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通常情况下,哪些介质会阻碍阀门的运行?

特别是某些介质,例如磨蚀性或结垢介质,可能会对某些类型的阀门产生操作问题。摘自flowcontrolnetwork,作者:Todd Loudin,Gordon翻译

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      覆盖可能会妨碍某些类型阀门的所有介质是不可能的,因此本文重点介绍可能会造成操作问题的几种介质。

      某些类型的阀门在磨料或结垢介质方面存在问题的原因之一是,阀门具有凹穴或空腔,这些凹穴或空腔允许材料在这些区域积聚和硬化。对阀门有负面影响的另一个因素是减少端口的阀门的使用,这限制了流量并提高了速度。高磨蚀性介质的速度提高通常会导致裸露的金属或硬化表面上的磨料磨损。任何在流体流中具有结构的阀,例如蝶阀,其蝶板直接位于中间,或者略微偏离中间,对于高磨蚀性的流体都不是理想的选择。

石灰浆

      引起阀门和仪表故障的一种介质示例是石灰浆或通常称为石灰乳。石灰浆之所以困难是因为它既具有磨蚀性,又具有在管道内结垢的趋势。与水混合时,石灰不溶于溶液,而是悬浮的固体。

       通常,将带有石灰浆的管道设计成具有再循环回路,以使石灰浆保持连续运动,以最大程度地减少石灰颗粒的沉降。即使连续循环,石灰颗粒仍会沉淀在空隙和空腔中。例如,对于球阀,该阀具有围绕阀中的球的外部的区域,该区域填充有材料并导致阀上的扭矩不断上升。旋塞阀在旋塞周围还具有被材料压实的区域。

      有时,球阀和旋塞阀可能会利用体腔填充物,但是无论如何,问题仍然存在,如果在阀的球或塞上积垢,会导致操作更加困难,并经常破坏阀内的阀座。特别是对于流量控制阀,可能会严重缩短阀的使用寿命。在某些情况下,平均故障间隔时间(MTBF)可能只有三到六个月。

其他困难的介质

      经常导致阀寿命短于最佳阀寿命的其他介质包括二氧化硅,硅酸钠,二氧化钛,沉淀碳酸钙,牙膏,粘土,矿浆,绿液,黑液,底灰,粉煤灰,石膏和氧化铝催化剂,仅举几例。(请参见图1。)对于许多类型的阀门而言,几乎所有矿物基浆料都可能成为问题。所有这些介质通常都会污染标准阀。

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      图1.纽约燃煤电厂使用的夹管阀。阀门为ANSI300磅。具有电磁阀和限位开关的自动隔离阀,可隔离高达300psig的高压底灰。在该工厂中,高压底灰的平均套筒寿命超过五年。该工厂在此应用中具有74个高压夹管阀。

       许多阀门的另一个问题是几乎所有气动输送或移动通过密相系统的东西。即使是像婴儿爽身粉这样简单的东西也被认为是光滑而容易的,但是当以气动方式输送时,对阀门的磨蚀作用可能是毁灭性的。一些非常困难的气动输送材料是炭黑,水泥,粉煤灰,钛焦炭和矿石。

寻找适合磨蚀性,腐蚀性或水垢介质的阀门

当为这些介质寻找合适的阀时,请从以下步骤开始:

  • 除非用于流量控制应用,否则所有开关阀均应为全端口设计。

  • 阀门设计应将空隙或气穴减至最少,以免材料积聚和以后出现操作问题。

  • 阀门应自清洁。

  • 结构材料应承受磨蚀性和腐蚀性介质。

  • 手动螺丝组件应密封以防止材料堆积。

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图2. 24英寸控制夹管阀已交付给加拿大西部矿山进行浮选池控制。阀门通过4-20 mA电气定位器控制。

