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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，在設備運行、嚴密關(guān)斷應用和設備維護中起著關(guān)鍵作用。一些關(guān)鍵的設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計和特殊的密封面，能夠?qū)崿F(xiàn)氣泡密封、零泄漏，同時設計更緊湊，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)應用的理想解決方案。

高性能蝶閥的設計不盡相同。艾默生的設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，閥門和閥座的設計最終決定了該閥門在該應用中的性能。

閥板材料有很多，但應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計更為優(yōu)秀，它能夠確保嚴密關(guān)斷的性能。閥板設計必須與閥座設計配對，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)應用中高性能閥門的關(guān)鍵要求。通過應用各種特殊材料和專業(yè)工程設計，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，還應該考慮更多設計特點：

☑  標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標準的防吹出閥桿設計。

☑  支耳式連接方式可以應用在管線末端。

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準

任何高性能閥門的設計都應該滿足各種國際標準和認證，包括:

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

☑  NAMUR NE 167: 德國測量與控制標準委員會的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)場設備的最新最佳實踐。

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

☑  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)應用提供了一種經(jīng)濟的解決方案 - 占地面積比其他閥門設計更小，閥門密封、閥桿填料和閥體設計的改進，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，與閥門供應商討論并仔細檢查各種備選方案的設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。