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        兩種典型結構軸流式止回閥的比較

        發布時間:2023-09-08    來源:    瀏覽次數:665

        隨著國內對能源的消費量的增加,天然氣長輸管線得到了巨大的發展。在大力發展管道輸送的同時,對設備的可靠性也提出了更高的要求。為了保護壓縮機或泵安全運行,一般在壓縮機或泵出口設置防止介質倒流的止回閥。然而對于普通的旋啟式、雙板止回閥,閥門閥板往往存在不能完全打開,造成介質流動不穩定、壓損大、噪聲大等問題,從而影響大型壓縮機或泵的正常運轉。這時就需要采用特殊形式的軸流式止回閥,以保證 上述設備管道系統安全有效運行?,F在長輸管線尤其是干線上應用的軸流式止回閥幾乎均采用國外品牌,但是在實際運行過程中發現國外產品不一定能夠安全可靠地運行,因此從保證國家能源安全的角度出發 ,選擇何種類型的軸流式止回閥并實現關鍵軸流式止回閥的國產化顯得尤其重要。


        軸流式止回閥是一種流動介質呈軸線流動且流道沿軸線高度對稱的止回閥,軸流式止回閥主要由單一結構的閥體、閥套、閥瓣 、閥桿、閥座、襯套、彈簧和其他緊固件密封件等組成。


        兩種典型結構軸流式止回閥的比較.png

        圓盤形軸流式止回閥典型結構組成


        1 閥套 2.襯 套 3 彈簧 4.閥桿 5 閥瓣 6 閥座 7 閥體


           

        但是在實際的使用中,發現其實存在兩種結構的軸流式止 回閥。圓盤形閥瓣結構的軸流式止回閥,另一種則是圓環形軸流式止回閥,在國家標準G B/T21387中,又將其叫做環盤形軸流式止回閥。下文統稱環盤形軸流式止回閥。對于該兩種結構的軸流式止回閥,對其結構優劣做如下分析。


        1.圓盤形軸流式止回閥

            

        如圖1所示,圓盤形軸流式止 回閥閥體為整體結構,連續的閥體無任何向外的泄漏點。閥體流道由閥體內壁和過流元件構成,呈軸對稱 ;閥體流道一般采用文丘里原理設計,即保證閥門在關閉時流道具備高的流速以使閥瓣前后形成壓差,保證閥瓣的開啟,同時實現穩定輸送介質并保證閥瓣具備穩定的位移狀態。在保證介質流經閥門后具備好的流態外,該類型軸流式止回閥一般將閥桿設計得很長,長的導向長度和短的啟閉行程結構,保證閥門具備良好的對中性和啟閉性能;從而確保閥門穩定的運行。圓盤形軸流式止回閥的閥瓣與閥桿連接在一起作為閥門運動過程中的主要運動件和關閉件。閥瓣一般做成弧形的單閥瓣,以使其既能與閥體形成良好的流動通道,又能使閥瓣在滿足強度和剛度的條件下,獲得最小的慣性,這對減少閥門的流阻有重要的意義,對最大程度減少閥門關閉時閥瓣對閥座的撞擊也具有一定的意義。彈簧一般設計為單一彈簧結構,且一般均設置在閥瓣后方起推動閥瓣迅速響應介質流量變化而關閉閥門的作用。彈簧加載結構,保證在泵或壓縮機停止后 ,閥瓣能夠迅速響應介質的變化,以致迅速關閉,防止大量介質回流而影響泵或壓縮機正常使用。該類型軸流式止回閥密封結構基本上都采用金屬密封+軟密封的復合密封方式,密封可靠 ,但是要做到真正的零泄漏密封 ,還具有相當的難度。穩定響應介質流量的變化并實現可靠密封是該類型軸流式止回閥的最大優點。但是為了保證介質通過閥門后具有較好的壓力恢復能力,該類型軸流式止回閥一般設計得較長 ,將導致成本增加。

             

        圓盤形軸流式止回閥結構簡單,各關鍵結構設計穩定可靠,適宜除了含高濃度顆粒介質的礦漿之外所有介質的輸送。但是在輸送低溫和高溫介質時,應考慮密封件的耐用性。


        2.環盤形軸流式止回閥

            

        環盤形軸流式止 回閥結構如 圖4所示 ,同圓盤形軸流式止回閥一樣,環盤形軸流式止回閥也具備單體結構 ,即在單一的閥體內設置過流通道 ,與圓盤形軸流式止回閥不同的是,該類型軸流式止回閥具有兩個過流通道 ,一個為閥體與閥瓣和導流體形成的外涵道 ,另一個為由設置在閥體上的內導流體與閥瓣和導流體形成的內涵道。由于該種通道結構的設計 ,保證了可以將閥體設計成較短的結構,同時內外涵道的設計可有效降低閥門運行中的噪聲水平。但是由于內涵道與外涵道間的內導流體 占據了過流通道內較大的面積,閥門的流通能力將大打折扣,尤其是在高流量輸送條件下,該閥的流通能力的不足將更加明顯。導流體與閥體以及其他內件裝好后 ,通過一個細長的緊固螺栓連接固定,以此形成上述流線型的內外涵道。該類型軸流式止回閥過流元件均從閥體后端裝入,保證了過流通道可通過機械加工以獲得低的表面粗糙度值,這對于降低流阻是有利的。環盤形軸流式止回閥的閥座設計在閥體的內壁和用筋與之相連的前導流體上,共兩道密封面 ,即內外環密封面。由于閥座密封面的內外環設計 ,使得閥瓣的形狀為環盤形結構,因此閥瓣本身的受力狀況得到改善,即便是在高壓力情況下,閥瓣的厚度也不到其他類型軸流式止回閥閥瓣厚度的三分之一,這將大大減輕閥門的重量。但是,環盤形閥瓣要求具有內外兩個密封面,這對加工形設備要求極高 ,且加工精度還不能很好的保證。環盤形軸流式止回閥一個最大的特點是其閥瓣處于浮動狀態,閥瓣的定位僅由幾片放射狀的導向片支撐,在導向片的后端設置一顆彈簧,以提供關閉閥瓣時需要的回座的力。但是隨著閥門口徑和壓力的增大,閥瓣的增大的閥瓣的重量帶給導向片的破壞力將決定該類型軸流式止回閥使用效果和使用壽命。

            

        環盤形軸流式止回閥結構復雜,關鍵的運動件閥瓣在結構上存在不穩定性,適宜小口徑低頻啟閉工況,在大口徑環境尤其不適宜波動較大的氣體介質的輸送 。在輸送低溫和高溫介質時,只要保證閥體材料適用性即可。

            

        圓盤形軸流式止回閥制造廠家以荷蘭的MOKVELD 最為著名 ,國內也有幾個廠家在制造該種結構止回閥,但是在中石油系統有業績的廠家不多。由于環盤形結構的加工制造難度和其本身存在的結構缺陷,國內幾乎沒有廠家生產制造。


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