沈興男

（蘇州寶化炭黑有限公司 江蘇蘇州）

公司炭黑生產(chǎn)線上的尾氣放空蝶閥常發(fā)生故障，不是泄漏大就是停車時(shí)不能打開。公司為此付出大量維修費(fèi)用，但維修效果不佳。

一、幾種閥的形式

1.低性能碟閥

（1）開放型（圖 1a）。泄漏等級(jí) 1.5%～5.0%Cv，Cv是元件對(duì)液體的流通能力，即流量系數(shù)。

（2）15°密封型（圖 1b）。泄漏等級(jí) 0.2%～0.5%Cv。

（3）后座型（圖1c）。泄漏等級(jí)1.0%～2.0%Cv。

圖1 低性能碟閥結(jié)構(gòu)形式

2.高性能碟閥（圖 2）

（1）對(duì)中蝶板形。閥軸的軸線①②安裝在蝶板和管道的中央。

（2）單偏心。閥軸的軸線①安裝時(shí)偏離蝶板中心線，稱為單偏心。

（3）雙偏心。閥軸的軸線①安裝時(shí)偏離蝶板中心線，閥軸的軸線②安裝時(shí)偏離管道的中心線，稱為雙偏心（圖3）。

圖2 高性能蝶閥結(jié)構(gòu)

（4）3偏心。閥軸的軸線①安裝時(shí)偏離蝶板的中心線，閥軸的軸線②安裝時(shí)偏離管道的中心線，再加上密封面延長(zhǎng)線的交點(diǎn)③偏離管道中心，稱為3偏心。

對(duì)中蝶板形式，單偏心、雙偏心閥門的密封等級(jí)一般都能達(dá)到V級(jí)甚至VI級(jí)。3偏心結(jié)構(gòu)能很好地讓蝶板密封面的各個(gè)點(diǎn)，在閥門關(guān)閉的瞬間同時(shí)接觸到閥座，從而使閥門的密封等級(jí)達(dá)到VI級(jí)以上，甚至可達(dá)到零泄漏。

3偏心結(jié)構(gòu)屬于扭矩密封，閥門密封所要求的比壓由施加在閥桿上的扭矩提供，在閥門關(guān)閉過程中，蝶板和閥座沒有摩擦，可用于頻繁切換的場(chǎng)合。普通的雙偏心結(jié)構(gòu)為位置密封，密封比壓由密封件的彈性變形產(chǎn)生的彈性力得到，所以閥門關(guān)閉時(shí)，蝶板必須克服閥座的彈性變形，轉(zhuǎn)到密封位置，達(dá)到密封。蝶板和閥座的摩擦是不可避免的。位置密封的閥門，蝶板在介質(zhì)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同作用下，有可能越過正常關(guān)閉位置，損壞閥座，所以一般應(yīng)設(shè)行程限位。

扭矩密封相對(duì)于位置密封的蝶閥，開啟和關(guān)閉所需的扭矩更小、壽命更長(zhǎng)。注：按密封材料分，可分為硬密封、軟密封。軟密封的密封等級(jí)都能做得很高，達(dá)VI級(jí)以上及零泄漏。但軟密封材料的適用溫度＜200℃，而炭黑生產(chǎn)的溫度在250℃，所以上述的對(duì)比都是針對(duì)硬密封而言。

現(xiàn)用的是雙偏心結(jié)構(gòu)閥門，密封處結(jié)構(gòu)如圖3所示。當(dāng)閥門一直處于關(guān)閉時(shí)，蝶板把密封圈推至最大直徑，各種腐蝕介質(zhì)和顆粒進(jìn)入密封圈與閥體的間隙，最終導(dǎo)致密封圈不能在閥門開關(guān)時(shí)自由伸縮，從而失去密封作用。

3.處于關(guān)閉狀態(tài)的閥不能打開問題

閥長(zhǎng)期處于關(guān)閉狀態(tài)，蝶板、轉(zhuǎn)軸一直不動(dòng)，閥內(nèi)的介質(zhì)不僅有腐蝕性而且含有固體粉塵。蝶板與閥體的密封面以及轉(zhuǎn)軸與軸套，長(zhǎng)期在有壓力的狀態(tài)下接觸而靜止不動(dòng)，一方面兩者之間產(chǎn)生腐蝕（尾氣中含有水分、硫的氧化物，兩者結(jié)露后具有強(qiáng)腐蝕性），另一方面固體粉塵不斷填充間隙，造成蝶板與閥體密封面以及轉(zhuǎn)軸與軸套粘連，產(chǎn)生的阻力大于氣動(dòng)頭產(chǎn)生的扭矩時(shí)，閥門便不能打開。

