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在石化和化工的裝置中，高性能蝶閥，無論是自動閥還是手動閥，在設(shè)備運行、嚴密關(guān)斷應(yīng)用和設(shè)備維護中起著關(guān)鍵作用。一些關(guān)鍵的設(shè)計特性和性能會極大地影響這些閥門的性能和可靠性。本文將幫助用戶在評估開關(guān)閥的選型方案時做出合適選擇。

高性能蝶閥的優(yōu)勢

高性能蝶閥采用先進的雙偏心閥座設(shè)計和特殊的密封面，能夠?qū)崿F(xiàn)氣泡密封、零泄漏，同時設(shè)計更緊湊，安裝所需空間大大減少，且成本低于球閥或旋塞閥。這使得高性能蝶閥成為大多數(shù)需要零泄漏嚴密關(guān)斷的開關(guān)應(yīng)用的理想解決方案。

高性能蝶閥的設(shè)計不盡相同。艾默生的設(shè)計改進使閥門的使用壽命更長，同時始終提供嚴密關(guān)斷性能，這些特性顯著降低了閥門整個生命周期的成本。本文來討論如何在不同工況中進行正確的閥門選型。

閥座的創(chuàng)新設(shè)計

選擇適合工況的高性能蝶閥首先要仔細評估閥板和閥座的設(shè)計。顯然，擁有更長使用壽命以及嚴密關(guān)斷性能是一個關(guān)鍵的性能要求，閥門和閥座的設(shè)計最終決定了該閥門在該應(yīng)用中的性能。

閥板材料有很多，但應(yīng)始終考慮在密封面上進行一些硬化處理以避免磨損，我們認為雙偏心的設(shè)計更為優(yōu)秀，它能夠確保嚴密關(guān)斷的性能。閥板設(shè)計必須與閥座設(shè)計配對，閥座可以根據(jù)閥板進行成型和調(diào)整，同時提供較長的使用壽命。

對于許多閥門設(shè)計來說，嚴密關(guān)斷和長使用壽命往往是相互排斥的，因為閥板凸輪越緊密地進入閥座，閥座的磨損和退化就越快。而艾默生的設(shè)計允許高性能閥門在大大延長的使用壽命的同時提供氣泡級嚴密關(guān)斷 (見圖1)。

（圖1）

長壽命高性能閥門采用重載型聚合物閥座，帶有支承環(huán)、內(nèi)部纏繞墊片和設(shè)計形成的間隙，因此閥座可以在閥板凸緣面回座的過程中進行彈性補償。這種設(shè)計在延長使用壽命的同時提供了氣泡級密封。

為了實現(xiàn)這些優(yōu)點，需要采用先進的閥座設(shè)計和閥板升級以減少接觸。閥座由PTFE 或RTFE 制成，并由支承環(huán)支撐，并通過閥座內(nèi)部的金屬絲纏繞加強。這種設(shè)計提供氣泡級密封，同時磨損非常小。

可調(diào)節(jié)閥座與閥板配合，使閥門在全真空到額定壓力條件下實現(xiàn)氣泡級密封。它還可以在閥門兩側(cè)加壓時保持低泄漏率，無論采用哪種管道安裝方式，以及工藝介質(zhì)流向，它的表現(xiàn)同樣優(yōu)秀。

另一個創(chuàng)新設(shè)計點涉及對閥板和閥桿的升級，使閥板在行程至7度時完全脫離閥座，閥板/閥座接觸最小而減少了對閥門的磨損，并進一步提高了閥座的使用壽命。

閥桿密封設(shè)計

世界各國的環(huán)境法對逸散性排放的要求越來越嚴格，因此要求閥門填料的泄漏率降至最低。閥門填料設(shè)計必須滿足相互矛盾的要求 - 即使填料磨損，泄漏率也必須保持在接近零的水平，這通常需要對填料進行較高的擠壓密封，填料必須提供一個低摩擦表面，在閥門的整個使用壽命期間減少閥桿旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的摩擦。

與時俱進的環(huán)保型密封填料通過結(jié)合特殊材料和先進的填料設(shè)計解決了這個問題(圖2)。動態(tài)加載填料墊圈保持填料環(huán)上的恒定壓力，填料環(huán)由許多不同材料制成的編織環(huán)和V形環(huán)組成，以滿足應(yīng)用的壓力和溫度要求。為了延長填料壽命并減少摩擦，閥桿必須由高硬度材料制成。

