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產品名稱:三偏心電動蝶閥[ 2019-10-24 ]

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  • 一、三偏心電動蝶閥介紹

    三偏心電動蝶閥是由普通蝶閥為了應對工藝條件對其越來越高的要求而發展出來的一種高性能的蝶閥產品。
     
    電動蝶閥自上世紀三十年代由美國發明以來,歷經同心蝶閥、單偏心蝶閥、雙偏心蝶閥、三偏心蝶閥等發展。
     
    有密封要求的同心蝶閥大多為襯膠蝶閥。由于其密封副中心與閥桿旋轉中心重合,使得蝶板與閥體密封面始終處于擠壓、刮擦的狀態,導致啟閉扭矩大、閥體密封面磨損快。
     
    為了解決同心電動蝶閥的問題,將閥桿旋轉中心從閥體密封面的軸向方向上偏移一個距離,減小了蝶板對閥體密封面的過度擠壓,這就產生了單偏心蝶閥。
     
    但這一個偏心的設置對于密封副的擠壓和刮擦效果不是理想。于是乎又做出了在此基礎上將閥桿旋轉中心在閥體密封面的徑向方向上偏移一個距離的改進,這就是雙偏心蝶閥。
     
    由于雙偏心的設置,實現了閥門開啟后蝶板可以快速脫離閥體密封面,大幅度的減弱了蝶板與閥體密封面的擠壓和刮擦,減小了閥門啟閉扭矩,提高了閥體密封面的使用壽命。
     
           雙偏心電動蝶閥由于上述的優點,使得蝶閥的密封副可以使用金屬密封,從而提高蝶閥的溫度使用范圍。
     
    但是因為雙偏心蝶閥的密封對蝶板相對閥體密封面的關閉位置具有較高的要求,蝶板限位不當就會造成蝶閥關過,密封失效。
     
    而且雙偏心蝶閥的關閉過程也不是沒有任何刮擦磨損的,只是相較上面幾種磨損最小。為了徹底消除蝶板在啟閉過程中對閥體密封面的刮擦磨損及有可能關過失效的不利影響,三偏心蝶閥就應運而生了。
     
           
     三偏心蝶閥的設計主要由四部分構成。首先是整體框架的設計,其次是各零部件材料的選取,然后是密封副結構的設計,最后是零部件強度、剛度的計算及校核。在這設計過程中,有很多方面是各種標準上有要求的項目,是必須考慮的內容。


    二、三偏心電動蝶閥整體框架的設計


    三偏心蝶閥在設計中有不少國內外的產品標準可以參照應用。常用的如:
    GB/T 12238-2008《法蘭和對夾連接彈性密封蝶閥》
    JB/T 7550-2007《空氣分離設備用切換蝶閥》
    JB/T 8527-2015《金屬密封蝶閥》
    JB/T 8692-2013《煙道蝶閥》
    JB/T 12623-2016《液化天然氣用蝶閥》
    CB/T 4418-2016《船用超低溫不銹鋼蝶閥》
    DL/T 746-2001《電站蝶閥選用導則》
    HG/T 4176-2011《氣動三偏心蝶閥通用技術條件》
    ISO 10631-1994《普通用途的金屬蝶閥》
    API 609-2016《雙法蘭式對夾式和凸耳式蝶閥》
    MSS SP-67-2002《蝶閥》
    MSS SP-68-1997《偏心結構的高壓蝶閥》
    BS EN 593-2009《工業閥門 金屬蝶閥》
     
          查看上述標準可以知道對蝶閥的整體要求及行業專用產品的特殊要求。比如在設計閥門流通能力的時候就要參考 API 609、MSS SP-68 標準附錄 A等考慮蝶板與管道的間隙,不能為了擴大閥門通道而影響閥門的正常啟閉。
     
