化肥廠(chǎng)自平衡角式節流截止閥

                     上海申弘閥門(mén)有限公司

之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現在介紹化肥廠(chǎng)自平衡角式節流截止閥化肥廠(chǎng)自平衡角式節流截止閥介紹了自平衡角式節流截止閥的工作原理及材料選用，提供了一次薄膜應力極限計算公式和強度及其性能試驗。 

1、概述
在合成氨生產(chǎn)系統和制冷系統中應用的角式截止閥，開(kāi)啟高度小，密封面摩擦力小，制造工藝好，維修方便。由于截止閥屬于強制密封式閥門(mén)，所以在閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，必須向閥瓣施加壓力，以強制密封面不泄漏。為了使閥門(mén)開(kāi)關(guān)更省力，設計了自平衡角式截止閥。
 角式截止閥是一種進(jìn)口和出口呈90°C夾角的截止閥，這種閥門(mén)除了具備一般法蘭截止閥的優(yōu)點(diǎn)和使用要求外，zui大的特點(diǎn)就是方便安裝在管道系統的拐角處，既節省了90°C的彎頭，又方便開(kāi)閉操作。法蘭角式截止閥在化肥廠(chǎng)的合成氨系統和制冷系統中等到非常廣泛的應用。
 【設計標準】
  角式截止閥型號：J44H,J44Y,J44W
  結構長(cháng)度：GB/T 12221
  法蘭連接：GB/T 9113  JB/T 79
  試驗與檢驗：GB/T 13927  JB/T90922、技術(shù)參數
公稱(chēng)尺寸DN65；公稱(chēng)壓力PN450；工作介質(zhì)空氣、氮氣、氫氣、氨氣、氦氣；工作溫度-40～50℃；連接方式法蘭連接；驅動(dòng)裝置手輪。
 1、閥瓣沒(méi)有通孔，介質(zhì)從閥瓣流入閥門(mén)中腔使閥瓣所受介質(zhì)平衡，啟閉力矩小。
2、升降式閥桿結構，開(kāi)啟輕便，密封性好。
3、采用F-4復合橡膠密封圈，密封性好，且耐酸堿腐蝕

【高壓平衡式截止閥主要零部件材料】

3、工作原理
角式截止閥的介質(zhì)流向為低進(jìn)高出，即介質(zhì)由閥瓣下方進(jìn)入閥門(mén)。在此工況條件下，開(kāi)啟閥門(mén)需要克服的阻力是閥桿和填料的摩擦力，關(guān)閉閥門(mén)需要克服的阻力是閥桿和填料的摩擦力與由介質(zhì)的壓力所產(chǎn)生的推力。由于關(guān)閉閥門(mén)的力比開(kāi)啟閥門(mén)的大，所以按照關(guān)閉閥門(mén)力設計的閥桿直徑較大(否則會(huì )發(fā)生閥桿頂彎的故障)，因此增大了閥門(mén)體積和質(zhì)量。經(jīng)過(guò)分析，將閥瓣和閥桿端部設置成壓力自平衡結構(圖1)。
 
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥采用自平衡結構后，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，介質(zhì)通過(guò)閥瓣和閥桿的壓力自平衡孔進(jìn)入閥瓣上腔，減小了介質(zhì)在閥瓣兩側的壓力差或流量差，用以調節壓力的相對平衡。閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，介質(zhì)再由壓力自平衡孔返回閥體內部，減小了由介質(zhì)壓力所產(chǎn)生的推力，使開(kāi)關(guān)更省力。
 
4、自平衡角式節流截止閥材料選用
自平衡角式截止閥主要由閥體、閥瓣、端法蘭、閥蓋、閥桿和壓蓋等組成(表1)。
閥體、法蘭和閥瓣等零部件材料選用奧氏體不銹鋼0Cr17Ni12Mo2。在奧氏體不銹鋼中，Mo元素可以促進(jìn)強化相的產(chǎn)生，有利于材料強度的提高，Mo的耐蝕性能顯著(zhù)，特別是和Cr相互作用的效果更明顯，可以增加閥門(mén)的耐蝕性能。閥瓣蓋和閥桿采用沉淀硬化不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb，此材料對大氣及稀釋酸或鹽具有良好的抗腐蝕能力。0Cr17Ni4Cu4Nb經(jīng)過(guò)固溶和時(shí)效熱處理后，可以提升材料的機械性能，從而獲得合適的強度和硬度。

 
自平衡角式截止閥

1.法蘭 2.閥體 3.閥瓣 4.閥瓣蓋 5.閥桿 6.閥蓋 7.閥桿座 8.填料壓蓋 9.軸承座 10.軸承 11.閥桿螺母 12.油杯 13.撞擊塊 14.撞擊手輪 15.鎖緊螺母 16.鍵

圖1 自平衡角式截止閥

5、自平衡角式節流截止閥設計計算
自平衡角式截止閥按照GB/T 12233-2006、GB/T 12235-2007和JB/T 53174-94設計，并根據標準要求進(jìn)行閥體壁厚、閥桿強度、閥體與閥蓋連接螺栓強度的校核及一次薄膜應力極限分析，分析結果達到設計要求。應力分析遵循RCC-MB3552.1，一次薄膜應力基本上是由內壓產(chǎn)生的。在內壓作用下，閥體的zui高應力是在閥頸與閥體端部交接處的拐角區，其特點(diǎn)是有一個(gè)環(huán)向拉應力垂直于閥頸和閥體端部中心線(xiàn)的平面(圖2中面積Am)。

6、自平衡角式節流截止閥試驗
6.1、強度試驗

封閉整個(gè)承壓殼體，使閥門(mén)處于部分開(kāi)啟狀態(tài)，給體腔內充滿(mǎn)水，將試驗壓力升至67.5MPa，保壓5min，承壓殼體(包括閥體與閥蓋螺紋連接處和填料處)無(wú)滲漏、破裂及*性變形。

6.2、性能試驗

(1)密封性能試驗

將被測角式截止閥安裝在試驗系統中(圖3)。閥門(mén)性能試驗系統

F.被測閥 F1、F3.充氣閥門(mén) F2、F4.放氣閥門(mén) P.壓力表

圖3 閥門(mén)性能試驗系統

關(guān)閉角式截止閥F、充氣閥F3和放氣閥F4，打開(kāi)充氣閥F1和放氣閥F2，緩慢充入氮氣，壓力達到45MPa，保壓5min。從放氣閥F2處觀(guān)察泄漏情況，其泄漏率<12個(gè)氣泡/min。關(guān)閉角式截止閥F、充氣閥F1和放氣閥F2，打開(kāi)充氣閥F3和放氣閥F4，緩慢充入氮氣，壓力達到45MPa，保壓5min，從放氣閥F4處觀(guān)察泄漏情況，其泄漏率不高于12個(gè)氣泡/min。

(2)動(dòng)作性能試驗

將被測角式截止閥安裝在試驗系統中。關(guān)閉放氣閥F2和F4及充氣閥F3，打開(kāi)充氣閥F1和被測角式截止閥F，緩慢充入氮氣，使壓力達到45MPa，手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)閥門(mén)，閥門(mén)動(dòng)作靈活，無(wú)卡阻。

7、結語(yǔ)
角式截止閥采用自平衡結構，減少了閥門(mén)制造材料，減輕了閥門(mén)質(zhì)量，減小了閥門(mén)安裝空間。自平衡角式截止閥經(jīng)用戶(hù)使用，開(kāi)關(guān)省力，操作方便，性能良好。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有氣動(dòng)快速切斷內襯高溫水泥蝶閥