偏(pian)心半(ban)球閥(fa)在(zai)水(shui)煤漿(jiang)工(gong)況(kuang)上(shang)的(de)應用(yong)與研究(jiu)

　　針對水(shui)煤漿(jiang)工(gong)況(kuang)條件(jian)下(xia)使(shi)用(yong)的偏(pian)心半(ban)球閥(fa)的(de)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)了(le)分析(xi)和(he)研究(jiu)，從偏(pian)心半(ban)球閥(fa)的(de)耐磨(mo)性(xing)、密(mi)封(feng)面結構(gou)及閥(fa)門(men)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)分析(xi)，闡述(shu)了(le)偏(pian)心半(ban)球閥(fa)密(mi)封(feng)面材料配(pei)對形式的(de)選(xuan)擇及機械加工(gong)工(gong)藝要求(qiu)。
 

　　壹(yi)、前(qian)言
 

　　水(shui)煤漿(jiang)是(shi)壹(yi)種新(xin)型的潔凈(jing)液體燃(ran)料，是潔凈(jing)煤(mei)技術的(de)重(zhong)要組成部(bu)分。自問(wen)世以(yi)來(lai)以(yi)其具(ju)有(you)的代油節(jie)能(neng)、高(gao)效燃燒和低(di)汙染等(deng)諸(zhu)多(duo)優點(dian)備受(shou)各國企(qi)業的青睞，但是(shi)水(shui)煤漿(jiang)在(zai)制(zhi)造前(qian)後(hou)具(ju)有(you)腐(fu)蝕(shi)性強、沖(chong)蝕強以(yi)及顆粒硬度高等(deng)特(te)點(dian)。我(wo)國的(de)水(shui)煤漿(jiang)技術已(yi)完(wan)成了(le)實驗(yan)室和工(gong)業(ye)性試(shi)驗(yan)階(jie)段(duan)，目前已在(zai)大(da)中型電(dian)站(zhan)鍋(guo)爐(lu)上(shang)成(cheng)功(gong)應用(yong)，並取(qu)得(de)了(le)比較(jiao)好(hao)的(de)經濟效益和社會效益。
 

　　二、水(shui)煤漿(jiang)系(xi)統中閥(fa)門(men)失(shi)效分析(xi)
 

　　由(you)於(yu)水(shui)煤漿(jiang)系(xi)統工(gong)況(kuang)條件(jian)比較(jiao)惡(e)劣(lie)，目前在(zai)水(shui)煤漿(jiang)系(xi)統使(shi)用(yong)的閥(fa)門(men)多(duo)以(yi)進(jin)口球閥(fa)居(ju)多(duo)，由(you)於(yu)球閥(fa)是(shi)由(you)旋塞閥(fa)演(yan)變而來(lai)的(de)，它的(de)啟閉件(jian)為壹(yi)個球體(ti)，利用(yong)球體(ti)繞閥(fa)桿的軸(zhou)線(xian)旋轉90°實現(xian)開啟和關閉的(de)目的，在(zai)開啟和關閉的(de)過(guo)程(cheng)中，閥(fa)球和(he)閥(fa)座密(mi)封(feng)面壹直(zhi)處於接觸狀態(tai)，在(zai)這種含(han)有(you)細(xi)粉顆粒的工(gong)作(zuo)介質中，密(mi)封(feng)副之間(jian)無法(fa)避(bi)免(mian)會有(you)顆粒物質進(jin)入(ru)，在(zai)頻繁啟閉時，密(mi)封(feng)副很可能(neng)會(hui)出(chu)現(xian)破壞現(xian)象，導致(zhi)密(mi)封(feng)失(shi)效，甚至(zhi)會出(chu)現(xian)閥(fa)球卡(ka)死(si)現(xian)象。但(dan)是這(zhe)種進(jin)口球閥(fa)昂(ang)貴(gui)，制(zhi)造周(zhou)期(qi)長(chang)，零(ling)配(pei)件(jian)供應(ying)不及時，維(wei)修(xiu)不(bu)方(fang)便(bian)，壹旦(dan)發(fa)生(sheng)故障(zhang)，可能(neng)會(hui)造成(cheng)系(xi)統停車。根(gen)據(ju)工(gong)況(kuang)要求(qiu)和(he)降(jiang)低(di)客(ke)戶(hu)運行(xing)成本，研制(zhi)出(chu)了(le)管(guan)線輸(shu)送(song)水(shui)煤漿(jiang)系(xi)統工(gong)況(kuang)下(xia)使(shi)用(yong)的偏(pian)心半(ban)球閥(fa)。
 

