调节阀的重大突破 全功能超轻型调节阀

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发布时间:2017年6月17日

     摘要:分析了第一代调节阀存在笨重、功能不全、可靠性差的三大问题,以此作为新型产品的突破方向,研制出了“全功能超轻型调节阀”。它一问世,立即受到使用单位和设计院的好评和高度重视,作为新型产品,它将逐步取代现行的主导产品,成为下世纪调节阀的主流。


    关键词:全功能;超轻型;调节阀

    1、调节阀的历史回顾

    早在60

    年代以前,单座阀、双座阀、隔膜阀、角型阀、蝶阀、球阀、三通阀、套筒阀、偏心旋转阀计九大类调节阀相继问世,然而在这以后的三十多年时间里,产品没有大的突破,更说不上更新换代,人们只是在改进和完善上下功夫。一个成功的例子就是70

    年代的CV3000及80年代国内的精小型单座阀、套筒阀。它们比老式产品的重量和高度下降了30%

    ,但在功能和可靠性方面并没有突破。所以,仅代表60~70

    年代水平的单座阀、双座阀、套筒阀至今仍然是调节阀的主导产品,这显然与自动化技术的高速发展不相适应。故此,调节阀行业急需期待新一代产品的问世。

    2、现行主导产品主要存在的问题

    为了寻找调节阀的突破方向,必然首先全面了解调节阀存在的问题。我们在1997年对调节阀作了专门调查,共反映出9个问题:1)太笨重占3313%;2)品种繁多给使用带来极大的麻烦占6711%;3)泄漏大占4215%;4)经常堵卡、动作迟钝占2518%;5)寿命短占1317%;6)推力不够,阀关不严占916%;7)流量系数小、调节范围小占512%;8)阀外泄占413%;9)振荡、振动、啸叫占117%。

    产生这些问题无疑与阀的自身缺陷、生产质量、使用质量有关,但仅从阀自身缺陷上找原因有如下三大问题。

    2.1、笨重

    调节阀轻则几十公斤,上百公斤,重则几百公斤,甚至上千公斤。它给调节阀的运输、起吊、安装、维护带来很大的麻烦。

    2.2、功能不全

    功能不全,必然形成多品种共存,以便功能互补。它给调节阀的计算、选型、维护、备品备件、工厂管理等带来相当大的不便。

    2.3、可靠性差

    可靠性差必然出现如“漏、滴、堵、卡、动作差”等问题。它给系统的正常投运带来很大的困难。

 3、新型产品的突破方向

    从本世纪初到现在,调节阀仍然处于老产品的水平上。根据老产品的上述问题,我们首先制定了新型产品的突破方向。

    3.1、重量上的突破

    至少应该比老产品中的主导产品单座阀、双座阀、套筒阀重量下降60%~80%,比精小型阀还要轻30%~50%

    ,才能真正实现小型化、轻型化、仪表化。

    3.2、功能上的突破

    用一种多功能或全功能的产品去代替众多功能不全的产品,以便大大减少调节阀的品种规格;以便给调节阀的应用———计算、选型、工厂管理、备品备件等带来简化。    

    3.3、可靠性上的突破

    逐一突破第一代产品的不可靠因素,用以提高系统的运行质量。

    4、新型调节阀———全功能超轻型阀诞生

    找到调节阀的突破方向后,我们集中力量组织攻关,花了两年多的心血,终于使老产品中存在的笨重、功能不全、可靠性差三大问题得以重大突破,使新产品得以诞生。它突出表现三大特点。    

    4.1、超轻型

    1)直观比较

    该产品体积小、重量轻,外观即可一目了然。

    为了直观比较,我们把它与同口径的单座阀、双座阀、套筒阀连接在一起以便直观比较,见下图。

    2)重量比较

    全功能超轻型阀与现行主导产品单座阀、双座阀、套筒阀的重量按规格逐一进行比较(比较表略)。比较结果是:气动阀重量减轻了60%~70

    %;电动阀重量减轻了70%~80%。

    4.2、全功能

    1)调节阀的功能研究及说明

    为了从功能上突破,必须首先弄清楚调节阀的使用功能,见表1。

    表一:调节阀的使用功能

    序号使用功能功能说明

    1调节主要功能,其表现在五个方面:流量特性、可调比、小开度工作性能、Kv值和动作速度

    2切断反映阀的内在质量指标,阀的内漏应该是越小越好

    3克服压差保证阀动作自如和切断,与切断功能不可分割

    4防堵保证阀在不干净介质场合正常运行;防止管道内的渣物堵卡阀

    5耐蚀抵抗介质的腐蚀(腐蚀介质)、冲蚀(含颗粒和高压差介质)和汽蚀(闪蒸介质)