圖3 雙偏心結(jié)構(gòu)閥門

二、對(duì)策

1.泄漏問題解決方案

從幾種閥門結(jié)構(gòu)的比較可以看出，采用3偏心結(jié)構(gòu)最理想（圖4）。3偏心結(jié)構(gòu)屬于扭矩密封，它有自補(bǔ)償特性，即使密封面有點(diǎn)兒磨損，在氣缸扭矩的作用下，蝶板會(huì)自適應(yīng)地向密封靠攏來維持密封。楔形閘閥就是扭矩密封，當(dāng)使用較時(shí)間長(zhǎng)后，如果泄漏，只需用力多擰幾牙便能關(guān)嚴(yán)。平行板閘閥，屬于位置密封，當(dāng)閥門泄漏后，用多擰幾牙的辦法也無法關(guān)嚴(yán)。

圖4 3偏心結(jié)構(gòu)閥門

2.閥不能打開的問題

（1）選擇合適的防腐材料。從表1可知，對(duì)于不同的工況，如果單從材料方面考慮，必須要用316L以上性能的材料。

表1 304與316L材料對(duì)比

（2）隔離腐蝕介質(zhì)。對(duì)于蝶板與閥體密封面問題，無法使用隔離法來防腐。一方面可以選用316L以上性能的材料或符合NACE標(biāo)準(zhǔn)的材料，部件盡量采用相同材料如碳鋼閥體配置碳鋼蝶板，不銹鋼閥體配置不銹鋼蝶板，使主要部件具有同等電位，減少電位差，消除電位腐蝕。閥體和蝶板都使用316L以上性能的材料，費(fèi)用相當(dāng)高。為節(jié)省費(fèi)用，只要求參與密封的部件采用同等材料或同等電位。為保證蝶板的抗腐蝕和抗沖刷性，采用化學(xué)鍍鎳處理蝶板，使蝶板既具有抗腐蝕性，硬度又能達(dá)到52HRC。另一方面，可以通過軟件編程或硬件操作，在工藝允許的條件下，讓閥門在規(guī)定的時(shí)間以規(guī)定的開度動(dòng)作一次，可以防止蝶板與閥體的密封面長(zhǎng)期靜止不動(dòng)而打不開的問題。

對(duì)于轉(zhuǎn)軸與軸套間卡死的問題，可以采用隔離法來防腐。在相應(yīng)軸與軸套部位用儀表空氣吹，讓閥桿與閥體之間壓力高于管道介質(zhì)，使管道介質(zhì)中的顆粒不會(huì)進(jìn)入閥桿和軸承之間，同時(shí)也可防止尾氣進(jìn)入腔體后冷凝下來造成的化學(xué)腐蝕和閥桿和閥體表面產(chǎn)生的電位腐蝕。再加上閥門隔一段時(shí)間動(dòng)作一次，可以有效克服轉(zhuǎn)軸與軸套卡死的問題。還可以從選用扭矩小的閥門結(jié)構(gòu)和適當(dāng)增加氣缸尺寸來考慮，可以補(bǔ)償由于閥門阻力逐漸增大的不良影響，但扭矩的匹配要在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)。所以，具有最小開關(guān)扭矩的3偏心結(jié)構(gòu)是首選，外加適當(dāng)增加氣缸尺寸，便可以達(dá)到較好效果。

三、改進(jìn)

1.對(duì)還沒內(nèi)漏的蝶閥可進(jìn)行改進(jìn)

在閥體上下側(cè)增加吹掃孔，通入壓縮空氣，調(diào)至合適的壓力（以對(duì)工藝無影響為準(zhǔn)）。增加閥位反饋信號(hào)，編程使閥門定期小行程活動(dòng)（必須對(duì)工藝無影響）。

2.對(duì)新購(gòu)閥門的考慮

盡量采用3偏心結(jié)構(gòu)；參與密封的部件盡量采用同等材料或同等電位的材料；使用活動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)；在相應(yīng)軸與軸套部位兩側(cè)用儀表空氣吹；適當(dāng)增加氣缸尺寸。