高參數(shù)氧氣管路閥門設計與研制

1、高參數(shù)氧氣管路閥門設計與研制高秉申1，吳越峰2，吳禮學2（1合肥通用機械研究院，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鍵設備之一，其性能的好壞直接影響著整套裝置的安全、可靠運行，影響著生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)。對高溫高壓氧氣管路和閥門進行分析研究、設計與研制，提高氧氣管路和閥門的性能，對大型裝置具有重要意義，對閥門行業(yè)的技術進步也有推動作用。關鍵詞關鍵詞：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、化工裝置中的關鍵設備之一。新工藝、新裝置的不斷出現(xiàn)，對氧氣閥的要求越來越嚴，氧氣閥的參數(shù)越來越高。本文所述的氧氣閥門設計參數(shù)是：公稱直徑：DN200，公稱壓力：PN100，設計溫度：DT=260℃，工作介質(zhì)：純氧

3、氣。高溫高壓氧氣介質(zhì)屬于易燃易爆危險品，高溫高壓氧氣管路和閥門屬于最高要求等級的設備，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火星。所以，防靜電性能是氧氣閥門穩(wěn)定運行的重要保證，防靜電措施包含在氧氣閥門設計、生產(chǎn)、檢驗、包裝運輸、倉儲等各個方面，其中設計方面包括流道的尺寸、形狀、內(nèi)表面情況，材料選擇，密封面設計，閥芯、閥桿防轉(zhuǎn)動結(jié)構，閥桿螺母防塵措施，閥門零部件加工，等

4、等，特別是對高溫高壓氧氣閥門，這些要求更為重要、更為嚴格，從結(jié)構設計、選材到加工都有嚴格要求。我國氧氣閥門的安全技術要求按國家標準GB169121997《氧氣及相關氣體安全技術規(guī)程》的規(guī)定，氧氣閥門的設計、制造和檢驗按機械行業(yè)標準JBT105302005《氧氣用截止閥》的規(guī)定，該標準規(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，設計溫度：DT≤150℃，工作介質(zhì)：純氧氣，超過這個參數(shù)范圍的氧氣閥門，目前國內(nèi)還沒

5、有標準依據(jù)。相關國家標準GB169121997《氧氣及相關氣體安全技術規(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閥座密封副設計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，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問題：（1）閥瓣關閉終點位置時密封面的接觸應力；（2）閥瓣長期處于關閉位置時密封副表面的擠壓應力；（

6、3）高壓高溫氧氣介質(zhì)高速流動時對密封面的沖蝕等。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，不能寬，同時又不能太窄，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球面結(jié)構，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，應適當減小密封面寬度，為了確定合理的密封面寬度，需要

7、計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，同時還需要留有一定的安全系數(shù)，使閥座密封副既要達到有效的密封比壓，同時又不能超過材料的許用應力。閥座密封副達到有效密封的條件是：qMFq［q］式中：bmbmdQZq)(14.3??qMF=(35PN)bm12=(3510)1=45q計算的實際比壓，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《實用閥門設計手冊》P663表314