国产三杆阀在空分上的首次应用

系统解决方案国产三杆阀在空分上的首次应用王海涛,方家堃(杭州杭氧股份有限公司设计院,杭州310014)摘要:介绍三杆阀的工作原理及其功能特性,以及国产三杆阀首次替代进口三杆阀在空分设备上的成功应用。关键词:分子筛;三杆阀;切换阀The First Application of Domestic Three Level Valve in Air Separation UnitWANG Hai-tao. FANG Jia-kun(Designing Institute, Hangzhou Hangyang Co, LTD, Hangzhou 3 10014, China)Abstract: The working principle and function of three level valve are introduced. The first successful application ofsubstituting of imported three level valve for domestic ones in air separation unit are discussedKeywords: molecular sieve, three level valve; switch valve0引言是通过主轴直接驱动,而是通过连杆机构的原理开启目前我国空分装置的产能和容量逐步扩大,从以和关闭。三连杆分别定义为主动杆、固定杆、从动杆阀杆系结构如图1所示,主动杆一端通过键与主轴相0~80000No分装置也已经进入研发和设计阶段分连,另一端连接到阀板上;固定杆通过主轴和阀体实子筛纯化系统作为净化空气的重要设备,对大型空分现固定,在阀板的整个运动过程中起到固定支撑的作设备的安全稳定运行起着关键性的作用。分子筛系统用,从动杆一与固定杆连接,另一端与阀板连接,的8只切换阀是否能够长期正常地完成切换动作,是在阀板的运动过程中起到实现轨迹的作用。连杆蝶阀分子筛系统正常运行的决定性条件。随着空分装置容的杆系部分可以看成一个四连杆机构,阀板开启初始量和规模的不断扩大,考虑对分子筛吸附器的保护,防是平移阀板,开启的瞬间可以实现一个垂直向上的运止冲床事故发生,对空分设备产生不利影响,并且对生产动,使阀板与阀体的密封面迅速脱开,从而使两密封造成巨大的经济损失,越来越多的用户选用三杆阀作为面无相对摩擦,保证了阀门的使用寿命;达到一定距分子筛切换阀。三杆阀是专门为分子筛纯化系统研制设离后再开始反转,完成阀板由垂直位置到平行管道中计的逐步取代了两偏心高性能蝶阀和三偏心蝶阀等其心线位置的开启动作。阀板密封面在关到位时与阀体它阀门,在空分设备上的应用日趋广泛。三杆阀长年的密封面垂直至压紧密封,阀板与密封面之间无剪切直依赖国外进口国内没有三杆阀生产厂家与国外三杆挤压和摩擦,密封面受力均匀,如果密封面有固体颗阀厂商竞争,因此国外阀门厂商一直垄断着中国的市粒残留,不会磨损密封面,密封效果好且长期稳定,便于实现软密封和硬密封,从而使三杆阀具有更高的耐杭氧经过长期自主研发,研制成功三杆阀并且在温性和密封性。阀门机构可以设定阀门开启的最大压杭氧气体投资的项目上首次取代了进口三杆阀,安全差分子筛系统一般要求10-15kPa,如果阀门前后压可靠的性能达到了国际先进水平,完全可以取代进口差高于设定压差,阀门不会打开从而避免了阀门在三杆阀,降低了分子筛系统应用三杆阀的成本,也填高压差下误动作,使分子筛床层受到高压气流的意外补了国产阀门市场的一个空白。冲击,发生冲床事故,确保了分子筛的安全。