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  • 电液动扇形闸门因此进口端的两个密封圈同时
  • 2019-12-26    发布者:扬州嘉丰
  •   作者简介: 胡建田( 1970 - ) ,男,安徽黄山人,高级工程师,从事工业阀门和自 动化仪表的研发。文章编号:1002- 5855( 2013)05- 0001- 03平板闸阀双联阀座的设计胡建田1,杨荣水1,汪剑英2,李永喜1,周岭3,陈通照2,汪玉海4( 1. 浙江石化阀门有限,浙江 温州 325025;2. 浙江奥新仪表有限,浙江 苍南 325800;3. 芜湖华衍水务有限,安徽 芜湖 241000;4. 凯尔特阀门有限,浙江 丽水 323006)摘要介绍了 平板闸阀双联阀座的结构原理、设计计算及其密封性能试验。平板闸阀;双联阀座;主密封;次密封;完整性试验关键词中图分类号:TH134文献标志码:ADesign of Dual Seat for Slab Gate Valve...

      作者简介: 胡建田( 1970 - ) ,男,安徽黄山人,高级工程师,从事工业阀门和自 动化仪表的研发。文章编号:1002- 5855( 2013)05- 0001- 03平板闸阀双联阀座的设计胡建田1,杨荣水1,汪剑英2,李永喜1,周岭3,陈通照2,汪玉海4( 1. 浙江石化阀门有限,浙江 温州 325025;2. 浙江奥新仪表有限,浙江 苍南 325800;3. 芜湖华衍水务有限,安徽 芜湖 241000;4. 凯尔特阀门有限,浙江 丽水 323006)摘要介绍了 平板闸阀双联阀座的结构原理、设计计算及其密封性能试验。平板闸阀;双联阀座;主密封;次密封;完整性试验关键词中图分类号:TH134文献标志码:ADesign of Dual Seat for Slab Gate ValveHU Jian-tian1,YANG Rong-shui1,WANG Jian-ying2,LI Yong-xi1,ZHOU Ling3,CHEN Tong-zhao2,WANG Yu-hai4( 1. Zhejiang Petrochemical Valve Co. ,Ltd. ,Wenzhou 325025,China;2. Zhejiang Aoxin Instrument Co. ,Ltd. ,Wenzhou325800,China;3. Wuhu Huayan Water Co. ,Ltd. ,Wuhu 241000,China;4. Kaierte Valve Co. ,Ltd. ,Lishui 323006,China)Abstract:This article introduces the operating principle, calculation and performance test for dual seatslab gate valve.Key words: slab gate valve;dual seat;primary seat;secondary seat;integrity test1概述平板闸阀作为油气长输管线输送及截断油气的阀门, 已经应用在高达 10 000PSI 甚至更高压力的工况中,对阀门的密封性能和安全性能提出了更高的要求。 双联阀座平板闸阀较好满足了上述要求,该阀门进出口端分别设计了主次密封共 4 个阀座。通常情况下,仅主密封阀座起作用,次密封阀座仅在阀门长期使用主密封失效后才开始自动激活。 相比于常规产品,双联阀座平板闸阀在增加有限成本的情况下其密封性能和使用寿命几乎得到了成倍的增长,这对于要求长使用寿命的长输管线主密封双联阀座( 图 1) 由进出口端各两个主次阀座组成。 主密封圈预紧力由 O 形圈 I 被压缩产生的弹力来实现,而次密封圈预紧力靠碟簧提供。 这两个预紧力确保了弹力均匀分布在密封面的圆周上, 而不像螺旋弹簧所提供的弹力在圆周方向可能大小不一。1. O 形圈Ⅲ2. O 形圈Ⅱ3. O 形圈Ⅰ4. 闸板5. 主密封圈6. 主阀座7. 次密封圈8. 碟簧9. 次阀座10. 阀体图 1双联阀座在初始状态,当闸板移动到全关位置时( 图 1) ,进口端主密封圈在 O 形圈 I 预紧力作用下, 压向闸板。 当上游管线有介质压力时, 主密封阀座在介质压力的作用下通过 O 形圈 II 产生活塞效应, 该作用力与 O 形圈 I 的预紧力共同作用加载到闸板上, 并压向出口端阀座,终抵住阀体上阀座孔的台阶处。同时,进口端阀座在碟簧载荷作用下使次密封圈挤压闸板产生密封。 因此进口端的两个密封圈同时压12013 年第 5 期阀门 向闸板平面。 在这个状态下,仅主密封起作用,而上游管线的带压力介质并不与次密封接触。 当主密封处于良好工作状态并保持与闸板严密贴紧时, 仅有碟簧弹力作用于次密封阀座上。相比于普通平板闸阀, 双联阀座在设计时除了要考虑密封效果和密封比压的平衡外, 还须考虑适当扩大闸板面积和阀体中腔等因素。2. 2次密封由于活塞效应密封比压会随着介质压力的增大而增大,特别是对于高压阀门,主密封与闸板接触的部位存在着一个承受高比压的“挤压带”, 而且密封圈一般为非金属材料, 这种挤压现象会更加严重。