零泄漏地三偏心金属密封蝶阀结构原理

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零泄漏的三偏心金属密封蝶阀结构原理
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三偏心金属密封蝶阀的结构特征

摘要：三偏心蝶阀由于其突出的优点，如适用的温度压力范围广、切断性能好及使用寿命长等，常用来替代传统的闸阀和截止阀、球阀，在过去很多其他阀门难于取得良好效果的场合，已有很多成功的应用经验。
关键字：三偏心蝶阀 金属密封 零泄漏 应用
    　在传统的观念中蝶阀只能用于常温、低压和密封性要求不高的场合。随着现代工艺技术和材料工业的不断发展，蝶阀的应用范围已远远超出过去，几乎可以取代大部分的传统阀门，广泛适用于工业的各个领域。特别是三偏心金属密封蝶阀更引人注目。
    　由于三偏心蝶阀的关闭和闸阀关闭一样，是靠扭矩来完成的，阀门关闭的扭矩越大，阀座的密封性越好，故有人称三偏心蝶阀为90°旋转闸阀。在工厂的大检修中越来越多的三偏心蝶阀替代了闸阀，为此某些三偏心蝶阀的制造厂专门生产了一种长度和闸阀相同的三偏心蝶阀，并将这种三偏心金属密封蝶阀称为三偏心闸阀。
    　1蝶阀的分类
    　蝶阀若按偏心分类，即以阀杆和阀板的位置来分，可分为四种。
8 W6 T2 l, n2 {9 _! k# H) f  O    　1.1中心对置蝶阀
    　该种阀阀板以阀杆为中心对称布置。其阀座为弹性阀座，温度压力等级大多为150#；适用温度受阀座弹性体材料耐温性能的影响，一般不过120°C。阀门的密封性能较好，能达到ANSI-B104六级或零泄漏；启闭所需的扭矩较大。这种阀门的结构一般是单根阀杆，通常口径小于500mm，弹性阀座将阀体盖住，介质不与阀体直接接触，有较好的防腐性能。
) a4 s) m3 z1 g2 I2 Z    　1.2单偏心蝶阀
4 o8 A7 g' S. N, z    　该种阀阀杆与阀板有一个方向的偏心。单偏心蝶阀的阀座大多为非金属材料制造的弹性体阀座，温度压力等级为150#及以下；适用温度一般不超过120°C；阀门的密封性能比中心对置蝶阀差一些；启闭所需的扭矩较中心对置蝶阀小。单偏心蝶阀一般为较大口径的蝶阀，阀杆大都采用两节结构。
    　1.3双偏心蝶阀
- m2 a1 ]9 w0 N; t, \$ ~0 W' M! N6 A- p    　该种阀阀杆与阀板有两个方向的偏心，阀门的密封面呈正圆台形。双偏心蝶阀又称高性能蝶阀，其温度压力等级有150#和300#两种；工作温度视阀座材料的耐温性而定。其阀座有弹性体阀座和金属阀座两种，弹性体阀座的密封等级可达ANSI-B104的六级或零泄漏，金属阀座常由金属薄板加工而成，密封等级一般为四级。
+ W1 A& a6 {% p    　火灾安全型的双偏心蝶阀的阀座是由弹性体阀座加上金属薄板的阀座复合而成。正常情况下由弹性体阀座密封，可达ANSI-B104的六级密封；火灾时，由于弹性体阀座烧毁，靠金属阀座密封，此时阀门的密封降到ANSI-B104的四级。
: k0 B7 K/ p5 e$ H2 C) Q0 m    　2三偏心金属密封蝶阀的工作原理
