磁传动技术在阀门制造中的应用

    1 引言

    我国的天然气生产正值快速发展时期，应用范围不断扩大，炼油厂、化工厂也在不断扩建，其输送气体、液体的管线需要大量各种阀门。特别是上述产业多是输送易燃、易爆或有毒的气体、液体，需要阀门绝对无渗漏才能保证安全。对于传统阀门，阀杆与安装在阀盖内的填料之间易产生介质渗漏，因此会给安全生产带来很大的危害。"磁耦合截止阀"出现后，较有效的解决了阀门的渗漏问题，但仍然存在不足之处。如：结构较复杂，又不甚合理，加工难度大，而且仍然容易造成阀杆与阀瓣、阀瓣与阀孔之间密封面的磨损，影响使用寿命。

    笔者将磁传动技术应用在阀门制造中，为上述产业提供一种结构简单，开关灵活，使用寿命长的新型磁耦合无渗漏阀门，为企业的安全生产提供可靠保证。

    2 关键技术

    2.1 磁传动技术

    磁传动技术是彻底解决密封问题的唯一途径，它根据磁力耦合器的结构原理，无接触的传递转矩，即在内外磁体之间增加一个隔离套，将输送介质与外界完全隔开，从而达到绝对密封无渗漏的目的。

    将磁传动技术引用到阀门中来。使阀门开关所需要的力和力矩通过磁隔离传动方式从外部传递给内部。由于这种传递方式的内部和外部是完全隔离的，因此可以彻底解决以往阀门的渗漏问题。

    2.2 随动开关机构

    对现有阀门的开关机构加以改造，充分利用管线传送介质的压力，采用随动开关机构，用以提高阀门开关的灵活性和可靠性。

    2.3 转动转变为平动

    将阀杆的转动转变为平动，减少密封面的磨损，延长阀门的使用寿命。

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    3 技术方案

    3.1 基本结构

    该新型无渗漏阀门主要包括：阀体、安装在阀体内的阀座、阀瓣、阀杆及阀杆套、通过磁耦合与阀杆相联的手轮等部件。其结构外形就相当一个两端装有法兰的圆筒，圆筒外套有手轮。与常规阀门相比较，新型磁耦合无渗漏阀门有以下结构特征：

    3.1.1 阀体是完整的封闭体，阀座安装在阀体内的一端，阀座侧面设有介质通孔。

    3.1.2 阀杆在靠近阀座端，具有泄压孔，另一端安装有扶正片，阀杆相对阀瓣可在轴向上移动1-10mm距离，阀杆和阀瓣分别装有密封件。

    3.1.3 阀杆套套装在阀杆上，通过螺纹与阀瓣的封堵相联接，磁块支架固定在阀杆套上，内磁块装在其上的磁块槽内。

    3.1.4 手轮和支架连接成一体，支架套装在阀体外面，外磁块装在手轮支架的磁块槽内。

    基本结构如图1所示。

1.法兰 2.扶正片 3.阀杆套 4.阀杆 5.内磁体 6.外磁体 7.阀瓣 8.泄油孔 9.阀体 10.介质通孔 11.阀座 12.手轮

图1 新型磁耦合无渗漏阀门基本结构示意图

    运用磁传动技术研制的新型磁耦合无渗漏阀门，其阀体是一个完整的密封体，其中密封件基本不产生磨损，因此使用寿命长且无渗漏，为安全生产提供可靠保证。

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    3.2 材料选择

    磁块：NdFeB永磁体；

    阀体：非磁性材料制作，如无磁不锈钢0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti；

    磁块槽：非磁性材料制作，如无磁不锈钢0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti；

    阀杆：QA19-2、HPb59-1-1。

    4 技术指标

    场强峰值：≥5000Gs；

    磁场梯度：≥3000Gs/cm；

    工作温度：-30～150℃。

    5 现场试验结果

    样机在中国石油华北油田公司进行了现场试验，结果表明：

    5.1 阀体是一个完整的封闭体，通过磁耦合实现阀门的开启和关闭，结构更为简单合理，不会在阀体上产生介质渗漏。

    5.2 采用了阀杆套和阀杆两体的套装结构，使杆体只作直线移动，有效的减轻了阀杆与阀瓣、阀瓣与阀座间密封件的磨损，延长了阀门的使用寿命。

    5.3 由于具有泄压机构，阀门开、关灵活。

    6 结论

    6.1 将磁传动技术应用到阀门制造领域后，将极大的提高输送气、液管线的安全可靠性，确保在阀门这一环节绝对没有渗漏，这对输送易燃易爆或有毒的气液管线来讲，安全生产得到保证，对环境大气也减少污染，因此社会效益显著。

    6.2 当前输送气液管道的截止阀门价格较高，新型无渗漏阀门的使用寿命明显提高，较以往截止阀门相比节省了大量设备购置费和维护资金。