　　三(san)、偏(pian)心半(ban)球閥(fa)結(jie)構(gou)特(te)點(dian)及工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)
 

　　1、結構(gou)特(te)點(dian)
 

　　根(gen)據(ju)水(shui)煤漿(jiang)工(gong)況(kuang)條件(jian)，適(shi)用(yong)於有(you)腐(fu)蝕(shi)性、顆粒硬度高工(gong)況(kuang)的新(xin)型硬密(mi)封(feng)偏(pian)心半(ban)球閥(fa)具(ju)有(you)很多(duo)特點(dian)。
 

　　(1)耐腐(fu)蝕(shi)
 

　　能(neng)滿足石(shi)油化工(gong)等(deng)行(xing)業對腐(fu)蝕(shi)性能(neng)的(de)特殊要求(qiu)。
 

　　(2)雙(shuang)向密(mi)封(feng)
 

　　能(neng)保(bao)證閥(fa)門(men)的(de)雙(shuang)向密(mi)封(feng)，使(shi)閥(fa)門(men)的(de)密(mi)封(feng)性能(neng)提(ti)高，保(bao)證介質逆(ni)向流(liu)動的密(mi)封(feng)性能(neng)，為(wei)防止水(shui)煤漿(jiang)倒(dao)流(liu)提供安全保(bao)障，同時為(wei)在(zai)線搶(qiang)修(xiu)提(ti)供可靠的保(bao)障。
 

　　(3)清洗(xi)方(fang)便(bian)
 

　　由(you)於(yu)水(shui)煤漿(jiang)是(shi)壹(yi)種分別(bie)由(you)質量分數(shu)為不(bu)到(dao)70%的(de)煤粉、30%的水(shui)分以(yi)及另加(jia)不到(dao)1%的(de)化(hua)學(xue)添加劑(分散劑和穩定(ding)劑)制(zhi)備成(cheng)的(de)煤(mei)基(ji)液態(tai)燃料。在(zai)系(xi)統檢(jian)修(xiu)停車時，停留在(zai)閥(fa)門(men)和(he)管(guan)道(dao)內(nei)的煤(mei)漿介質，極(ji)易(yi)沈積煤(mei)粉顆粒，這樣(yang)會導致(zhi)閥(fa)門(men)開(kai)車時，無法正(zheng)常(chang)打開(kai)。因(yin)此(ci)在(zai)閥(fa)體(ti)上(shang)設有(you)清洗(xi)口和排(pai)汙口，此(ci)種結(jie)構(gou)設計對沖(chong)洗(xi)閥(fa)門(men)防(fang)止(zhi)啟閉卡死(si)起(qi)到至(zhi)關重(zhong)要的(de)作(zuo)用(yong)。
 