    　典型的三偏心金属密封蝶阀，除阀杆和阀板有两个偏心外，阀板和阀座的密封面呈斜圆台形（这是所谓三偏心的第三个偏心）。阀门关闭时阀板由于偏心的缘故往前推，阀板和阀座在关闭过程中不产生摩擦，阀板直接压在阀座上，这样就保证了阀门的使用寿命；另外，由于这种阀门的密封圈（不论装在阀座上或阀板上）具有一定的弹性，而且弹性圈内的凸台与弹性圈之间有少量的间隙可使弹性圈稍有位移；在阀门关闭时，受关闭力的作用，弹性体密封圈能自动移至受力最均匀的位置；再加上弹性圈的少量变形，使阀座处的密封圈均匀受力，达到最佳密封状态。
; w* _9 g; r  E" g7 b( P2 s    　3不同偏心结构蝶阀的性能变化
( i7 U- X$ J- a  U- o+ s' Z    　阀板偏心数增加，阀板的厚度也加厚，则流体流经三偏心蝶阀的阻力增加；随着蝶阀偏心数目的增加，阀门的性能也有很大的变化。从四种不同结构蝶阀的比较可看出：三偏心蝶阀可以产生较大的压力降，可当作调节阀使用；流体流经阀门时的压力降随偏心数目的增加而增加；但与其它一些非蝶阀相比，三偏心蝶阀的压力降还是比较小的。随着蝶阀偏心数目的变化，阀座密封性能也随之改变，三偏心蝶阀有极佳的阀座密封性能。偏心数目增大，阀门启闭时所需的扭矩减小，所以三偏心蝶阀启闭所需的扭矩比其它型式的蝶阀要小得多。随偏心数目的变化，蝶阀的温度压力等级范围和适用的温度范围也会有较大的变化，三偏心蝶阀的适用温度和压力等级的范围是其它型式蝶阀无法比拟的。
    　4三偏心蝶阀的优点
    　4.1切断性能好
1 @7 i2 |0 X4 B$ H2 w3 S    　三偏心金属密封蝶阀利用扭矩切断阀门，故阀座处有极佳的密封性能，故有人称为零泄漏阀。介质中带有的固体颗粒或脏物对三偏心金属密封蝶阀的切断性能无明显影响，因为阀门接近关闭时，介质流速很高，使脏物无法在阀座处积聚。
    　4.2适用范围广
    　三偏心金属密封蝶阀有宽广的温度压力适用范围（-253-815°C，带衬里的三偏心金属密封蝶阀可耐更高的温度）。某厂制造的三偏心金属密封蝶阀的压力等级从150#到2500#；管径从DN80mmDN2200mm，这是大部分其它结构型式阀门无法达到的。
    　4.3本质火灾安全
    　普通的火灾安全蝶阀，在火灾时，阀门密封处的非金属物会在高温下烧毁或损坏，所以这种阀在火灾前后其密封性会发生变化。三偏心金属密封蝶阀，由于阀座和阀板的密封面无非金属物，故火灾前后其密封性能不发生改变，又称本质火灾安全。
* Y; |, |: I% m9 \8 s. x: ~% t    　4.4寿命长
    　三偏心金属密封蝶阀是一种金属对金属密封的阀门，在密封面处无四氟乙烯，橡胶或其它非金属材料，因此可保证阀门耐磨，长时间工作不变形，也不会由于阀座变形而导致阀门泄漏。三偏心金属密封蝶阀在阀门启闭过程中阀板和阀座即脱开，它们之间无摩擦。故三偏心金属密封蝶阀有极长的使用寿命，不易泄漏，备品备件的消耗少，检修费用低。
8 }& t+ n- M4 Y, \+ G    　 4.5调节性能好
    　三偏心蝶阀有一定的调节性能，常被作为调节阀使用。
    　4.6尺寸小重量轻
    　三偏心金属密封蝶阀与同口径同压力等级的其它阀门相比，其尺寸要小得多，重量也要轻得多，因此价格比较便宜，并且阀门易于布置、管线支架简单。如150#DN600mm法兰连接的三偏心硬密封蝶阀的高度、长度、重量分别为1088mm，267mm，425kg；而同样为150#DN600mm法兰连接的闸阀的长度、高度、重量则分别为3300mm，508mm，970kg。
1 s; u' n9 q( w　　4.7多种变形设计
