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高溫調節閥選型方法

   高溫調節與控制是自控執行中的難題,高溫和超高溫的切斷難度更大。這一難題的主要 表現是高溫膨脹產生卡阻及切斷問題。因此,高溫和超高溫控制一直是國內外廠家及設計院 關注的重點。  

     一、 應注意的幾個問題  

    從設計、選型和使用的角度看,應注意以下幾個問題:  
   
1)閥體及閥內件材料的選擇問題  
    
用于450℃以上的環境中的調節閥,在設計和選用時必須考慮溫度、壓力條件對材料機械 強度的影響,如在鍋爐給水系統和過熱旁路系統高溫條件下,常規閥體及閥內件材料是不適 用的(例如形圈、四氟材料、彈性材料和標準墊片等)。因此,必須選用更加耐用的材料。 一般材料可使用的最高溫度為500℃左右。對于高于 538℃的場合,閥體通常采用鉻-鉬鋼。對 于最高溫度達1035℃左右的場合,通常選用SUS310S型不銹鋼,而且材料含碳量必須控制在 0.04 0.08%之間。對于更高的溫度,建議采用內襯非金屬耐熱材料(可用于1200℃的高溫場合) 或特殊的耐高溫高強度合金(如發動機燃燒室用耐高溫高強度合金,可直接用于 1000℃高溫 場合)。   
    
2)熱膨脹,冷收縮的影響  
    
高溫閥與常溫閥的結構及閥內件有很大的差異,如導向間隙、閥板轉動間隙、軸承方式 等。除了從設計、制造方面控制外,從閥型結構的選擇上來減少熱膨脹、冷收縮的影響的方 式更為可取。實踐證明擋板式蝶閥是一種非常好的高溫閥,擋板與閥體內腔間的間隙為36 mm,可徹底解決閥板與閥體內腔高溫中卡阻的問題,并可達到較高的切斷性能(5×10-4)。   
 
 
    
對于介質溫度高于400℃的場合普通的定位導向 結構是不可靠的。此時應采用外部軸承結構來保證 閥板的定位與支撐,這樣可以避免內部高溫對導向 結構的影響。 華林公司發明的字型專利定位系統,該 系統可起到非常好的定位、支撐和保護作用,能保 證閥板在縱向的準確定位,避免閥板因重力而下垂 造成的堵卡。同時,由于定位系統承受了閥板、閥 桿的重力,從而減輕了執行機構負載,減輕了外部 軸承負載,避免了常規蝶閥水平安裝使用時易出現 的單邊卡阻現象,可垂直安裝。 
    
4)填料的耐溫性能 
    
標準的聚四氟乙烯填料僅能用于200℃以下場合,如需用于中高溫場合則必須采用伸長型閥 蓋以防止填料受到極高溫度的影響。但較長較細的閥桿在高溫條件下強度較差,易出現彎曲現象。 因此,高溫條件下應采用耐溫性能優異(可達600℃)的柔性石墨填料,還可以大大降低伸長型閥 蓋的高度。同時配以旋轉類閥 + 粗閥桿的方式提高閥整體強度,從而較好地解決這一問題。 
    
5)密封方式的選擇 
    
在高溫條件下實現較高的切斷性能是很困難的,很 多常規的高性能密封方式是不可取的(如 O 形圈、四氟 材料、彈性金屬材料等)。在500℃以內,可采用特種復 合石墨閥座軟密封方式。典型的產品有華林的軟密封高 O型切斷球閥、V型球閥和軟密封高溫全功能超輕型調節閥等。在500℃以上的條件下,只能采用金屬對金屬硬 密封方式(一般采用蝶閥結構)。為防止因高溫中材料 膨脹,而產生的卡阻的問題,密封間隙通常留得較大。 從而導致泄漏率較大。為解決這一問題,華林公司開發 了高溫擋板式蝶閥,它采用平面檔板(閥板)落于閥體 凸臺(一體化)之上的工藝,形成圓線密封面,達到很 好的密封效果,泄漏率僅為10-3~10-4。同時在密封面上堆 焊的耐磨合金使閥具有了較好的密封可靠性,使用壽命 也得以延長。  
      二、典型高溫調節閥  
    
1)普通高溫合金蝶閥普通蝶閥是結構簡單、同口徑重量最輕的蝶閥,并且易于鍛造成型,可節約大量貴重的 耐高溫合金。普通型高溫合金蝶閥只可用于泄漏要求不高的場合,應用中還應注意閥體與閥 板之間應留有足夠的間隙,避免高溫條件下因材料熱膨脹造成的卡阻。同時,應采用適當的 定位措施(如華林字型定位系統),以保證閥板的有效定位,避免閥板下垂、偏移, 造成單邊卡死或咬死。  
    
2)高溫合金擋板蝶閥  擋板蝶閥是針對調節閥在高溫條件下易出現的主要問題而研發的新型高溫調節閥,具有 結構簡單,易于鍛造成型,密封性好,不易卡阻等優點,還可大量節約貴重的耐高溫合金。 其密封方式為平面檔板(閥板)落于閥體凸臺(一體化)之上,形成圓線密封面,從而達到 很好的密封效果。該產品閥體與閥板間不存在間隙配合問題,如果同時使用華林字型 定位系統則可以更有效的保證閥板位置,減輕執行機構負荷,避免出現單邊卡阻或咬死現象。 
    
3)高溫導熱油專用球閥采用彈性層壓特種復合石墨閥座與柔性石墨填料的 高溫導熱油專用球閥,可有效地解決導熱油工藝要求切 斷好、調節好,填料受導熱油影響小(常規伸長型閥蓋 
與散熱片沒有意義)、密封好的要求,是性能優異的中 高溫切斷型調節閥,可應用于500℃以下場合。 
    
4)耐高溫非金屬內夾層超高溫蝶閥采用耐超高溫合金材料為結構體,耐高溫非金屬材 料為內襯,做到閥體內外有別,從而保證了閥體的強度。 中空或耐超高溫合金材料閥板配以循環或冷卻手段可保 證閥板在1200℃左右良好工作,同時采用華林專利技術 字型定位系統更能有效地保證閥板的定位,減 輕執行機構負荷,避免卡阻、咬死和對內襯非金屬材料 的破壞。

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