是角行程,填料不易磨损,外泄漏较小,特殊场合可采用多级密封结构避免外泄漏;
      5.万能阀的防堵性能:因流道为直通结构,在流道中没有死区,不干净介质就不易沉积在阀内。对于粘性介质,粘结在阀芯表面的粘性物质会在阀芯与阀座的相对运动中被刮除,所以防堵性能优于传统阀门;
      6.防冲蚀、汽蚀能力:在冲蚀汽蚀严重场合,均在关键部位采用碳化钨堆焊。因万能阀采用直通结构,冲蚀对阀体的影响相对较小,而阀芯直接处于冲蚀面影响相对较大,对于特殊领域(如煤化工的黑水阀和灰水阀),阀芯可采用碳化钨堆焊以提高阀芯的耐冲蚀能力。而当冲蚀发生时,因阀芯是偏心结构,阀座是浮动结构,这二者都能对冲蚀有一定的补偿作用,延长了寿命。对汽蚀而言,气泡的爆破点集中在最高流速以后,此时已离开了密封面,所以影响相对较少。
      二、研制过程
      于1999年华林公司结合了偏心旋转阀、V型球阀等优点,推出了一款全新的调节阀——全功能超轻型调节阀,其调节精度高、抗压差能力强、内泄漏外泄漏小、防堵性能好、自洁性能好、防冲蚀汽蚀能力强等特点得到了广泛应用。在几家大型企业和军事单位的关键设备中被指定使用。但是全功能阀虽然抗压差能力强,与偏心旋转阀等阀门一样抗切断压差的能力不理想,而且随着口径的递增抗切断压差的能力递减。也正是这个原因,使全功能阀无法在全部领域代替各种传统阀门。自那时起华林公司就开始了克服全功能阀抗切断能力弱的攻关。首先找到抗切断压差能力弱的原因是当阀门全关时,阀芯受到了单向压力,使阀杆有细微的变形,阀芯就有离开阀座的趋势,这个细微的变形在调节过程中对KV值的影响可以忽略不计,但对切断压差能力的减少起到十分关键的作用。所以阀芯阀座压紧力的减小就是问题的关键。当时采用了三种方法:
      方法1.增加初始压紧力;
      方法2.采用流闭的方式;
      方法3.为防止阀杆变形,增加阀杆直径。
      方法1开启扭矩会变成随机数,执行机构配置困难,且在阀门开启时有起跳现象;方法2除了方法1的缺点外还对小开度调节不利;方法3对于小口径小压差的场合起到一定作用,但对于像煤化工的黑水阀、灰水阀,要求DN300,切断压差6MPa的场合,把阀杆直径增加到正常直径的3倍,仍不能解决切断压差的问题,当阀门全关时有钟摆效应,介质的流速很高,这将会造成阀芯的严重冲蚀,使阀门使用寿命缩短。
      这一问题我公司从没放弃一直反复研究、讨论,直到2016年初我们调整了思路,既然阀芯的退让是无法改变的事实,如果阀座能做成浮动,即阀座能根据阀前后的压差调整位置,使阀芯阀座的压紧力并不因阀芯的退让而减小(压力自密封型)。用这个原理我们设计了几种方案,其中有二个方案成功地做出了理想的产品。现在(DN300,4MPa)以下的调节阀可以做到切断压差与工作压力相等,高压型可以做到10MPa以上切断。受到材料和热胀冷缩的影响,目前这个方案可以应用于-200~700℃场合,这已能够满足绝大多数场合的应用。自此这新型的调节阀已能代替单座阀、双座阀、套筒阀、蝶阀、球阀、偏心旋转阀、角型阀、多级降压阀、Y型阀等等多种阀门,因此,我们命名这种新型阀门为“万能阀”(申请发明专利中)。
      三、应用实例
      1、燃烧控制:
      燃烧控制的好坏直接决定企业的节能减排和产品质量。空煤比的控制是问题的关键,当煤气多空气少时,就会发生燃烧不充分,能耗提高、污染增加;当空气多煤气少时,大量的热量会白白排空,造成能源浪费。而煤气中含有焦油又使调节阀的寿命降低。
      万能阀有十分理想的特性曲线,KV值随开度的递增而递增,没有拐点,大口径时可调比可以达到300:1,小开度特性也十分理想。万能阀在这方面的成功实例不胜枚举。
      例1.某特大型钢铁企业的化工公司苯加氢装置导热油加热炉,原燃烧控制采用的进口调节阀。每次点火都需要小流量调节,而进口调节阀因小开度特性曲线不理想,经常吹熄火苗,往往需要多次点火才能有一次成功,十分劳民伤财。后来改用万能阀,每次点火都能一次成功,现在该化工公司及下面所有的控股公司,只要涉及燃烧控制的全部采用华林公司的万能阀,且不需招标。
      例2.某大型汽车板有限公司,原来所有的燃烧控制调节阀都是日本的产品,由于煤气中焦油含量很高,常常粘结阀芯表面,不出3个月就必须维修。后来采用万能阀,因万能阀有良好的自洁性能,在阀芯的运动中它的刮削作用能清除阀芯表面的焦油,因而不需维修。现在该汽车板公司全部36台燃烧控制调节阀都改为万能阀。
      例3.某大型钢铁公司的2030冷轧板厂有2条退火炉生产线,原来的调节阀是全进口的。其中1#装置有调节阀年久失修无法正常使用,设备管理室就向我们采购了万能阀,结果1#加热炉的能耗下降了9%,而且原来每月烧损几百吨钢,改造后几乎没有烧损。这使得2#装置的生产部门强烈要求改造,指定调节阀必须与1#装置相同。
      2、精确控制
      例4.对所有的火电厂和煤化工企业,都存在烟道气体的脱硫问题。现有技术脱硫效果最好的还是湿法脱硫,但湿法脱硫存在脱硫废水如何处理的难题。在上世纪80年代就有国外专家提出了一个很好的方案,把脱硫废水变成雾滴喷入烟道,利用烟道的余热对雾滴加热,水分蒸发后被脱硫塔吸收,剩下固体颗粒被电除尘和布袋除尘吸收,可以作为水泥厂的原料,整个过程为零排放。过程相当完美,但是无法在工程中实现,原因是全世界找不到合适的调节阀来控制雾滴的粒径。当粒径过大,雾滴的行程结束仍未蒸发干,就会损坏布袋除尘器,甚至堵塞烟道。当粒径过小,电除尘和布袋除尘都会无法捕捉固体颗粒,使有害物质进入再循环之中,废水浓度会愈来愈大。我们接受委托,研制了整套系统,其中的调节阀就是万能阀。从我们测试的粒径来说,达到了最佳的40um峰值的正态分布,完全符合设计要求。而且饱和盐水结晶对我们万能阀没有影响,可以长期使用。
      3、高温高压差的调节
       
