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氧气切断球閥的特点与工况要求

2020-10-09

氧气切断球閥概述

氧气切断球閥广泛应用于各种煤化工、石化、钢铁、冶金、空分等行业。由于氧气切断球閥所处工况属易燃、易爆环境,任何外漏和内漏都有可能造成激烈燃烧、爆炸等严重后果,因此,对氧气切断球閥的设计、选材、加工、制造、脱脂、装配、包装等环节都提出了严格的要求。过去由于受到装备和工艺的限制,国内无法生产氧气切断球閥,长期依赖进口,导致阀门价格昂贵,供货周期较长,且维修极为不便,不利于我国能源计划的顺利实施和阀门制造业的发展。因此氧气切断球閥的国产化具有十分重要的社会意义和经济意义。在这我公司重点介绍对氧气切断球閥国产化所进行的研究、设计和制造。

氧气切断球閥苛刻工况要求氧气切断球閥动态图

(1)材料選擇。選擇金屬材料時,金屬的可燃性是關鍵考慮的問題,而金屬材料的化學成分、部件厚度、溫度、氧氣壓力、氧氣純度是影響金屬可燃性的主要因素。根據在使用條件下金屬的可燃性,對氧氣流速有所限制。如果阻燃金屬材料在系統設計壓力下能夠阻燃,則不需要限制流速。選擇非金屬材料時,需評估與氧氣的兼容性。在1個火種鏈中,非金屬材料往往起到鏈接的作用,因此非金屬材料燃燒産生的熱和自燃溫度(AIT)是2個重要的參數。

(2)密封要求。氧气切断球閥的密封需要满足ANSI B16.104计算。由于有计算公式是由密封面的平均直径得出的平均密封比压,不能反映密封面的密封比VI级要求,故主阀体与副阀体连接处密封和阀杆填料处密封需按标准ISO15848-1或SHELL MESC SPE77/312进行微泄漏测试。

(3)防火和防静电功能。氧气切断球閥设计需考虑失火完全,一旦失火,阀门的外漏和内漏不能超过API 607规定的泄漏标准。软密封的氧气切断球閥的球体被非金属材料所夹持,有可能产生静电,必须与阀体导通,在24VDC下,电阻值<10Ω。同时,氧气切断球閥阀体两端需设计静电连接导出组件与接地电缆连接。

(4)自动泄压功能。氧气切断球閥必须具备阀腔自动卸压功能。当阀门关闭后,阀腔内压力高于关闭压力时,能自动卸压至压力低的一侧。

(5)内部表面光洁度。氧气在氧气切断球閥内高速流动时,若碰到毛刺、凹槽、凸肩等将发生高速摩擦,产生热量,一旦碰到碳化物还有可能发生爆炸事故。因此流道内壁和切断球閥内件的几何形状应圆滑过渡,表面光滑。内部表面光洁度必须满足ISO8501-1 Sa2的要求。

(6)清洁要求。如果氧气切断球閥内腔存在油脂、灰尘、铁屑、铁锈、水锈、焊渣等极小的固体颗粒杂质,在氧气通过氧气切断球閥时,可能造成激烈的燃烧、爆炸等严重后果,因此,凡接触氧气的零部件必须清洁干净。氧气切断球閥运输和安装时需作禁油处理,氧气切断球閥需有明显的禁油标记。

(7)密封试验。由于氧气切断球閥输送的介质是氧气,高压和低压密封试验介质都必须采用氧气。采用氧气试验可以保证zui小的污染和腐蚀。

氧气切断球閥的结构特点氧气切断球閥结构图

(1)主閥體和副閥體均采用鍛件,以克服鑄件固有缺陷(如氣孔、夾渣、疏松等)。主閥體和副閥體采用高強度螺栓連接,連接處設置密封墊片,以保證無外泄漏。

(2)球體上下的支撐軸由支撐板固定在副閥體上,采用固定球支撐板結構。球體與支撐板采用低摩擦系數軸承,實現低扭矩設計。

(3)球體和閥座表面進行特殊硬化處理,可大幅提高耐磨性和抗高壓氧氣吹掃能力。球體流道孔邊緣經過鈍化,以保證硬化表層不會脫落。球體直徑比傳統設計的球體直徑大,允許有5%~7%的額外行程,可大幅降低流道孔邊緣磨損,並消除因執行機構不准確關閉而造成的意外泄漏。球體磨削後與閥座配對研磨,以確保球體與閥座金屬密封面100%密合。

(4)在低压下,通过蝶形弹簧的预紧力和介质的压力实现密封,在高压下通过介质的压力实现密封。蝶形弹簧在确保密封性能的同时还能避免蝶形弹簧前后聚集颗粒异物,也避免了圆柱螺旋弹簧容易进入颗粒而发生推力不均匀,使氧气切断球閥产生内泄漏。

(5)球體與閥杆通過圓柱銷並采用過盈配合聯接,聯接後球體與閥杆近似1個整體,完全保證球體與閥杆同心,且操作力矩穩定。

(6)采用低泄漏脱脂组合填料,泄漏率满足ISO15848或SHELL MESC SPE77/312微泄漏测试要求。同时为提高阀杆表面的光洁度,采用毫克能表面加工设备的毫克能刀具进行精加工,加工后阀杆表面光洁度提高3级以上,粗糙度Ra达到0.2以下,且阀杆表面显微硬度提高20%以上。

(7)在執行機構連接板外設置有機玻璃防塵板,以防止灰塵和油汙等雜質進入閥杆和閥體內,不會對閥門造成汙染,不存在安全隱患。

(8)静电连接导出组件可将氧气切断球閥与地面连通,避免静电的聚集。

(9)氧气切断球閥输送介质是氧气,球体和阀座脱脂处理后在启闭过程中属于干摩擦,选择的执行机构的安全系数大于2。

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