关于切断阀选型技巧

斯蒂芬

切断阀是自动化系统中执行机构的一种，由多弹簧气动薄膜执行机构或浮动式活塞执行机构与调节阀组成，接收调节仪表的信号，控制工艺管道内流体的切断、接通或切换。可广泛地应用在石油、化工、冶金等工业生产部门。在现场使用中，切断阀往往会出现切断不好，泄漏大等故障。除因堵卡、允许压差过小而被顶开等原因造成的泄漏增加外，绝大部分都是由于调节阀的结构缺陷和选型不当造成的。     

一、结构型式的选择

双密封类调节阀（如双座阀、双密封套筒阀等）主要的缺点之一就是泄漏大。但上世纪80年代以前，由于当时较盛行套筒阀，然而，不少厂家却在套筒阀上下了很大功夫以改进结构来降低泄漏量，使其演变成非常复杂的结构。于是，这又带来了许多不足：零件多、可靠性差、备件难、维护难、切断效果不理想等等。实际上，这是设计思路都陷入了误区，与其在阀体的“心脏”内作如此复杂的改动，倒不如通过外部调整来实现。因此，应选择单密封类调节阀。这样，密封问题、可靠性问题、维修和备件问题均被一一解决了。此时，解决矛盾的重点转化为介质对阀的不平衡力增大的问题，解决它仅需配强力活塞执行机构、加粗阀杆即可。这种通过外部来解决的办法显然比通过内部的复杂改进要容易得多， 与其说这是办法问题，还不如说这是思路问题。进入到九十年代，人们开始寻找结构更简单、密封更可靠的切断阀。这时，发现角行程阀比直行程阀（单座阀、套筒阀、闸阀）更具有优越性，于是产生了三偏心切断蝶阀、全功能切断阀、硬密封切断球阀。

二、密封面的选择

（1）面对面密封：

常见的柱塞阀芯，其密封面为60℃的小锥面，阀座也是60℃的小锥面，此小锥面的宽度通常在0.5mm～2mm之间，要密封好就必须保证两个锥面良好接触。但事实上，它始终受到加工误差的影响(如同心度、不圆度、倾斜度等)，其密封效果不十分理想。这类阀的泄漏率通常为10－4，经过精密的研磨可达10－6，只能达到较好的密封等级。

（2）球面密封：

利用阀芯的球面转动与固定的阀座小锥面相切，它们之间为线接触，这就比上述面对面密封的效果好。华林公司推出的全功能超轻型阀、球面密封蝶阀等就是采用这一思路来制作的，其泄漏率可达10－6～10－8，高性能的三偏心蝶阀可高达10－8，以至零泄漏。

三、密封材料的选择

（1）软密封

除耐腐蚀的衬里阀门外，一般的软密封阀指阀芯或阀座两者之一采用非金属材料（主要为聚四氟乙烯，还有橡胶等）的密封形式的阀。软密封阀密封效果最佳，但在管道安装、系统的清洗中都有可能留下或多或少不干净的杂物（如焊渣、铁屑等），它们流经调节阀时，容易把软密封阀座或阀芯划伤，使泄漏量增加，密封的可靠性差。所以，选择软密封结构必须考虑介质的清洁和投运前严格冲洗管道。

（2）硬密封

硬密封再堆焊耐磨合金等是切断阀的最佳选择。这种方式在考虑密封性的同时也考虑了使用寿命和可靠性，虽然出厂指标只有10－6～10－8，达不到软密封零泄漏的效果，但足以满足严密切断的要求，而且它经久耐用，从经济的角度考虑更合算。

四、密封可靠性的考虑

（1）软密封，切断效果好，但不适宜用于含颗粒介质，一旦划伤，泄漏会急剧增加。因此，条件允许时尽量选用硬密封。全功能超轻型阀硬密封可达10－7～10－8，三偏心蝶阀可达零泄漏。

（2）对密封耐磨性的考虑：除选硬密封外，对泄漏要求10－6以上的切断型调节阀，应该(或者说必须)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐冲蚀、耐划伤的能力，提高阀的寿命。

（3）对高温介质的切断调节阀在室温下组装的，在高温下工作，温度变化几百度。热膨胀会改变装配时建立的密封比压。过紧，密封面会卡住，运动时会严重擦伤，拉伤；过松，密封压不够，两种情况泄漏都会急剧增加。解决的最好办法是用弹性阀座来吸收这一变化造成的差异。通常有三种弹性方案：①弹簧式；②薄片式柔性金属环；③刚柔相济的弹性阀座。后者最好，即有柔性克服热膨胀，又有刚度并堆耐磨合金来提高耐磨面的可靠性。

（4）对含颗粒的冲蚀介质，要考虑阀芯避让开高速介质的直接冲蚀。直行程阀、蝶阀都不具备这一功能，而全功能超轻型阀偏心旋转具有这一特点。遇此，应选后二种阀。

（5）对于硬密封，必须有足够的硬度差，同一硬度材料“互不相让”，容易擦伤。

（6）对所配执行机构应增大推力和刚度，使之动作自如。

五、切断阀主要阀型

按上述分析，切断阀的主要阀型如下，选择切断阀应综合考虑泄漏率、介质种类、介质温度、流量系数等各种参数和性价比。在如下优选秩序中，先考虑硬密封，再考虑软密封。

（1）全功能超轻型调节阀

（2）三偏心金属硬密封蝶阀

（3）双偏心球面密封蝶阀

（4）球阀

（5）偏心旋转阀

（6）单座阀

（7）单座套筒阀

（8）软密封阀

六、“高、大”切断阀选择

高温、高压、大压差、大口径切断是一个比较普遍的难题，主要原因是缺少同时具有允许压差大、切断好、耐高温膨胀卡的阀，如高压蒸汽调节与切断，因压差大（1～3MPa或更大），口径大（DN200～300），不得不采用平衡式的双密封结构（如双座阀或双密封套筒阀），经特殊处理，泄漏率可达10－4，全功能超轻型调节阀综合性能好，可较好的解决这一难题，泄漏率可达10－6～10－7以上。