　　(4)耐沖(chong)蝕
 

　　在(zai)密(mi)封(feng)副上(shang)不(bu)僅堆焊了(le)具(ju)有(you)耐蝕性(xing)、耐高溫(wen)、耐磨(mo)性(xing)能(neng)好(hao)的鈷基(ji)合金，密(mi)封(feng)面堆焊厚(hou)度t≥3mm，硬度≥55HRC，而且還(hai)在(zai)閥(fa)腔(qiang)過(guo)流(liu)面上(shang)噴塗(tu)高耐磨(mo)性(xing)的WC，使(shi)得(de)密(mi)封(feng)副和閥(fa)門(men)過(guo)流(liu)表(biao)面硬度≥65HRC，這樣(yang)使(shi)得(de)閥(fa)門(men)具(ju)有(you)更好的(de)耐磨(mo)性(xing)和耐沖(chong)刷性能(neng)。偏(pian)心半(ban)球閥(fa)(見(jian)圖(tu)1)在(zai)全開(kai)位(wei)置(zhi)具(ju)有(you)低(di)流阻(zu)，流(liu)阻(zu)系(xi)數幾(ji)乎(hu)為零(ling)。
 

圖1 偏(pian)心半(ban)球閥(fa)三(san)維圖
 

　　采(cai)用(yong)Ansys有(you)限元(yuan)分析(xi)軟(ruan)件(jian)，對半(ban)球閥(fa)開(kai)度為100%時進(jin)行(xing)了(le)流體域(yu)的(de)模(mo)擬(ni)分析(xi)，如(ru)圖2所(suo)示(shi)，最(zui)高速(su)出(chu)現(xian)在(zai)進(jin)口處紅(hong)色部(bu)分，整(zheng)體流(liu)道(dao)速度分布(bu)梯(ti)度較(jiao)小(xiao)，幾(ji)乎(hu)維持(chi)在(zai)中間區域，圖(tu)中數值(zhi)與對應顏色比(bi)較(jiao)得(de)出(chu)過流比較(jiao)順(shun)暢(chang)，流(liu)速分布(bu)較(jiao)均(jun)勻，整(zheng)個流態(tai)比較(jiao)平(ping)穩，上(shang)下(xia)兩側(ce)幾(ji)乎(hu)成對稱(cheng)態(tai)勢，整(zheng)個流道(dao)內(nei)流速(su)無明(ming)顯增(zeng)加(jia)，壓(ya)力局部(bu)損失(shi)明(ming)顯減(jian)小(xiao)。流(liu)場(chang)的(de)最(zui)高流(liu)速沒(mei)有(you)出(chu)現(xian)在(zai)閥(fa)座密(mi)封(feng)面處。閥(fa)瓣(ban)密(mi)封(feng)面處介質流速很低(di)，這樣(yang)閥(fa)瓣(ban)的磨(mo)損(sun)較(jiao)小(xiao)，如(ru)果結合壓力分布(bu)圖分析(xi)，局(ju)部(bu)壓力梯(ti)度明(ming)顯減(jian)少(shao)。這(zhe)種(zhong)情況下(xia)流阻(zu)系(xi)數幾(ji)乎(hu)為零(ling)，便(bian)能(neng)很(hen)好地降(jiang)低(di)能(neng)耗(hao)。
 

　　2、工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)
 

　　偏(pian)心半(ban)球閥(fa)的(de)閥(fa)體(ti)和(he)閥(fa)芯回轉中心(即(ji)閥(fa)桿軸線(xian))與(yu)閥(fa)芯的密(mi)封(feng)球面(mian)的幾(ji)何(he)中心偏(pian)置壹個徑向尺(chi)寸e(見(jian)圖3)，還(hai)與閥(fa)座密(mi)封(feng)面在(zai)閥(fa)體(ti)通道(dao)軸線(xian)上(shang)有(you)個偏(pian)置尺(chi)寸，偏(pian)心半(ban)球閥(fa)依(yi)靠兩個偏(pian)心實(shi)現(xian)自鎖(suo)關閉，偏(pian)心的(de)合理(li)選配(pei)使(shi)得(de)自鎖(suo)角(jiao)小(xiao)於摩(mo)擦角(jiao)，自鎖(suo)角(jiao)選(xuan)得(de)太(tai)小關(guan)閉(bi)容(rong)易(yi)，開啟特困難，角(jiao)度選大(da)了(le)，雖然開(kai)啟力小，但(dan)關(guan)閉力矩迅猛增(zeng)加(jia)，經試(shi)驗(yan)臺(tai)的反復試(shi)驗(yan)，確(que)定(ding)兩個搭配(pei)合理(li)的偏(pian)心量至(zhi)關重(zhong)要，可靠的自鎖(suo)性能(neng)確(que)保(bao)其密(mi)封(feng)嚴(yan)密(mi)。這(zhe)是半(ban)球閥(fa)的(de)核心技術，從結(jie)構(gou)原(yuan)理(li)通過(guo)制(zhi)造手段(duan)來(lai)實(shi)現(xian)最(zui)佳密(mi)封(feng)效果。
 

