水煤浆加压气化装置用锁渣阀的研制-续

　　上接：《水煤浆加压气化装置用锁渣阀的研制》

　　锁渣阀是应用到煤化工行业上的新产品。为对中两片式、全通径、金属密封、固定球、整体法兰、两位开关气动球阀。

　　1、全通径、两体对分式设计。同时进出口通道表面增加保护层，内衬410，保护阀的基体不被冲刷损坏。通道圆整平滑，流道通畅，尽可能保证介质不沉积。

　　2、固定球设计。作为固定球的结构，当上游介质超大压力作用在球体上时，大部分应力会经枢轴及时消解于阀体及管线上，其它作用于阀杆的应力则会消解于阀杆上下轴套，延长阀门的使用寿命，尤其在锁渣阀的应用上，因开关频繁，若采用浮动球，则阀杆与阀球连接处容易损坏。由于固定球的密封是靠阀座后的弹簧驱动形成密封面，若介质中含有大量的颗粒，这些颗粒易卡在阀球与阀座之间，固定球结构可避免阀门被卡死的现象。同时阀座后采用弹簧压载，进一步加强密封作用，即使在小压差工况下，确保足够的密封比压。阀球所承受的介质压力并不作用在阀座上，即阀座不承担支撑阀球的作用，延长了阀座的寿命。采用大枢轴设计，确保球体在高压情况下的精确定位，保证阀门具有良好的操作性能。

　　3、双阀座设计，两阀座均能独立切断进口端流体，实现双阻断。进口端阀座和进出口阀座可同时密封，确保了阀门的密封性能。前端阀座采用阀前密封形式，后端阀座采用阀后密封形式，即使前端阀座密封失效，后端阀座仍能有效保持密封，也尽可能地减小了高压力流体对密封面表面形成的高密封比压，降低了阀门的操作扭矩。

　　5、金属硬密封，合理的硬度差确保了球体与阀座密封面的长寿面，密封效果好。

　　6、采用防火和放静电设计。

　　7、锁渣阀采用垂直安装，对于固定球结构，阀球所承受的介质压力及阀自重作用力对阀座产生的影响较小，在垂直安装的时候，建议执行器加有支撑，但阀球及执行结构的自重及阀门开关、关闭时产生的侧向冲击力仍然会作用在阀轴上，阀门阀杆上下均由保护轴枢护套，从而消除了作用在阀杆上的不平衡力，避免阀杆填料承压受到破坏，也避免因阀杆受不平衡力增大绕度而导致扭矩增大，直至阀门无法打开。

　　锁渣阀阀座密封特点

　　1、为双向金属密封，密封等级高。INCONEL X-750的碟形弹簧保证了高温下的弹力稳定，并采用了独特的结构设计，保证了弹簧工作范围内无灰渣，确保阀座的可靠浮动及球体的密封。

　　2、阀座采用与阀球同样的硬化工艺，其平均硬度达到60HRC，阀座后采用碟形弹簧助力，在确保密封性能的同时能避免弹簧前后聚集颗粒异物，同时也避免了柱状弹簧由于腐蚀或进入颗粒而发生推力不均匀，使阀门发生泄漏。

　　3、阀座、阀球经过专用数控设备的配对研磨，确保精密的密封面，提高密封面的使用寿命。

　　阀杆密封特点：阀杆密封为双层密封设计，防火设计;阀杆对外泄漏等级高;阀杆采用防喷设计，并带有防静电环。

　　五、阀门的设计计算

　　为了保证阀门的密封性能、启闭动作顺畅、故障时紧急切断的有效性和长寿命使用，应对阀门的密封比压、最大开启力矩、阀杆扭转强度、碟形弹簧、中法兰螺栓强度等进行计算或校核。特别需要注意：

　　1、开启力矩

　　锁渣球阀的扭矩值表现为两端高中间低的曲线状，开启和关闭阀门时扭矩应为最大，所选气动执行结构在气源压力为0.4MPa时的输出力矩应为计算数值的1.5倍以上。

　　2、阀杆扭转强度

　　按照设计的要求，阀杆截面积最小值在阀杆顶部与执行装置连接处，即对该直径d0处进行校核τN=Mm/WS≤(τN) 公式中Mm—气动执行装置的最大输出扭矩或阀门最大开启扭矩MQG的2倍，Nm(τN)—材料的许用应力，MPaWs—断面d0的扭转截面系数。

　　六、控制结构设计

　　锁渣阀直接参与了锁斗系统的程序控制，因此对于执行机构及其附件的选型尤其重要，要求也很高。

　　执行器的选择及计算原则

　　1、执行机构必须是免维护的单作用气动执行装置。

　　2、阀门扭矩的计算和确定：对于标准工况，首先根据工艺操作的温度和压力，工艺介质的情况，所采用的阀门的类型、尺寸，阀座的类型，以及阀杆填料的材质来计算和确定阀门本身的开启力矩和运行力矩，并在此基础上考虑相关的安全系数，最终给出阀门的扭矩。

　　3、根据阀门的扭矩，结合阀门所要求的开关动作时间，气源压力等对执行机构及附件进行计算选型，在计算执行机构的输出扭矩时同样考虑安全系统。同时计算出所需进气阀门和排气阀门的CV值，及气量根据此CV值选择相应的电磁阀、气动先导阀和快速排放阀的类型和接口尺寸以及接管尺寸。

　　4、考虑到煤气化装置集各种极度工况条件于一体，如：高冲蚀、高腐蚀、高温差变化，并且整体装置要求高，我们在执行器选型时充分考虑到适用于各种不同条件下的工作可靠性，因此除了考虑以上因素外，我们在选型时，确保执行器全行程每一点的扭矩输出值均大于阀门的最大扭矩即起始扭矩。

　　5、在系统发生故障时，不仅要求阀门应自动处于关闭状态(FC)，还应满足阀门开关全行程时间小于10S。

　　七、结束语

　　国内已经有一些阀门厂家在研究和制造锁渣阀，比如：科科阀门等，但为数很少，因此，它对有效保证水煤浆加压气化装置的稳定运行，加快我们国家阀门产品的国产化过程，锁渣阀的研制和开发具有重要的意义。