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蝶阀安装方向以及旁通阀的选型

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蝶阀安装方向以及旁通阀的选型_第1页
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供热管道上有很多大口径阀门相对于小口径阀门而言,大口径 阀门密封面的密封线路长、密封面积大,因此,在使用条件相同的情 况下,大口径阀门更容易泄漏为了使阀门的密封性能更好而且更耐用,阀门的制造商在阀门的 制造上做了很多研究或改进,例如提高密封面材料的硬度和耐磨性, 蝶阀采用多层硬密封等,但由于大口径阀门的选型设计与保护不当, 高质量大口径阀门的使用寿命仍然较短我们根据理论分析和实践证 明,采用合理的选型设计与保护措施,可以在很大程度上延长大口径 阀门的使用寿命2大口径阀门易摆坏的原因阀门在出厂前都要做水压试验,保证阀门的承压能力及零泄漏而且制造商对各种阀门要做数百次启闭实验,保证数百次启闭操作后 仍为零泄漏而大口径阀门一旦用在供热管道上,大多数启闭几次后 就会发生泄漏现象为什么数百次启闭实验不泄漏,而在供热管道上 启闭几次就会泄漏呢?其原因是数百次启闭实验是在阀门两侧无压差 的条件下进行的,阀门在供热管道启闭过程中其两侧往往存在较大的 压差为了减小操作力矩,大口径阀门大多采用蜗轮蜗杆变速机构, 启闭的操作过程耗时较长,在阀门带压开启过程的初期或带压关闭过 程的末期,介质的流通截面积较小,阀门前后的压差较大,介质通过 阀门密封面的缝隙时流速很高。

我们很容易注意到阀门带压开启过程 的初期或带压关闭过程的末期介质通过阀门缝隙时发出刺耳的啸叫 声,在理论或实践上都容易证明介质通过阀门缝隙时的流速很高介 质分子和介质中含有的杂质微粒高速冲刷阀门密封面,造成密封面破 坏由于小口径阀门的关闭或开启过程用时较短,介质冲刷密封面的 时间较短,因此小口径阀门的密封面不易损坏大口径阀门不仅关闭 或开启用时较长,开启或关闭过程中介质对密封面冲刷时间较长,而 且大口径阀门密封面的面积大,密封面稍微遭到破坏,就容易形成较 大的泄漏量3供热管道常用大口径阀门的种类及选型供热管道上常用的大口径阀门有金属硬密封蝶阀、闸阀、截止阀, 通常DN 200mm及以下口径的阀门宜采用截止阀,DN 250〜600mm 口 径宜采用闸阀,DN 700mm及以上口径宜采用多层金属硬密封蝶阀 对于0.6MPa以下的供热管道,截止阀的口径可用到DN 400mm这是 由于对于同等口径的阀门,截止阀的密封面积最大,密封面积越大, 阀门就越耐用,因此尽可能采用截止阀但截止阀的缺点是作用在阀 瓣上的压力p所产生的力直接作用在阀杆的轴向上(见图1),阀门的 口径越大,作用在阀杆轴向上的推力越大,因此,截止阀的口径不宜 过大。

市场上也没有很大口径的截止阀闸阀密封面的面积比截止阀略小,作用在阀瓣上的介质压力由密 封面承受由于作用在阀瓣上的介质压力不作用在阀杆上,因此,电 厂的高压阀门通常都是闸阀由于闸阀在开启状态时阀瓣提升到阀瓣 箱(见图2)内,阀瓣箱的存在造成闸阀的体积和重量较大,与蝶阀相 比,闸阀的制造成本较高因此,在供热管道上DN 700mm以上口径 的阀门通常采用蝶阀此外,由于作用在闸阀阀瓣上的介质压力直接 传递到密封面上,造成闸阀带压开启或关闭时产生较大的摩擦阻力, 闸阀的口径越大、压力越高,其摩擦阻力越大,因此,CJJ 34—2010 《城镇供热管网设计规范》第8. 5. 9条要求“工作压力大于或等于1.6MPa且公称直径大于或等于500mm的管道上的闸阀应安装旁通 阀”,通过开启旁通阀降低闸阀两侧压力差,其日的是为了减小闸阀 的操作力矩蝶阀密封面的面积很小,基本可以理解为线密封,多层密封即多 条线密封蝶阀的体积小、重量轻、制造成本低,因此,DN 700mm 及以上口径的阀门蝶阀居多由于介质作用在蝶阀阀瓣上的压力直接 作用在阀杆的径向上,对阀杆造成较大的径向剪切应力,因此,蝶阀 的使用压力范围不宜超过2.5MPa。

