撐開(kāi)式球面閘閥的使用效果分析

　　介紹了一種新型管線切斷閥的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理、產(chǎn)品的突出優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域和對(duì)工況的限制。

一、前言

　　撐開(kāi)式球面閘閥是由中國(guó)石化工程公司(SE I)和浙江石化閥門(mén)有限公司共同研發(fā)的新型結(jié)構(gòu)的管線切斷閥，于2003年共同取得了國(guó)家專利(專利號(hào)：ZL03219993.7)。該閥在結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理上吸取了閘閥和球閥的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們的缺點(diǎn)，所以被譽(yù)為閘閥的新一代產(chǎn)品，它的安裝連接尺寸和普通閘閥相同，可以代替互換。該產(chǎn)品已形成閥門(mén)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T 10673-2006，產(chǎn)品列入國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目和溫州市專利產(chǎn)業(yè)化重大科技專項(xiàng)，多年來(lái)已廣泛應(yīng)用于石油、化工行業(yè)，產(chǎn)值累計(jì)超過(guò)3億元。

二、結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理

　　撐開(kāi)式球面閘閥的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理如下圖所示。撐開(kāi)式球面閘閥的閥芯由三塊組合而成，中間一塊為楔式錐體，兩側(cè)各有5°斜面(類(lèi)似于閘閥的閘板)，斜面上銑有T形槽。組合閥芯的兩側(cè)各有一塊半球形閥瓣，稱為球瓣，其球面即為密封面。球瓣和楔式錐體靠T形槽相互連接配合。楔式錐體和閥桿固定，可隨閥桿同步升降或旋轉(zhuǎn)。球瓣的上方和下方分別有限位環(huán)和調(diào)整墊限制，不能隨楔式錐體作上升、下降運(yùn)動(dòng)，只能沿T形槽上下滑動(dòng)，在水平方向平移或隨楔式錐體旋轉(zhuǎn)。閥桿的上端加工梯形螺紋，與閥桿螺母相配合，閥桿螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)由手輪、錐齒輪頭、電動(dòng)頭驅(qū)動(dòng)，和普通閘閥的操作方法相同。閥桿的中部有一軌道銷(xiāo)，銷(xiāo)的兩端各裝一只滾輪，滾輪可在支架的導(dǎo)向槽內(nèi)滾動(dòng)，閥桿的運(yùn)動(dòng)軌跡由導(dǎo)向槽限制。

　　當(dāng)閥門(mén)需要關(guān)閉時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，帶動(dòng)閥桿螺母旋轉(zhuǎn)，閥桿螺母帶動(dòng)閥桿和楔式錐體旋轉(zhuǎn)90°，然后沿軸線下移，球瓣也隨楔式錐體旋轉(zhuǎn)90°，到閥門(mén)關(guān)閉位置，然后向兩側(cè)平移撐開(kāi)，靠向閥體密封面，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)關(guān)閉。當(dāng)閥門(mén)需要打開(kāi)時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，通過(guò)閥桿螺母和閥桿，帶動(dòng)楔式錐體上升，使球瓣向中間收攏，脫離閥體密封面，然后楔式錐體帶動(dòng)球瓣旋轉(zhuǎn)90°，將閥門(mén)打開(kāi)。

　　由上述分析可見(jiàn)，該閥門(mén)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理是閘閥和球閥的組合，具有流通面積大、自鎖性好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，更突出的優(yōu)點(diǎn)如下。

　　1)密封副配對(duì)是球面(球瓣)對(duì)錐面(閥座)，密封比壓大，很容易密封。

　　2)閥門(mén)在啟閉過(guò)程中，密封副分離，相互無(wú)摩擦，因此開(kāi)關(guān)省力，閥門(mén)使用壽命長(zhǎng)。

　　3)閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，只提升很短距離，旋轉(zhuǎn)90°即可，所以開(kāi)啟時(shí)間短，只有閘閥的十分之一。

　　4)安裝空間小，只有閘閥的三分之二，有利于管道布局。

三、安裝使用

　　撐開(kāi)式球面閘閥在中國(guó)石化集團(tuán)金陵石化分公司得到廣泛應(yīng)用，2005～2013年金陵石化已訂貨11批，共計(jì)892臺(tái)，分別安裝在常減壓、催化、重催、加氫、制氫和焦化等裝置上，閥門(mén)的公稱壓力為PN16～PN160(C L150～C L900)，公稱通徑為D N100～D N600(NP S 4～N P S 24)，閥體材質(zhì)主要是WCB，也有WC6、C5和CF8等。閥門(mén)的適用介質(zhì)和普通閘閥一樣，所以該閥門(mén)是閘閥的最新一代產(chǎn)品。由于閥門(mén)不僅啟閉速度快，而且操作省力，所以深受操作人員的喜愛(ài)。

　　本閥門(mén)在安裝使用中，也有一定的局限性，由于閥體內(nèi)腔有較大的空間，如果介質(zhì)內(nèi)有焊條、焊渣、砂石或其他固體雜物，很容易在閥體內(nèi)沉積，不易排出，普通閘閥的閥體下部也有溝槽，也面臨因固體雜物沉積而導(dǎo)致閘板下不去的問(wèn)題。如果固體顆粒不是很大(直徑不超過(guò)1mm)，例如在催化裝置和焦化裝置中，固體顆粒濃度<300ppm(1ppm=10^-6)，可以正常使用。根據(jù)在南京金陵石化公司的多年使用經(jīng)驗(yàn)，下列工況最好不選用撐開(kāi)式球面閘閥：

　　1)焦化裝置的焦化塔底部，閥體內(nèi)部容易沉積焦炭粉。

　　2)焦化裝置的甩油系統(tǒng)，焦油和焦粉容易結(jié)焦，阻滯軌道運(yùn)動(dòng)，影響閥門(mén)啟閉。

　　3)催化裝置的催化劑粉塵濃度超過(guò)500ppm的不適用，除非增加吹掃功能。

　　4)對(duì)于走水系統(tǒng)，如果閥門(mén)常期關(guān)閉(超過(guò)半年)，氧化皮過(guò)厚，會(huì)阻滯導(dǎo)軌移動(dòng)。希望使用單位半年之內(nèi)能將閥門(mén)開(kāi)關(guān)一次。

四、結(jié)語(yǔ)

　　撐開(kāi)式球面閘閥作為一種全新結(jié)構(gòu)的管線切斷閥，已在中石化、中石油、中海油、中化集團(tuán)和神華集團(tuán)等國(guó)內(nèi)最大的石化能源集團(tuán)公司的近百家大型石化企業(yè)普及應(yīng)用，展示了新型閘閥的突出功能，為國(guó)家的能源工業(yè)作出了突出的貢獻(xiàn)。希望該產(chǎn)品不斷改進(jìn)，不斷創(chuàng)新，提高功能，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，為國(guó)家能源建設(shè)出力，為閥門(mén)行業(yè)爭(zhēng)光。