【方法】高溫調節閥的難點實現調節閥的切斷功能

發布時間 : 2017-09-10

生活中的很多行業的發展與電動單座調節閥都是離不開的，有時候一些不起眼的因素都可能導致很大的差距，比如之前提過的，今天我們就來了解一下“高溫調節閥的難點實現調節閥的切斷功能”。

高溫和超高溫控制一直都是國內與國外廠家以及設計院關注的重點。其原因主要是高溫調節與控制是自動化控制中的難題，高溫和超高溫的切斷難度更大，這一難題的主要表現是高溫膨脹產生卡阻及切斷問題。

（1）閥體及閥內件材料的選擇問題

用于450℃以上的環境中的調節閥，一般材料可使用的高溫度為500℃左右。對于高于538℃的場合，閥體通常采用鉻－鉬鋼。對于高溫度達1035℃左右的場合，通常選用SUS310S型不銹鋼，而且材料含碳量必須控制在 0.04～0.08％之間。對于更高的溫度，建議采用內襯非金屬耐熱材料（可用于1200℃的高溫場合）或特殊的耐高溫高強度合金（如發動機燃燒室用耐高溫高強度合金，可直接用于 1000℃高溫場合）。

（2）填料的耐溫性能

標準的聚四氟乙烯填料僅能用于200℃以下場合，如需用于中高溫場合則必須采用伸長型閥蓋以防止填料受到極高溫度的影響。但較長較細的閥桿在高溫條件下強度較差，易出現彎曲現象。因此，高溫條件下應采用耐溫性能優異（可達600℃）的柔性石墨填料，還可以大大降低伸長型閥蓋的高度。同時配以“旋轉類閥粗閥桿”的方式提高閥整體強度，從而較好地解決這一問題。

（3）密封方式的選擇

在高溫條件下實現較高的切斷性能是很困難的，很多常規的高性能密封方式是不可取的（如 O 形圈、四氟材料、彈性金屬材料等）。在500℃以內，可采用特種復合石墨閥座軟密封方式。在500℃以上的條件下調節，高溫調節閥的難點只能采用金屬對金屬硬密封方式（一般采用蝶閥結構）。

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在使用時，調節閥往往會出現調節閥切斷不好，泄漏大等故障。除因堵卡、允許壓差過小而被頂開等原因造成的泄漏增加外，絕大部分都是由于調節閥的結構缺陷和選型不當造成的。而現代工業對調節閥的要求越來越高，在要求較高的應用場合都會對調節閥提出切斷要求，因此切斷功能是調節閥的一個重要的使用功能和內在質量指標（對切斷等級的劃分及標準見相關資料）。因此要格外注意。

一、結構型式的選擇

雙密封類調節閥（如雙座閥、雙密封套筒閥等）主要的缺點之一就是泄漏大。但上世紀80年代以前，盛行套筒閥，然而套筒閥有許多不足：零件多、可靠性差、備件難、維護難、切斷效果不理想等等。實際上，這是設計思路陷入了誤區，與其在閥體的“心臟”內作如此復雜的改動，倒不如通過外部調整來實現。因此，應選擇單密封類調節閥。這樣，密封問題、可靠性問題、維修和備件問題均被一一解決了。此時，解決矛盾的重點轉化為介質對閥的不平衡力增大的問題，解決它僅需配強力活塞執行機構、加粗閥桿即可。這種通過外部來解決的辦法顯然比通過內部的復雜改進要容易得多，與其說這是辦法問題，還不如說這是思路問題。到九十年代時，人們開始尋找結構更簡單、密封更可靠的切斷閥。這時，發現角行程閥比直行程閥（單座閥、套筒閥、閘閥）更具有優越性，于是產生了三偏心切斷蝶閥、全功能切斷閥、硬密封切斷球閥。

二、密封面的選擇

（1）面對面密封：

常見的柱塞閥芯，其密封面為60℃的小錐面，閥座也是60℃的小高溫錐實現調節閥的切斷功能面，此小錐面的寬度通常在0.5mm～2mm之間，要密封好就必須保證兩個錐面良好接觸。但事實上，它始終受到加工誤差的影響(如同心度、不圓度、傾斜度等)，其密封效果不十分理想。這類閥的泄漏率通常為 10－4，經過精密的研磨可達10－6，只能達到較好的密封等級。

（2）球面密封：

利用閥芯的球面轉動與固定的閥座小錐面相切，它們之間為線接觸，這就比上述面對面密封的效果好。華林公司推出的全功能超輕型閥、球面密封蝶閥等就是采用這一思路來制作的，其泄漏率可達10－6～10－8，高性能的三偏心蝶閥可高達10－8，以至零泄漏。

三、密封材料的選擇

（1）軟密封

除耐腐蝕的襯里閥門外，一般的軟密封閥指閥芯或閥座兩者之一采用非金屬材料（主要為聚四氟乙烯，還有橡膠等）的密封形式的閥。

（2）硬密封

硬密封再堆焊耐磨合金等是切斷閥的佳選擇。

（1）軟密封，切斷效果好，但不適宜用于含顆粒介質，一旦劃傷，泄漏會急劇增加。因此，條件允許時盡量選用硬密封。全功能超輕型閥硬密封可達10－7～10－8，三偏心蝶閥可達零泄漏。

（2）對密封耐磨性的考慮：除選硬密封外，對泄漏要求10－6以上的切斷型調節閥，應該(或者說必須)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐沖蝕、耐劃傷的能力，提高閥的壽命。

（3）對高溫介質的切斷調節閥在室溫下組裝的，在高溫下工作，溫度變化幾百度。熱膨脹會改變裝配時建立的密封比壓。過緊，密封面會卡住，運動時會嚴重擦傷，拉傷；過松，密封壓不夠，兩種情況泄漏都會急劇增加。解決的好辦法是用彈性閥座來吸收這一變化造成的差異。通常有三種彈性方案：①彈簧式；②薄片式柔性金屬環；③剛柔相濟的彈性閥座。后者好，即有柔性克服熱膨脹，又有剛度并堆耐磨合金來提高耐磨面的可靠性。

（4）對含顆粒的沖蝕介質，要考慮閥芯避讓開高速介質的直接沖蝕。直行程閥、蝶閥都不具備這一功能，而全功能超輕型閥偏心旋轉具有這一特點。遇此，應選后二種閥。

（5）對于硬密封，必須有足夠的硬度差，同一硬度材料“互不相讓”，容易擦傷。

（6）對所配執行機構應增大推力和剛度，使之動作自如。

五、切斷閥主要閥型

按上述分析，切斷閥的主要閥型如下，選擇切斷閥應綜合考慮泄漏率、介質種類、介質溫度、流量系數等各種參數和性價比。在如下優選秩序中，先考慮硬密封，再考慮軟密封。

（1）全功能超輕型調節閥

（2）三偏心金屬硬密封蝶閥

（3）雙偏心球面密封蝶閥

（4）球閥

（5）偏心旋轉閥

（6）單座閥

（7）單座套筒閥