　　四、密(mi)封(feng)面材料配(pei)對和加(jia)工(gong)工(gong)藝
 

　　密(mi)封(feng)副材料的配(pei)對的選(xuan)擇直(zhi)接關系(xi)到閥(fa)門(men)的(de)性(xing)能(neng)和(he)使(shi)用(yong)壽命(ming)，根(gen)據(ju)機械加工(gong)工(gong)藝和(he)熱(re)處理(li)條件(jian)。選擇閥(fa)瓣(ban)表(biao)面噴塗(tu)WC和閥(fa)座密(mi)封(feng)面堆焊司太(tai)立(li)合金的形式比(bi)較(jiao)理(li)想(xiang)。這種(zhong)配(pei)對可以(yi)實(shi)現(xian)閥(fa)瓣(ban)的密(mi)封(feng)面的硬度大(da)於閥(fa)座處的(de)硬度，能(neng)滿足高溫(wen)高壓(ya)和頻(pin)繁開啟的應用(yong)場合。由(you)於(yu)閥(fa)座密(mi)封(feng)面處堆焊司太(tai)立(li)較(jiao)厚(hou)，抗咬(yao)合性能(neng)較(jiao)好(hao)。
 

　　零(ling)件(jian)的加(jia)工(gong)精(jing)度對密(mi)封(feng)可靠性的(de)提高(gao)起(qi)到關(guan)鍵(jian)性(xing)作用(yong)，尤(you)其是對閥(fa)瓣(ban)和閥(fa)座的加(jia)工(gong)顯得(de)更加重(zhong)要。閥(fa)瓣(ban)密(mi)封(feng)面處噴塗(tu)WC後(hou)需(xu)要有(you)專用(yong)的研磨(mo)機磨(mo)削(xue)加工(gong)，閥(fa)座堆焊後(hou)采用(yong)數控(kong)機床(chuang)加(jia)工(gong)成(cheng)與閥(fa)瓣(ban)相同的SR值(zhi)的圓(yuan)弧曲(qu)面。當(dang)閥(fa)瓣(ban)和閥(fa)座密(mi)封(feng)面達到(dao)壹定(ding)精度時，兩者進(jin)行(xing)配(pei)對研磨(mo)。
 

　　五(wu)、結語
 

　　上(shang)裝(zhuang)式偏(pian)心半(ban)球閥(fa)的(de)密(mi)封(feng)性能(neng)、經濟性(xing)能(neng)和(he)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)性能(neng)與(yu)球閥(fa)相比(bi)較(jiao)，*性(xing)已(yi)顯得(de)十分突(tu)出(chu)。其整體結構(gou)緊(jin)湊，可以(yi)在(zai)線維修(xiu)，閥(fa)瓣(ban)與閥(fa)座使(shi)用(yong)密(mi)封(feng)性好、密(mi)封(feng)壓力大(da)。密(mi)封(feng)面間磨(mo)損(sun)小，使(shi)用(yong)壽命(ming)長(chang)，氣(qi)動或電(dian)動執行(xing)機構(gou)運動靈活(huo)，易(yi)於實(shi)現(xian)遠程(cheng)控制(zhi)和自動化(可直(zhi)接進(jin)入(ru)DCS控制(zhi)系(xi)統)，工(gong)作(zuo)可靠，大(da)大(da)降低(di)現(xian)場的(de)勞動強度。