      例5.某中型发电厂需要将部分过热蒸汽减温后输送给用户,原减温水调节阀采用著名跨国公司的多级降压调节阀。由于用户在冬天用汽量大,夏天用汽量小,减温水流量随蒸汽流量增减。原减温水调节阀在冬天的开度大约70%,到了夏天开度已不到1%,基本失去调节能力,使蒸汽温度波动极大。后改用防汽蚀高流速控制的万能阀,由于万能阀的可调比远远大于多级降压调节阀,既满足了冬天又满足了夏天的减温水流量控制。
       
      例6.某工业炉公司是工业炉节能改造的专业公司,节能的基本原理是工业炉的烟道废气经热交换产生540℃的过热蒸汽,带动汽轮机运动,发电机发电。系统中有4台DN500的主汽门(调节阀),一台烟气放散门(开关阀)。传统的汽轮机厂设计思路是采用半球阀作为主汽门,为增加切断压差就把主汽门设计成流闭。但是流闭的大口径阀门开启十分困难,所以每个主汽门都要增加一台泄压阀。每次打开主汽门之前先要打开泄压阀,等主汽门二端的压差下降后再打开主汽门。由于泄压阀是一种开关阀,流量不受控制,启动时流量的不平衡会造成四个区域温度偏差,而正常运营时泄压阀的泄漏量又是一个随机变量,对汽轮机的叶片会有冲击。现在全部采用万能阀,因万能阀是流开阀门,开启十分轻松,无需泄压阀助开。减少4台泄压阀使控制简单,而且运营十分平稳。
      4、抗冲蚀调节阀
       
      例7.某南亚国家大型钢铁企业,需要在生产中喷射高速碳粉,由于流速太大,以往的调节阀都使用不久就会击穿阀体。后改用万能阀,因万能阀有独特的流道结构,避免介质冲蚀阀体,上图为万能阀使用一年后的合影,万能阀使用情况仍然十分理想。
      四.结束语
      万能阀的应用领域十分宽广,传统的特殊疑难阀如高温、低温、高压、高压差、零泄漏、高精度控制、小流量控制、防介质堵塞、耐冲蚀汽蚀等场合,使用万能阀会带来意想不到的惊喜。
      另外,功能强大的万能阀能覆盖绝大多数阀门,如果企业中能备一套万能阀,则可以解决阀门突然失效而企业没有阀门维修专业人员的的后顾之忧。
      衷心希望与各位老师共同续写用万能阀解决疑难场合控制问题的新篇章!

 

                        四川华林自控科技有限公司 伍育毅
                                 2017年7月12日

 
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