特别是在阀门小开度时, 密封面受高压差高流速的流体冲刷严重, 长时间使用后很容易产生局部损〔1〕。 而双联阀座平板闸阀只伤,从而导致密封失效有在密封面因侵蚀、冲蚀等导致主密封泄漏时,备用的次密封才会自 动激活以接替行使阀门的密封功能。 在主密封起作用时, 次密封阀座由于处于外环位置,不会因带压力的介质通过活塞效应使次密封圈( 通常为非金属材料) 产生较大的密封比压, 而仅仅只 有弹 簧 预紧比 压起作用, 因 此是受 到 保护〔2〕。的碟簧弹力提供的预紧力在次密封圈上产生了初始的预紧比压。 当主密封因受损而泄漏, 上游管线的带压介质流入主阀座圈和次阀座圈之间的间隙( 图 2) ,O 形圈 III 产生活塞效应, 次密封阀座在介质压力产生的推力和碟簧弹力的共同作用下压向闸板产生密封。图 2次密封起作用3设计计算闸板处于关位时( 图 3) , 进口端主密封靠 O 形圈 I( 橡胶弹簧) 预压紧闸板, 活塞效应靠主密封内径 DZMN和活塞外径 DZJH所产生的面积差的介质作用力压紧闸板。 当发生如图 2 所示的主密封损伤的情形,活塞效应是靠次密封阀座的密封圈内径和活塞外径 DCJH所产生的面积差的介质作用力压紧闸板。 阀座设计的关键在于既要保证阀座可靠密封,又要确保密封比压不能超过密封面材料许用比压而使密封圈使用寿命降低,同时增大阀门的启闭力矩。本文在此仅对主密封做计算说明。图 3阀座密封3. 1进口端阀座对闸板的总作用力FQ= FZJ+ FTH( 1)FZJ=p( DZJH2- DZMN42)( 2)FTH= FMY+ FMM( 3)FMY=4( DZMW2- DZMN2) qMYmin( 4)FMM= DZJHbMZqMF f( 5)FQ= DZJHp4DZJH()+0. 96 + 0. 42DZMW2-DZMN2p4 ()+0. 4( 6)式中FQ──阀座压在闸板上的总作用力,NDZMN──主密封的密封面内径,mmDZMW──主密封的密封面外径,mmFZJ──介质经阀座压在闸板上的力,NDZJH──阀座主密封的活塞外径,mmp ──设计压力, 取阀门 20℃ 时的允许工作压力,MPaFTH──弹簧组预紧力,NFMY──阀座密封圈对闸板的预紧力,NqMYmin──阀座密封小预紧比压( 对PTFE,qMYmin= 1. 6) ,MPaFMM──阀座活塞外径与阀座内 孔的摩擦力,NbM──O 形圈于阀体内孔的接触宽度,mmZ──O 形圈个数( Z = 2)qMF──O 形圈压缩后在阀体内孔上的密封2阀门2013 年第 5 期 比压( qMF= 1. 35) ,MPaf──O 形圈与阀体内孔的摩擦系数( 取 f=0. 4)3. 2阀座密封面上的实际工作比压q =FQAMH( 7)式中AMH 密封面环带面积DZJH( pDZJH+ 3. 82) +8q =5DZMW2- DZMN2- DZMN2( p +85)DZMW2( 8)4密封性能试验双联阀 座平板闸 阀 具有同 普通平板闸 阀 的DBB 功能,在阀体上设计有压力泄放装置。 但双联阀座因密封结构与常规产品有较大不同, 必须对阀座进行密封的完整性试验, 即对主密封和次密封分别进行压力密封试验。4. 1主密封试验按双截断和排放阀的高压试验要求轮使阀门到全关位置, 然后反向旋转手轮返回到图4 所示的主密封试验位置, 将阀门的每一端都充满试验介质,逐渐加压到规定的试验压力。 在这个位置,仅主密封与闸板完全接触,而次密封与闸板是部分接触,次密封被隔离。 通过阀体中腔的压力泄放装置检查泄漏情况, 如果零泄漏( 弹性密封) , 表明主密封是良好有效的。 如果泄漏,表明主密封受损。图 4 为左侧主密封试验时阀体内腔的压力分布。〔3〕, 旋转手图 4主密封试验4. 2次密封试验封闭试验阀门两端, 旋转手轮使阀门到全开位置,然后反向旋转手轮返回到图 5 所示的次密封试验位置,在这个位置, 仅次密封与闸板完全接触, 而主密封与闸板是部分接触, 将阀门逐渐加压到规定的试验压力。 主密封开始完全浸入阀体流道带压力的试验介质中, 次密封起密封作用。 通过阀体中腔的压力泄放装置检查泄漏情况, 如果零泄漏( 弹性密封) ,表明次密封是良好有效的; 如果有泄漏, 表明次密封受损。 图 5 为两端次密封试验时阀体内腔的压力分布。图 5次密封试验5结语双联阀座平板闸阀不仅具有 DBB、 带导流孔、双向密封和零泄漏等功能, 还具有几乎双倍于普通平板闸阀的密封性和可靠性, 特别适用于长输管线对阀门有长寿命、零泄漏和高压力等苛刻要求的工况。参考文献〔1〕杨源泉. 阀门设计手册 〔M〕 . 北京: 机械工业出版社,1992.〔2〕陆培文. 阀门设计入门与精通 〔M 〕 . 北京: 机械工业出版社,2009.〔3〕GB /T 26480 - 2011,阀门的检验和试验 〔S〕 .( 收稿日 期: 2013. 01. 10)欢迎投稿! 欢迎订阅! 欢迎刊登广告!32013 年第 5 期阀门
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