    也不要低于標準規定的最小流道尺寸,免得損失閥門的流通能力。設計大口徑三偏心蝶閥時要考慮安裝方向及安裝位置(是水平安裝還是垂直安裝將對計算操作扭矩有影響,見后述),自重較大的要設計支座或吊索。填料的設計根據壓力和溫度。

     

    三、三偏心電動蝶閥零部件材料的選取


    三偏心蝶閥零部件材料的選取主要考慮介質的腐蝕性和材料的耐溫性。可參考標準:
    GB/T 34903.1-2017《石油、石化與天然氣工業與油氣開采相關介質接觸的非金屬材料 第 1 部分:熱塑性塑料》
    GB/T 34903.2-2017《石油、石化與天然氣工業 與油氣開采相關介質接觸的非金屬材料 第 2 部分:彈性體》
    GB/T 34903.3-2017《石油、石化與天然氣工業 與油氣開采相關介質接觸的非金屬材料 第 3 部分:熱固性樹脂》
    GB/T 34903.4-2017《石油、石化與天然氣工業 與油氣開采相關介質接觸的非金屬材料 第 4 部分:增強纖維》
    GB/T 20972.1-2007《石油天然氣工業 油氣開采中用于含硫化氫環境的材料 第 1 部分 選擇抗裂紋材料的一般原則》
    GB-T 20972.2-2008《石油天然氣工業 油氣開采中用于含硫化氫環境的材料 第 2 部分 抗開裂碳鋼、低合金鋼和鑄鐵》
    GB-T 20972.3-2008《石油天然氣工業 油氣開采中用于含硫化氫環境的材料 第 3 部分 抗開裂耐蝕合金和其他合金》
    JB/T 5300-2008《工業用閥門材料 選用導則》
    DL/T 439-2006《火力發電廠高溫緊固件技術導則》
    DL/T 715-2000《火力發電廠金屬材料選用導則》
    SY-T 0599-2006《天然氣地面設施抗硫化物應力開裂和抗應力腐蝕開裂的金屬材料要求》
    NACE MR0103-2005《腐蝕性石油煉制環境中抗硫化物應力開裂材料的選擇》
    NACE MR0175-2002《油田設備用抗硫化應力裂紋的金屬材料》
     
    材料的耐腐蝕性能可以查看上述國內外標準的要求,也可以查看閥門設計手冊。要注意的是有些腐蝕性介質是跟溫度有關系的,有些介質在常溫腐蝕性不高,到了高溫時腐蝕性會變得較快。
     
    材料選取時對于溫度,不論是金屬材料還是非金屬材料,都要參考材料的壓力-溫度額定值標準,避免材料超壓使用,產生危險。壓力-溫度額定值標準主要可以參考下面的:
     
    GB/T 12224-2015《鋼制閥門 一般要求》
    ASME B16.34-2013《法蘭、螺紋和焊連接的閥門》
    BS EN 12516-1:2014《工業閥門 殼體設計強度 第 1 篇 鋼制閥門殼體的列表方法》

     

    四、三偏心電動蝶閥密封副結構的設計

     三偏心電動蝶閥最大的特點就是啟閉過程中無干涉,不會產生刮擦磨損,因此三個偏心的設計極為重要。其中第一偏心的設計跟閥體的結構尺寸和閥桿直徑相關,第二個偏心和第三個偏心的設計都是啟閉過程中不產生干涉的主要參數。
     
    第二個偏心變大后可以使蝶板脫離閥體密封面的間隙變大,但是此種設計將會因此而產生一個較大的不平衡力矩,增大最終的操作扭矩,所以在滿足蝶板迅速脫離閥體密封面的同時要盡量小一些。
     
    第三個偏心角度如果太大則會使蝶板密封圈的受力不勻,影響耐高壓差的性能;如果太小則容易產生干涉,發生刮擦磨損,影響密封性能及使用壽命。例如國際上著名的三偏心蝶閥制造商意大利的 Vanessa 就把第三偏心設計為 10°~12°。
     

     

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