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调节阀的重大突破:全功能超轻型调节阀
 
慧聪网   2005年11月28日12时4分      

    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0000519
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。

 
作者:明赐东 
 
 
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