       夹管阀真正发亮的地方在于,该阀可自动清洁结垢物质。当阀门开始关闭时,橡胶拉伸。这种拉伸有助于开始剥落按比例放大的图层。随着阀门的继续关闭,整个套筒的弹性密封表面的速度会增加,并有助于清除任何残留的水垢。由于套筒的内表面非常光滑,因此材料没有机会积聚在口袋或空腔中。简而言之,夹管阀中不存在袋或腔。

腐蚀性介质

      腐蚀性介质可能会导致许多阀门对建筑材料提出重大要求。当然,构造材料必须能够承受或最小化腐蚀性介质。例如,球阀,旋塞阀,隔膜阀,刀闸阀和蝶阀都需要浸湿的零件才能承受腐蚀性介质。在大多数情况下,根据介质的不同,阀体材料和内部球,阀芯,闸门或盘片可能需要用特殊合金制成。一些常见的合金将是蒙乃尔合金,哈氏合金,钛或超双相材料。这可能会增加交货时间,并且成本可能会升级为这些阀之一的标准成本的5到10倍。

       在腐蚀性介质中使用夹管阀时,可能会有许多种不同的橡胶套材料可以抵抗腐蚀性破坏。橡胶套是阀门与介质接触的唯一组件。因此,其余阀结构的100%与腐蚀性介质隔离。表1列出了不同胶料的示例和推荐的服务类型。

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表1.胶料和服务类型的一般准则。*始终向制造商咨询其建议。

研磨介质中的控制阀

      有许多方法可以侵蚀研磨介质。使用控制阀,情况更加恶化。控制阀很少是满口的,并且要根据适当的流量,入口压力和压力差P来确定口径。确定控制阀的尺寸时,气蚀和高速是阀和下游管道的敌人。进行大小调整以最大程度地减少破坏性影响。

     对于研磨性物质,必须特别注意材料,以找到能精确控制流量并能承受研磨性介质的阀门。有两种方法可以提高阀门的生存能力。一种是使用Stellite,TMT5,陶瓷或其他材料来使内部零件更坚硬。另一条路是走得更柔和。橡胶衬里已经成功使用了多年,锯齿状的磨料颗粒会从弹性表面弹回而不会损坏表面。

      对于带涂层的金属或陶瓷阀,需要时维修费用很高。3英寸陶瓷阀的内部成本可能从8,000美元到10,000美元不等。带涂层的金属阀可能需要对由于磨蚀而损失的材料进行大量重建,然后再涂上硬涂层。这项工作无法在工厂现场完成,并导致大量的交货时间和昂贵的维修费用。

      使用夹管阀,通常可以在不到一小时的时间内快速,经济地更换弹性橡胶套。修理夹管控制阀的修理费用通常是修理陶瓷或硬化金属阀的一小部分。

结论

     通常,各种类型的加工厂都试图在磨料介质中使用标准阀门。结果通常不尽人意,并且维修频繁且成本高昂。对某些类型的阀门进行标准化的要求令人钦佩,并且在许多场合都具有极大的意义。但这并不是在每个应用程序中都起作用。有某些类型的阀在某些条件下表现非常出色,例如高腐蚀性或高磨蚀性介质。可能需要每三到六个月更换一次的阀门可以改进到需要修理的几年。

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图3.夹管阀可以使用各种类型的致动方法进行操作,例如气动,电动,液压或手动操作。

     同样重要的是要注意,并非所有阀均等地创建。一个制造商的质量可能与另一个制造商相差很大。例如,球阀具有阀体,阀体通常为不锈钢球,并带有某种形式的特氟龙或其他阀座。球阀的质量可以变化,但通常球阀的质量相似。

      对于夹管阀,阀的核心是橡胶套。橡胶的质量差异很大,因此在选择夹管阀时要小心。另外,如果您尝试了性能不佳的夹管阀,那么也许您只是选择了错误的制造商。如果您在磨蚀性或腐蚀性介质中遇到控制阀堵塞或开关阀问题,则可以尝试使用高质量的夹管阀。(参见图3。)


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