程控閥蝶閥——S801

在變壓吸附上的運(yùn)用

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下圖是我公司提供的變壓吸附裝置關(guān)鍵設(shè)備——程控蝶閥（S801）。

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程控閥是變壓吸附裝置的關(guān)鍵設(shè)備、是保證變壓吸附各工序順利完成和系統(tǒng)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部件。

程控閥廣泛用于甲醇裂解制氫、酒精干燥、氯乙烯濃縮回收、多晶硅尾氣回收、制氮、制氧、回收二氧化碳等變壓吸附(PSA)氣體分離行業(yè)。變壓吸附的主要工序有吸附、均壓、順放、逆放、沖洗等步驟，每一步工序的完成均是通過程控閥在一定時(shí)間的啟閉來實(shí)現(xiàn)。因而程控閥需要大量的頻繁動作，操作要求和性能均高于一般通用閥門。

由于PSA裝置工藝的特殊性，為保障裝置長周期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，程控閥必須滿足以下要求:

1、密封性能可靠、穩(wěn)定，閥門使用壽命長、即使頻繁動作及長時(shí)間使用仍無泄漏。

2.閥門開關(guān)速度要迅速。

3.具備雙向耐壓性和抗高速氣流沖刷性能。

4.因PSA設(shè)備上閥門眾多，要求程控閥體積小，重量輕，便于安裝、維護(hù)和檢修。

鑒于PSA工況的特殊性，我公司提供的程控蝶閥（S801）具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、啟閉時(shí)間短、閥門使用壽命長、零泄漏等特點(diǎn)。

S801程控閥采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將閥座與閥芯的啟閉干涉控制在一個(gè)很小的角度以內(nèi)。閥座與閥芯只在啟閉的瞬間才會產(chǎn)生滑動摩擦接觸，其余啟閉行程完全脫離（如圖一所示）。

此種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將閥門密封面的滑動機(jī)械磨損降低至最 低，大大

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? 圖一、閥芯與閥座啟閉時(shí)完全脫離，僅在關(guān)閉到很小的一個(gè)角度時(shí)才會有滑動摩擦接觸。

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提高了閥門的使用壽命。

閥芯與閥板在閥門啟閉過程中完全脫開，無密封面滑動摩擦阻力，執(zhí)行器只需克服軸承、填料及介質(zhì)壓差力和啟閉瞬時(shí)滑動摩擦力即可，所需執(zhí)行器扭矩小。

密封面也采用特殊的拋光和閥座對研磨工藝，密封面相對摩擦系數(shù)控制在0.05以下（如圖二所示），進(jìn)一步降低了閥門啟閉瞬時(shí)滑動摩擦阻力。同時(shí)對研磨工藝也提高了密封面配合精度，大大提高了閥門持久密封性能。

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圖二

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S801程控閥還可以采用對夾安裝設(shè)計(jì)，閥門長度只需滿足比密封環(huán)厚度稍大一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)尺寸即可（如圖三所示）。

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圖三、五礦營口中板有限公司 DN600 煤氣切斷 150LB 閥體長度：130mm

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S801程控閥在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，為了保證閥門實(shí)現(xiàn)雙向零泄漏要求，我公司特別引進(jìn)計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)，通過建立閥芯運(yùn)動方程，計(jì)算閥芯每一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡與閥座的相對關(guān)系，找到最 優(yōu)的偏心值設(shè)計(jì)和最 優(yōu)的偏心值匹配關(guān)系（如圖四所示）。

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圖四、計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)

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S801程控閥閥座采用半浮動式閥座（如圖五所示的原理示意圖），即閥座的一端固定在閥體上，另一端可以在外力作用下產(chǎn)生浮動變形。浮動閥座設(shè)計(jì)的好處是，閥座可以自動對中貼合閥芯，形成均勻的密封比壓；另外還可以自動補(bǔ)償機(jī)械磨損余量。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既保證了閥門雙向零泄漏的密封性能，也保證了閥門在頻繁動作下的使用壽命。

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圖五、半浮動式閥座原理圖

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為了提高密封面的耐磨和耐介質(zhì)沖刷性能，S801程控閥還特別在閥芯密封面位置處采取特別的處理措施，以提高表面硬度，提高閥門使用壽命。常用的方法有堆焊硬質(zhì)合金，如高硬度的司太立合金，以及噴涂超耐磨的WC等材料，還可以噴涂又硬又耐腐蝕的GrC等金屬陶瓷材料等。

綜上所述，S801程控閥具有以下特點(diǎn)：

1、 法蘭距短，與同口徑壓力的單座閥相比，法蘭距離只有單座閥的30%不到。體積小，重量輕，便于閥門設(shè)備的安裝、維護(hù)和檢修。

2、 閥門動作迅速，可實(shí)現(xiàn)頻繁快速動作。

3、 采用雙向嚴(yán)密封設(shè)計(jì)，泄漏等級可達(dá)ANSI VI級及以上（零泄漏）。

4、 采用金屬硬密封結(jié)構(gòu)，耐介質(zhì)沖刷磨損，使用壽命長。

因S801程控閥特 有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此閥在具有結(jié)焦的焦?fàn)t煤氣場合也具有非常出 色的使用效果。如下圖七左圖所示，用于高爐煤氣的高頻切斷閥，泄漏等級要求VI，閥門連續(xù)運(yùn)行時(shí)間4年，動作頻率為90萬次/年。檢修時(shí)，閥門密封面光潔如初，還可以繼續(xù)使用。相比相同工況下球閥來說（圖六的右圖），使用壽命是球閥的4倍，且球閥已經(jīng)不能使用。

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圖六、左圖S801高頻切斷閥運(yùn)行連續(xù)4年后的檢修照片

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注：

? ? ? 1、左圖為系統(tǒng)檢修時(shí)高頻率切斷S801的情況，閥門連續(xù)運(yùn)行時(shí)間4年。

? ? ? 2、右圖為系統(tǒng)檢修時(shí)O型球閥的情況，閥門連續(xù)運(yùn)行時(shí)間一年半。

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