    6耐压反映阀的强度和安全指标

    7耐温满足不同温度条件下对阀的强度和性能的要求

    8外观体现小型化、轻型化、仪表化和美观

    9重量方便使用(起吊、运输、安装和维护等)    

    2)全功能的实现

    全功能超轻型阀实现的功能说明归纳在表2

    表2全功能超轻型阀的特点

    序号特点解释说明

1调节性能好可调范围R=100~200是P,N,M的3~7倍;小开度调节性能好;Kv值是单座阀、双座阀、套筒阀的2~3倍

    2切断性能好阀芯与阀座成线接触,接触良好,硬密封泄漏率10-6~10-7,比单座、双座和套筒的泄漏率(10-3~10-4)减少了1‰

    3克服压差最大介质合力对中心转动力矩小,故切断压差大,最大可达PN值,是单座阀的5~20倍

    4防堵性能好介质直通,流路简单,防堵性能远远优于单座阀、双座阀和套筒阀

    5耐蚀性能好本阀采用了耐腐蚀和耐冲蚀措施,具有极好的抗腐蚀和抗冲蚀功能

    6耐压性能好采用锻件式阀体,PN可达32MPa

    7耐温性能好采用高温填料,适用温度范围大:-60℃~+600℃

    8尺寸小,重量轻最佳的结构设计,使整机重量较单、双座阀、套筒阀减轻60%~80%;高度下降50%~70%

    9外观外观优化设计,使执行机构和阀最佳组合,整机匀称而美观    

    3)与其他阀的功能比较

    全功能超轻型调节阀与其他九大类调节阀的功能比较见表3。

    产品类型调节切断克服

    压差防堵耐蚀耐压耐温重量外观最佳功

    能数量功能分

    直行程单座阀√0××√√√××413

    直行程双座阀√×√×0√√××413

    直行程套筒阀√×√×0√√××413

    直行程角形阀√0×0√√√××414

    直行程三通阀√0××0√√××311

    直行程隔膜阀×√×√√××××29

    角行程蝶阀√√0√00√√0519

    角行程球阀√√√√√√√0×722

    角行程偏心旋转阀√√√√√√√××721

    角行程全功能超轻型调节阀√√√√√√√√√927    

    符号(计分)说明:“√”表示最佳(3分);“0”表示基本可以(1分);“×”表示差(零分)。

    4.3、高可靠性

    仅从重量、功能上突破还不够,阀的可靠性还必须大大的提高,全功能超轻型阀主要解决了:

    1)阀杆密封的可靠性———大刚度阀杆和耐磨填料,寿命是四氟填料的2~3倍;

    2)芯、座密封的可靠性———芯、座采用硬密封,且用堆焊耐磨合金作进一步保护,其寿命是四氟等软阀座、不锈钢阀座不可比拟的;

    3)电动阀配高可靠的电子式执行机构———5~10年免维修,较好地解决了电动执行机构的可靠性差问题;

    4)气动阀采用齿轮齿条式活塞执行机构———与阀直连,简化了结构;齿轮齿条转动灵敏、回差小、动作可靠;

    5)足够的执行机构力矩———克服压差、摩擦力矩,有充分余地,使之动作自如;

    6)介质直通、流线型设计———防止堵卡,提高动作的可靠性;

    7)减小阀芯阀座的摩擦———进一步提高阀芯、阀座寿命。

    4.4、性能指标及主要参数

    型号:气动ZSRH、电动(电子式)ZDRH;公称通径:DN20~400;公称压力:PN116~32

    ;流量特性:近似对数、近似直线;可调范围:R=100~200;泄漏率:1×10-6~1×10-7;允许压差:[Δp]≤PN

    ;工作温度:-60℃~600℃。    

    4.5、使用效果及适用意义

    1)使用效果

    全功能超轻型阀自投用一年来,到目前已生产上千台,10

    个厂家使用,使用效果非常明显,由于它的超轻型、全功能、高可靠性的特点,已经受到了使用厂家和设计院的特别关注。

    2)适用意义

    全功能超轻型阀(现已获国家专利)

    从根本上解决了老产品存在的主要问题,带来了调节阀史上的四个重大突破—一是重量上的突破;二是功能上的突破;三是可靠性上的突破;四是电动阀应用上的突破(改变了过去因电动阀可靠性差应用受到极大限制的历史),成为了真正意义上的新型产品。

    它将逐渐取代现行老产品单座阀、双座阀和套筒阀的主导地位,成为新世纪调节阀的主流。如果是这样,这将是我们中国对调节阀发展史上的一大贡献。