調(diào)節(jié)閥的結構缺陷

在要求較高的應用場合都會對調(diào)節(jié)閥提出切斷要求，因此切斷功能是調(diào)節(jié)閥的一個重要的使用功能和內(nèi)在質(zhì)量指標(對切斷等級的劃分及標準見相關資料)。在現(xiàn)場使用中，往往會出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥切斷不好，泄漏大等故障。除因堵卡、允許壓差過小而被頂開等原因造成的泄漏增加外，絕大部分都是由于調(diào)節(jié)閥的結構缺陷和選型不當造成的。

一、結構型式的選擇

雙密封類調(diào)節(jié)閥(如雙座閥、雙密封套筒閥等)主要的缺點之一就是泄漏大。但上世紀80年代以前，由于當時較盛行套筒閥，然而，不少廠家卻在套筒閥上下了很大功夫以改進結構來降低泄漏量，使其演變成非常復雜的結構。于是，這又帶來了許多不足：零件多、可靠性差、備件難、維護難、切斷效果不理想等等。實際上，這是設計思路都陷入了誤區(qū)，與其在閥體的“心臟”內(nèi)作如此復雜的改動，倒不如通過外部調(diào)整來實現(xiàn)。因此，應選擇單密封類調(diào)節(jié)閥。這樣，密封問題、可靠性問題、維修和備件問題均被一一解決了。此時，解決矛盾的重點轉化為介質(zhì)對閥的不平衡力增大的問題，解決它僅需配強力活塞執(zhí)行機構、加粗閥桿即可。這種通過外部來解決的辦法顯然比通過內(nèi)部的復雜改進要容易得多，與其說這是辦法問題，還不如說這是思路問題。進入到九十年代，人們開始尋找結構更簡單、密封更可靠的切斷閥。這時，發(fā)現(xiàn)角行程閥比直行程閥(單座閥、套筒閥、閘閥)更具有優(yōu)越性，于是產(chǎn)生了三偏心切斷蝶閥、全功能切斷閥、硬密封切斷球閥。

二、密封面的選擇

(1)面對面密封：

常見的柱塞閥芯，其密封面為60℃的小錐面，閥座也是60℃的小錐面，此小錐面的寬度通常在0.5mm～2mm之間，要密封好就必須保證兩個錐面良好接觸。但事實上，它始終受到加工誤差的影響(如同心度、不圓度、傾斜度等)，其密封效果不十分理想。這類閥的泄漏率通常為10-4，經(jīng)過精密的研磨可達10-6，只能達到較好的密封等級。

(2)球面密封：

利用閥芯的球面轉動與固定的閥座小錐面相切，它們之間為線接觸，這就比上述面對面密封的效果好。華林公司推出的全功能超輕型閥、球面密封蝶閥等就是采用這一思路來制作的，其泄漏率可達10-6～10-8，高性能的三偏心蝶閥可高達10-8，以至零泄漏。

三、密封材料的選擇

(1)軟密封

除耐腐蝕的襯里閥門外，一般的軟密封閥指閥芯或閥座兩者之一采用非金屬材料(主要為聚四氟乙烯，還有橡膠等)的密封形式的閥。軟密封閥密封效果最佳，但在管道安裝、系統(tǒng)的清洗中都有可能留下或多或少不干凈的雜物(如焊渣、鐵屑等)，它們流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時，容易把軟密封閥座或閥芯劃傷，使泄漏量增加，密封的可靠性差。所以，選擇軟密封結構必須考慮介質(zhì)的清潔和投運前嚴格沖洗管道。

(2)硬密封

硬密封再堆焊耐磨合金等是切斷閥的最佳選擇。這種方式在考慮密封性的同時也考慮了使用壽命和可靠性，雖然出廠指標只有10-6～10-8，達不到軟密封零泄漏的效果，但足以滿足嚴密切斷的要求，而且它經(jīng)久耐用，從經(jīng)濟的角度考慮更合算。

四、密封可靠性的考慮

(1)軟密封，切斷效果好，但不適宜用于含顆粒介質(zhì)，一旦劃傷，泄漏會急劇增加。因此，條件允許時盡量選用硬密封。全功能超輕型閥硬密封可達10-7～10-8，三偏心蝶閥可達零泄漏。

(2)對密封耐磨性的考慮：除選硬密封外，對泄漏要求10-6以上的切斷型調(diào)節(jié)閥，應該(或者說必須)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐沖蝕、耐劃傷的能力，提高閥的壽命。

(3)對高溫介質(zhì)的切斷調(diào)節(jié)閥在室溫下組裝的，在高溫下工作，溫度變化幾百度。熱膨脹會改變裝配時建立的密封比壓。過緊，密封面會卡住，運動時會嚴重擦傷，拉傷；過松，密封壓不夠，兩種情況泄漏都會急劇增加。解決的最好辦法是用彈性閥座來吸收這一變化造成的差異。通常有三種彈性方案：①彈簧式；②薄片式柔性金屬環(huán)；③剛柔相濟的彈性閥座。后者最好，即有柔性克服熱膨脹，又有剛度并堆耐磨合金來提高耐磨面的可靠性。

(4)對含顆粒的沖蝕介質(zhì)，要考慮閥芯避讓開高速介質(zhì)的直接沖蝕。直行程閥、蝶閥都不具備這一功能，而全功能超輕型閥偏心旋轉具有這一特點。遇此，應選后二種閥。

(5)對于硬密封，必須有足夠的硬度差，同一硬度材料“互不相讓”，容易擦傷。

(6)對所配執(zhí)行機構應增大推力和剛度，使之動作自如。

五、切斷閥主要閥型

按上述分析，切斷閥的主要閥型如下，選擇切斷閥應綜合考慮泄漏率、介質(zhì)種類、介質(zhì)溫度、流量系數(shù)等各種參數(shù)和性價比。在如下優(yōu)選秩序中，先考慮硬密封，再考慮軟密封。

(1)全功能超輕型調(diào)節(jié)閥

(2)三偏心金屬硬密封蝶閥

(3)雙偏心球面密封蝶閥

(4)球閥

(5)偏心旋轉閥

(6)單座閥

(7)單座套筒閥

(8)軟密封閥

六、高溫、高壓、大壓差、大口徑切斷閥選擇

高溫、高壓、大壓差、大口徑切斷是一個比較普遍的難題，主要原因是缺少同時具有允許壓差大、切斷好、耐高溫膨脹卡的閥，如高壓蒸汽調(diào)節(jié)與切斷，因壓差大(1～3MPa或更大)，口徑大(DN200～300)，不得不采用平衡式的雙密封結構(如雙座閥或雙密封套筒閥)，經(jīng)特殊處理，泄漏率可達10-4，再提高就困難了，而全功能超輕型調(diào)節(jié)閥綜合性能好，可較好的解決這一難題，泄漏率可達10-6～10-7以上。