双偏心蝶阀是在O型球阀的基础上发展起来的一种阀门结构。它不仅解决了O型球阀体积大、笨重的问题(相同口径),而且还可以当作调节阀使用,具有切断和调节双重功能。从工况介质的实用范围来看,双偏心蝶阀在结晶、结焦需要频繁动作的场合具有比O型球阀更好的使用效果和使用寿命。因特殊的双偏心设计,使阀门在开启或者关闭到很小的角度时(一般被设计为小于1.5°),阀芯与阀座就脱开(开)或贴合(关)运动,将阀芯与阀座的相对摩擦磨损降低到最低。此种结构设计不仅降低了阀门启闭所需的输出力矩,而且还可以适用于频繁、快速动作。从我公司为重庆钢铁生产的焦炉煤气切断工况下,使用的双偏心蝶阀的实际运行情况来看,连续使用4年,每年36万次动作不检修。
以下是相同工况下O型球阀与双偏心蝶阀检修的实物对比图。
注:
1、左图为系统检修时双偏心蝶阀的情况,阀门连续运行时间4年。
2、右图为系统检修时O型球阀的情况,阀门连续运行时间一年半。
从上图可知,双偏心蝶阀的密封面光洁如初,基本没有什么磨损和较明显的划痕存在,阀门还可以免修下继续使用。而O型球阀却存在很明显的,且较深的磨损痕迹,阀门必须维修后方可继续使用。从实际运行寿命来看,双偏心蝶阀的使用寿命是O型球阀的2.67倍。而且双偏心蝶阀具有体积小,重量轻等特点,相同口径下仅为O型球阀的40%的重量,便于安装、维护和检修。
为什么双偏心蝶阀具有比O型球阀更好的使用效果,而且还可以用作调节阀使用。分析其结构因素如下:
1、双偏心结构设计,使阀座与阀芯脱开运动。在启闭到很小的角度前,阀芯与阀座完全没有摩擦干涉,有效地保护了密封面的完整和光滑。只有在关闭到位的一个很小的角度下(小于1.5°),阀芯和阀座才有一个很小的相对接触滑动摩擦。此种结构设计将阀门的自身摩擦磨损降低至最低。阀门的使用寿命得到大大的提高。而O型球阀在整个启闭过程中阀芯与阀座一直贴合摩擦,阀门压差越大,摩擦力越大,结构设计使自身摩擦磨损非常严重。
2、双偏心蝶阀具有优化的启闭角度设计,阀门在关闭的一瞬间,阀芯旋转切入角度是球阀的2倍以上,有效的缓解了颗粒物对阀门的卡阻和摩擦磨损。所以偏心蝶阀在结晶、结焦工况下比球阀具有更好的使用效果。
3、双偏心蝶阀能够用作调节阀使用,是因为阀门在启闭后,阀座与阀芯完全脱开,没有中间半接触位置,不会造成阀座发生冷流现象。而O型球阀,因阀座与阀芯一直接触,如用作调节工况,存在阀芯与阀座的半接触位置。如果一直保持一个位置,阀座在机械压力作用下,容易发生冷流现象,造成阀座损坏。如果是软阀座,这种冷流现象更加明显。
双偏心蝶阀虽然从结构理论和实际使用上具有比O型球阀更加优异的使用效果和更大的使用范围。双偏心蝶阀结构设计就显得尤为重要,尤其是两个偏心值的取值和匹配关系是设计的核心。如果取值不合理或者匹配关系没有达到最优指标,都会使双偏心蝶阀的使用寿命及性能大打折扣。鉴于此,我公司与重庆理工大学合作,开发出一套专门性的双偏心蝶阀计算机辅助优化设计软件。此软件通过建立坐标体系下的运动方程,将阀芯运动轨迹和与阀座的接触角度等进行量化模拟分析,最终等出一套最优的偏心取值结果。理论模型及分析如下图所示:
通过此分析软件,我们可以找到在基础设计参数下的最优偏心取值和偏心匹配关系。而且还可以改变x,y,z和切入角度阀值来提高分析精度。值越小,精度越高,阀门的使用寿命和效果越好。
通过我公司多年的生产实践与阀门实际运用效果。我们发现,阀门的阀芯旋转切入角度与介质工况有着密切的联系。旋转切入角度越大,密封效果越好,但是也带来了输出力矩增大这一不利因素。在结晶与结晶需要频繁动作的工况场合,因具有颗粒物物质的影响,通常状态下切入角度以较大为宜。
结束语:我公司设计、生产的偏心蝶阀,从设计上抛弃传统设计思路,在设计观念上已经达到或超过国内同行水平。从实际使用效果来看,在结焦、结晶需要频繁动作的工况场合,真正做到了且超过了100万次寿命的切断阀门。