（圖2）

低逸散性排放的填料是化工或石化行業(yè)應(yīng)用中高性能閥門的關(guān)鍵要求。通過應(yīng)用各種特殊材料和專業(yè)工程設(shè)計，可以在延長使用壽命的同時實現(xiàn)接近零的逸散性排放。

如果設(shè)計中選用合適的填料可以實現(xiàn)并保持近零泄漏的性能，使用壽命更長。易于調(diào)整的填料調(diào)節(jié)螺母使閥門填料壽命進一步延長。

閥門設(shè)計

選擇閥門時，除了需要通過ISO 15848-1 BH CO3的低泄漏認證，還應(yīng)該考慮更多設(shè)計特點：

☑  標(biāo)準面對面閥門尺寸符合EN 558 Series 20 and Series 25.

☑  填料調(diào)整區(qū)和閥體之間的加長區(qū)域，使管道和閥門絕緣，同時如果需要，仍然允許填料在線維護。

☑  整體鑄造ISO 5211頂法蘭連接可以方便同樣匹配的執(zhí)行機構(gòu)進行安裝，避免額外采購支架或聯(lián)軸器。

☑  堅固的閥桿閥板連接形式，同時減少截留面積，使閥門保持高流通能力。

☑  符合EN 12569標(biāo)準的防吹出閥桿設(shè)計。

☑  支耳式連接方式可以應(yīng)用在管線末端。

擁有以上特點的高性能蝶閥可以確保其在廣泛應(yīng)用中提供高流量特性，以及雙向密封，不受系統(tǒng)壓力的影響，使閥門可以不受流向限制的安裝在管道中。

易于維護

隨著時間的推移，閥座和填料磨損是不可避免的，因此每個高性能蝶閥都應(yīng)該能夠輕松更換填料和閥座部件(圖3)。

（圖3）

高性能閥門具有多種設(shè)計特點 – 直接安裝到各種執(zhí)行機構(gòu)，最大限度地提高閥門流量，在雙向密封和管道末端應(yīng)用時提供氣泡級密封性能。

易于維護的閥門包含閥座和填料組件，無需拆卸閥板和閥桿就可以維修或更換。

高性能蝶閥涉及的國際標(biāo)準

任何高性能閥門的設(shè)計都應(yīng)該滿足各種國際標(biāo)準和認證，包括:

☑  歐盟 2014/68/EU 壓力設(shè)備指令: 為在歐洲使用的壓力設(shè)備產(chǎn)品 (PED) 建立安全標(biāo)準。

☑  NAMUR NE 167: 德國測量與控制標(biāo)準委員會的NE 167 是2021年發(fā)布的技術(shù)建議，其中包含了閥門承壓和接液部件、最終控制元件和現(xiàn)場設(shè)備的最新最佳實踐。

☑  EN 593: 針對蝶閥制定的歐盟標(biāo)準，開關(guān)、調(diào)節(jié)和控制應(yīng)用中金屬蝶閥的最低設(shè)計要求。

☑  EN 12569: 石化化工生產(chǎn)工藝中使用閥門的要求和測試。

☑  ISO 15848-1 BH C03: 閥門逸散性外漏測試標(biāo)準，確保閥門在多個循環(huán)中實現(xiàn)并保持非常低的逸散性排放。

☑  EN 12266-1 泄漏率 A級: 提供確認閥門提供零泄漏/氣泡級緊密關(guān)斷的測試程序。

高性能蝶閥為化工和石化行業(yè)的開關(guān)應(yīng)用提供了一種經(jīng)濟的解決方案 - 占地面積比其他閥門設(shè)計更小，閥門密封、閥桿填料和閥體設(shè)計的改進，使現(xiàn)代高性能蝶閥擁有很長的使用壽命并實現(xiàn)并保持氣泡級緊密關(guān)斷和接近零的逸散性排放。

在評估項目中閥門的選擇時，與閥門供應(yīng)商討論并仔細檢查各種備選方案的設(shè)計特點和選型非常重要。低成本的選擇可能是可用的，但是更好的閥門設(shè)計將在更長的使用壽命內(nèi)提供卓越的性能，在整個生命周期的總擁有成本更具性價比。

注：本文所有圖片均由艾默生提供。