此外,蝶阀的密封面积很小,密 封面最容易损坏CJJ 34—2010第8. 5. 3条要求“热力网的关断阀和分段阀均应 采用双向密封阀门”日前的双向密封阀门有球阀、橡胶密封蝶阀、 闸阀等球阀一般公称直径小于300mm,由于橡胶的强度较低,橡胶 密封蝶阀不适合供热主管网,因此,日前适用于供热管网较大口径的 双向密封阀门只有闸阀适合供热管网特大口径(DN 800mm以上)闸 阀的体积大、重量重,通常特大口径阀门不宜选择闸阀,因此,特大 口径供热管道上采用单个双向密封阀门是不现实的4蒸汽管道大口径阀门选型与保护蒸汽管道的启动需要有一个暖管过程CJJ 34—2010第8. 5. 10 条要求“蒸汽管道启动暖管需控制流量时,管道阀门应装设口径较小 的旁通阀作为控制阀门”这是由于主阀口径较大时,若暖管过程使 用主阀小开度暖管,高速蒸汽通过主阀小开度的缝隙,蒸汽分子或管 道内的其他微小杂质颗粒冲刷密封面,使密封面遭到破坏CJJ 34 —2010要求蒸汽管道启动暖管需控制流量时管道阀门应装设口径较 小的旁通阀作为控制阀门无疑是正确的,因为这样做可以保护大口径 主阀但是还应该注意小口径旁通阀的时径和阀门类型的合理选择, 根据我们的实践经验,小口径旁通阀的口径应按主阀口径的1/10选 取,但最小不应小于DN 50mm。

而且小口径旁通阀应设置两个(见图 3),一个作为暖管时的控制阀,另一个作为旁通管的关断阀,这两个 小口径阀门均应选择截止阀这是因为蒸汽暖管时间较长,有时候控 制阀暖管时的开度仍然较小,仍然有较大可能因高速蒸汽通过控制阀 小开度的缝隙时将控制阀的密封面破坏,如果不再设置一个旁通关断 阀,一旦暖管控制阀的密封面被破坏,主阀的关闭将起不到关断管路 的作用膏通美断间 腿仲控制网分皿凌向 M /—— ! 」珈图3蒸汽管道阀门设置日前我国的蒸汽管网一般为枝状管网,蒸汽管道上的阀门为单向 承压,单向承压的阀门选择单向密封即可,没有必要选择双向密封阀 门在可能的情况下,蒸汽管道暖管启动后,尽可能待管道阀后蒸汽 压力达到阀前压力时再开启大口径主阀,这样可以保证大口径阀门开 启过程中前后无压差,大口径阀门的密封面可得到有效的保护如果 蒸汽压力较高(1.0MPa或以上)且无法做到利用旁通阀使阀后压力达 到或接近阀前压力时开启主阀,为保护大口径主阀的密封面,可采取 双主阀的布置方法(见图4)旁通心断向暖管抻制捌 #匾流闭 K 气 主关股睥 农美嘶阀圈4蒸汽管道双主阀布置图4中,在4个阀门全部为关闭状态时,管道带压开启的操作顺 序为:开启旁通关断阀T开启旁通控制阀T开启主关断阀T开启次关 断阀。

这种操作次序可以保护主关断阀和旁通关断阀的密封面免遭损 坏,而暖管控制阀和次关断阀成为保护前者的牺牲品,其道理是:我 们假定暖管控制阀和次关断阀的密封面已经损坏,但密封面损坏的阀 门在关闭状态下也只不过存在较小的缝隙,与旁通管的过流截面相 比,其缝隙的过流通道很小第一步开启小口径旁通关断阀的过程较 快,由于暖管控制阀和次关断阀密封面有缝隙,开启旁通关闭阀的初 期过程其阀门两侧有较大的压差,但压差很快就基本消失了,旁通关 闭阀的密封面不容易损坏第二步开启旁通控制阀后,在存在很小的 缝隙过流断面的次关断阀关闭、相对于缝隙过流断面较大的旁通管畅 通的状态下,主关断阀两侧的压差很小或基本无压差第三步在压差 极小的情况下开启主关断阀时其密封面不容易损坏第四步开启作为 牺牲品的次关断阀这样使旁通关断阀和主关断阀长期处于良好状 态,可以保证起到可靠的关断作用而作为牺牲品的另外两个阀门长 期处于允许有缝隙泄漏的状态下使用管道带压关闭的操作顺序为:关闭次关断阀T关闭主关断阀T关 闭旁通控制阀T关闭旁通关断阀,其道理不再赘述5热水管道大口径阀门选型与保护目前我国大城市有很多大口径高温水供热管道,如河北三河电厂 向北京市区供热的供热管道公称直径为1400mm。