两偏心和三偏心蝶阀多年来也一直应用于分子1三杆阀结构原理筛切换阀,三偏心蝶阀在两偏心蝶阀基础优化了结三杆阀是一种三连杆式的蝶阀切断阀,其碟板不构,其结构特点为:轴中心与阀体中心线相对偏心、轴中心与蝶板平面相对偏心、轴中心与圆锥形密封基座作者简介:王海涛(1979-),工程师,设计员。中心线相对偏心。这3点设计消除了密封面的剪切摩收稿日期:20140102擦问题,可以保证三偏心蝶阀优良的密封性,而且阀系统解决方案径1000m和1200m两种型号的三杆阀,石墨密封,密封等级为V级;全开到全关速度调节控制在2040缓慢打开,缓慢关闭;配置双线圈两位五通电磁阀;阀门最大开启压差设置为5kPa;阀门在失电失气时,停留在当前位置,具有保位功能,气缸等元件放置在保护壳体下。国产三杆阀安装如图2所示。图1三杆阀结构示意图板与基座之间采用“渐进式”自补偿方式来实现长久的密封效果,延长了阀门的使用寿命,这些优点使三偏心蝶阀在空分设备上得到普遍应用。但是其缺点是高昂的价格、维护费用,而且解决不了分子筛的冲床问题。无论是操作员的误操作还是程序出现错误都属于运行当中的不安全因素,致使冲床事故发生,造成图2国产三杆阀安装图分子筛系统的净化空气功能失效、生产必须停产、设国产三杆阀在开关性能和机械性能等各方面指备重新装填分子筛等一系列严重后果。而三杆阀可以标均已达到进口三杆阀水平。进口三杆阀在国内空分设定最大开启压差,即使在不安全因素情况下发出错项目上的应用已经很多年,以欧宾诺斯进口三杆阀为误指令开启阀门,三杆阀也不会发生误动作,从而有例,该进口阀门与杭氧相同口径的三杆阀相比,流通效保护分子筛系统,免受冲床事故破坏,这是其它偏能力小于杭氧三杆阀额定Cv值杭氧三杆阀较大。但心阀门不具备的。三杆阀也存在一些缺点是进口三杆阀体积较小,口径范围400-1600mm均可(1)流通能力弱。相同口径的三杆阀和三偏心蝶以制造,国产杭氧三杆阀由于结构上的限制,目前最阀、两偏心蝶阀比较,额定流量的Cv值要小一些;应小口径只能做到DN600进口三杆阀安装如图3所用三杆阀时所选用阀门体积和执行机构庞大,工程设示计时要考虑安装空间是否足够。(2)在阀门关闭位置,由于主动杆距离阀板受力点较远,无法提供大扭矩,故使用压力比较低,并且无法满足双向密封,因此,分子筛的一半阀门(分子筛出口阀和污氮进口阀)根据实际情况需要反装,才能达到密封要求。(3)阀门在开启式时,密封面会受到分子筛气体图3进口三杆阀安装图颗粒的正面冲刷,会对密封面密封性能有影响。3结语2国产三杆阀的应用国产杭氧自主研发的三杆阀自2012年5月份投分子筛纯化系统阀门切换频繁,在吸附和再生过用,其安全性、稳定性和无故障率等各项性能指标在程中,温度压力连续不断地循环变化,对阀门的可靠实际应用中得到了充分的验证,完全可以取代进口三性和密封性要求都比较高。杭氧针对现在三杆阀依赖杆阀应用于空分设备的分子筛纯化系统,降低了对进进口的现状积极投入开发终于研制成功三杆阀,成口阀门的依赖性,使空分设备的投资成本大大降低。为国内首个三杆阀生产厂家。杭氧自主研发的三杆阀目前已经成功应用在空分装置上,并且稳定无故障运考文献行了一年多。分子筛系统有两个吸附器,一个工作,另[1]郭延军.三杆式蝶阀的结构及性能分析.阀门,一个再生,运行时每4h切换一次,8h为一个周期,分子筛系统在吸附和再生过程中,阀门开关几千次,至[2]李广林,分子筛阀门控制在DCS中的实现[J2013今没有发生任何机械故障,阀门密封良好,泄漏量在41(6)147~149设计要求内。杭氧气体公司投资的衢州杭氧3]杨源泉.阀门设计手册[M]北京:机械工业出版社,40000Nm}/h外压缩空分设备,8只切换阀选用杭氧口1992