高參數(shù)氧氣管路閥門設(shè)計(jì)與研制

1、高參數(shù)氧氣管路閥門設(shè)計(jì)與研制高秉申1，吳越峰2，吳禮學(xué)2（1合肥通用機(jī)械研究院，合肥230031；2東華工程科技股份有限公司，合肥230024）摘要：摘要：在大型石化裝置、化工裝置中高溫高壓氧氣管路和閥門是關(guān)鍵設(shè)備之一，其性能的好壞直接影響著整套裝置的安全、可靠運(yùn)行，影響著生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)。對(duì)高溫高壓氧氣管路和閥門進(jìn)行分析研究、設(shè)計(jì)與研制，提高氧氣管路和閥門的性能，對(duì)大型裝置具有重要意義，對(duì)閥門行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步也有推動(dòng)作用。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：氧

2、氣管路；純氧氣；閥門；防靜電性能1、概述、概述隨著工業(yè)現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，大型石化裝置、化工裝置的參數(shù)在不斷提高，高溫高壓氧氣閥門的參數(shù)范圍也在不斷提高，氧氣閥門的需求量和需求范圍也在不斷擴(kuò)大，高溫高壓氧氣閥門已成為大型石化裝置、化工裝置中的關(guān)鍵設(shè)備之一。新工藝、新裝置的不斷出現(xiàn)，對(duì)氧氣閥的要求越來越嚴(yán)，氧氣閥的參數(shù)越來越高。本文所述的氧氣閥門設(shè)計(jì)參數(shù)是：公稱直徑：DN200，公稱壓力：PN100，設(shè)計(jì)溫度：DT=260℃，工作介質(zhì)：純氧

3、氣。高溫高壓氧氣介質(zhì)屬于易燃易爆危險(xiǎn)品，高溫高壓氧氣管路和閥門屬于最高要求等級(jí)的設(shè)備，氧氣與其他介質(zhì)的根本區(qū)別在于，氧氣是助燃劑，氧氣燃燒不需要任何其它助燃劑；特別是高溫高壓氧氣不能遇到任何一點(diǎn)火星。所以，防靜電性能是氧氣閥門穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，防靜電措施包含在氧氣閥門設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、包裝運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)等各個(gè)方面，其中設(shè)計(jì)方面包括流道的尺寸、形狀、內(nèi)表面情況，材料選擇，密封面設(shè)計(jì)，閥芯、閥桿防轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，閥桿螺母防塵措施，閥門零部件加工，等

4、等，特別是對(duì)高溫高壓氧氣閥門，這些要求更為重要、更為嚴(yán)格，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材到加工都有嚴(yán)格要求。我國(guó)氧氣閥門的安全技術(shù)要求按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB169121997《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，氧氣閥門的設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)按機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JBT105302005《氧氣用截止閥》的規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氧氣閥門參數(shù)范圍是：公稱直徑：DN≤150，公稱壓力：PN≤40，設(shè)計(jì)溫度：DT≤150℃，工作介質(zhì)：純氧氣，超過這個(gè)參數(shù)范圍的氧氣閥門，目前國(guó)內(nèi)還沒

5、有標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB169121997《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》中8.5氧氣閥門選用一節(jié)所指的工作壓力，是指在常溫2閥座密封副設(shè)計(jì)是保證閥門安全正常工作的最重要一環(huán)，氧氣介質(zhì)滲透能力很強(qiáng)，要保證氧氣閥閥座密封副有效可靠的密封，需要采取一系列的措施。通過減小密封面寬度來增大密封比壓是主要措施之一。然而，減少密封面寬度需要考慮幾個(gè)問題：（1）閥瓣關(guān)閉終點(diǎn)位置時(shí)密封面的接觸應(yīng)力；（2）閥瓣長(zhǎng)期處于關(guān)閉位置時(shí)密封副表面的擠壓應(yīng)力；（

6、3）高壓高溫氧氣介質(zhì)高速流動(dòng)時(shí)對(duì)密封面的沖蝕等。因此，氧氣閥閥座密封副要采用具有足夠硬度、而且韌性足夠好的材料。閥座密封副的寬度要適當(dāng)，不能寬，同時(shí)又不能太窄，在密封副比較窄的情況下，保證閥座密封副的密封性能，所以閥座密封副采用錐面對(duì)球面結(jié)構(gòu)，即閥座密封面是圓錐形面，閥瓣密封面是球形面，這樣既容易對(duì)中位置，又能保證閥座密封副的密封比壓。綜上所述，為了保證閥座密封副的密封性和工作穩(wěn)定性，應(yīng)適當(dāng)減小密封面寬度，為了確定合理的密封面寬度，需要

7、計(jì)算出能夠承受密封比需的力和介質(zhì)作用力總和所需的最小密封面寬度，同時(shí)還需要留有一定的安全系數(shù)，使閥座密封副既要達(dá)到有效的密封比壓，同時(shí)又不能超過材料的許用應(yīng)力。閥座密封副達(dá)到有效密封的條件是：qMFq［q］式中：bmbmdQZq)(14.3??qMF=(35PN)bm12=(3510)1=45q計(jì)算的實(shí)際比壓，MpaQz密封面上作用力總和qMF密封必需的比壓Mpa［q］閥座密封面材料的許用比壓Mpa查《實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》P663表314