热水供热管道不仅 有很多大口径管道,而且热水供热管道用于多热源联网供热的情况也 很多多热源联网供热的热水供热管道与枝状蒸汽管道不同,确实需 要按照CJJ 34—2010第8. 5. 3条采用双向密封阀门然而,目前 可以用于供热管道较大口径双向密封阀门只有闸阀,而特大口径阀门 没有闸阀另一方面,由于闸阀的体积大、阀杆长,占用竖向空间比 蝶阀大很多,地下敷设大口径供热管道很多情况下没有足够的竖向空 间安装闸阀经研究,如图5所示采用4个单向密封的大口径蝶阀,达到双向 密封的目的,而且采取保护措施,可以使大口径蝶阀长期处于良好工 作状态夕荷闸阀 林"浦H M- /I 2 3 4图5采用4个单向密封的大口徒蝶阀实现双向密封对于压力和温度相对较高的供热管道,日前可靠性比较好的大口 径蝶阀是金属多层硬密封蝶阀,单向承压、单向密封图5中大口径 蝶阀1、3为同一密封方向,大口径蝶阀2、4为同一密封方向小口 径旁通管选择双向密封闸阀,小口径旁通阀的口径一般按主阀口径的 1/10选取,且不小于DN 50mm按照图5, 5个阀门处于全开状态, 高压在左侧时关断的顺序为:关闭蝶阀3t关闭蝶阀1t关闭旁通闸 阀,即此处的管道被关断;5个阀门处于全开状态,高压在右侧时关 断的顺序为:关闭蝶阀4t关闭蝶阀2t关闭旁通闸阀,即此处的管 道被关断。

在图5中,蝶阀3、4是保护蝶阀1、2免遭破坏的牺牲品 图5管道在关闭状态下的开启顺序不再赘述6结语从CJJ 34—2010第8. 5. 9条要求“工作压力大于或等于1.6MPa 且公称直径大于或等于500mm的管道上的闸阀应安装旁通阀”这一条 文来看,似乎DN 500mm及以上口径的阀门应属于大口径阀门,这种 认识不为错但是,阀门口径的大小是相对而言,相对于DN 50mm的 阀门,DN 300mm也应属于大口径阀门因此,我们认为,对某一阀 门是否按大口径阀门采取保护措施,应根据具体情况确定只要我们 弄清楚了阀门内部结构、密封原理、密封面损坏的原因、可以采取的 基本保护措施,在实践中就可以利用口径相对小的阀门保护口径相对 大的阀门据我们所知,目前我国供热管道上DN 500mm以上的大口径阀门能 够起到理想关断作用的产品不多造成这种现状的原因有阀门质量问 题,更多的原因是带压关闭或开启过程中密封面遭到介质高速冲刷而 破坏更换大口径阀门造成的经济损失或给管理者带来的麻烦有日共 睹在希望阀门制造商制造出更高质量的大口径阀门的同时,也希望 我们的供热管道设计者或管理者做好阀门选型与保护供热管道在可能的情况下,蒸汽管道暖管启动后,尽可能待管道 阀后蒸汽压力达到阀前压力时再开启大口径主阀,这样可以保证大口 径阀门开启过程中前后无压差,大口径阀门的密封面可得到有效的保 护。

如果蒸汽压力较高(1.0MPa或以上)且无法做到利用旁通阀使阀 后压力达到或接近阀前压力时开启主阀,为保护大口径主阀的密封 面,可采取双主阀的布置方法(见图1)旁通断阿睡代控制阀 仓质流向 主美戚睥 秋夫斯网圈4蒸汽管道双主阀布置是最佳承压方向,而不是介质流向蝶阀阀体上标注的箭头方向表示阀门的承压方向,通常被安装公司作为介质流向 标记错误安装引发管路事故;所谓承压方向,指的是此阀门应用于管路工况后的关闭状态下,阀体箭头方向为 最佳承受压力的方向,如若错误安装,则可能出现阀门关闭不严的故障现象发生; 带有标注箭头的蝶阀在管路的不能位置,其箭头的方向与介质流向均是不一样 的,如在泵房内水泵的出水端,则阀体的箭头与介质流向是相反的,如在水泵的 入水端,则箭头与介质流向是一致的,如安装于主管路上的,则箭头一般顺应介 质流向,等等,具体视工况及位置而定……希望上述回答能有助予你。

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