6 ?* ]2 E) j/ I9 w' A    　三偏心金属密封蝶阀有多种变形设计来满足工业生产的不同需要，如：为使阀门保持高温所设计的带夹套的三偏心金属密封蝶阀，为用于特高温所设计的带衬里的三偏心金属密封蝶阀，为超低温应用而制造的带散热鳍片的超低温阀，为乙烯装置裂解炉出口特别设计的带蒸汽吹扫的三偏心金属密封蝶阀等。三偏心金属密封蝶阀有多种联接方式，如对夹、支耳、法兰和焊接等。
    　4.8阀门材质有多种
    　三偏心金属密封蝶阀可用碳钢、低温碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金、哈氏合金，以及钛锆两相合金等多种材料制作，以满足工艺过程的各种要求。
    　4.9易于自动控制
    　90°旋转启闭是蝶阀固有的特点，90°旋转执行机构的结构比直线行走结构简单，其动作过程快得多，可以满足工业上阀门快速启闭的要求。同时由于三偏心金属密封蝶阀启闭所需要的操作扭矩较小，故蝶阀所配的执行机构的尺寸要比其它阀门所配的执行机构尺寸小。另外，蝶阀易于配备自控执行机构，为自动化创造了条件。
# ~; Q1 R4 b5 t; P4 }! A1 V    　4.10阀门系数大
" s0 ?/ w' [; k0 X1 j    　与其它阀门相比，同口径三偏心蝶阀的阀门系数Kv要比截止阀大得多，在同样的水力条件下，采用三偏心蝶阀时，由于其压力降较小，口径可比其它阀门小。
6 X: y$ f' q: c/ S    　5 三偏心金属密封蝶阀的应用
' @6 C% v2 ?8 [0 Z7 b0 M    　三偏心金属密封蝶阀适用于各种压力和温度的蒸汽管道，以及不同压力的蒸汽冷凝水管道。从小于1MPa的低压饱和蒸汽到10MPa的过热蒸汽；从石化行业的工艺用汽到电厂的中低压蒸汽系统、蒸汽冷凝水回收系统，以及城市供热供汽系统等管道上都可使用。
    　三偏心金属密封蝶阀适用于石油化工行业的工艺管道，包括各种烃类介质、带硬颗粒催化剂的管道等。以炼油厂催化裂化装置为例，在下列场合有成功应用三偏心硬密封蝶阀的经验：如主风机人口出口管道和放空阀；气压机人口、出口，去火炬放空阀；油浆泵出人口；烟气轮机人口和旁路；中低压蒸汽等处。乙烯装置裂解炉出口的清焦阀是石油化工行业中应用条件比较苛刻的一种阀，介质中含有的碳颗粒可能积聚在阀门的密封面上，在阀门关闭前需要用蒸汽吹扫阀门的密封面，把可能积聚在密封面上的碳颗粒吹扫掉，因此此处清焦阀可以用带蒸汽吹扫的三偏心金属密封蝶阀代替。液化石油气容易泄漏，某储罐的进出口主阀使用三偏心金属密封蝶阀更可靠。高粘度的沥青、燃料油及需要熔融状态输送的物料如硫等管道可用带蒸汽夹套的三偏心金属密封蝶阀。加热炉的高温烟气管道需使用带衬里的三偏心金属密封蝶阀。气体分离及其它化工生产过程要求超低温，带散热鳍片的三偏心金属密封蝶阀可以适应超低温环境。
    　化学工业中，有时要求阀门一点不泄漏，因此用两个切断阀，中间再加上一个带检查阀的短管，或用一个固定球球阀加检查阀，现可用一个三偏心双密封带检查阀的蝶阀来满足这个要求。PSA变压吸附氢提纯装置需要阀门很频繁地启闭，又不允许阀门有任何泄漏，三偏心硬密封蝶阀可作为首选阀门。
* r; W9 X- @2 c4 Q0 }    　冶金工业中轧钢工序加热炉的高温烟气、钢厂转炉吹氧吹氮、高炉鼓风机紧急放空等管道的控制都有一定的难度，主要问题是热风阀的漏气量太大，如用三偏心蝶阀，以上问题有望解决。
    　在氧化铝行业中，已有人把三偏心硬密封蝶阀用于镓回收，在熔盐加热系统，三偏心蝶阀比球式蝶阀的切断性能更好。目前凡是使用闸阀或使用其它阀门有问题的场合（如熔盐系统），都可用三偏心蝶阀一试。