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调节阀从曲流式到轴流式的进化

2023-3-31 23:36| 发布者: 永一阀门| 查看: 160| 评论: 0

中国调节阀技术水平经过近数十年的引进、创新与发展,有了长足的提高,但同国外先进技术水平相比尚有很大的差异,重点是高温、压力、大孔径调控阀容易产生卡塞、振荡、噪音大、驱动扭矩过大、安全性较低、应用时期短、密封填料容易泄漏等问题。同时,在基础理论研发和结构技术创新上还没有赶上现代产业发展的要求。而轴流式调节阀则是一个全新结构的调节阀,其吸收了传统曲流式调节阀的技术优势,将阀芯套和阀芯在阀体内室中顺向道安装,流体在使用调节阀的整个过程中流动方位基本不进行变化,而是顺管路的轴向方位流淌,这样一来就能够减少流道流阻,从而提高了阀门的通行能力。下面结合天然气站场所用的调节阀从曲流式变为轴流式的改进,从结构特点、工作原理、性能分析等几方面浅析轴流式与曲流式调节阀的区别以及各自优势

结构特点分析对比

目前仙人渡接收站内含两家下游分输撬,分别为老河口中燃及谷城华润,老河口中燃技改后使用的为轴流式流量调节阀,谷城华润使用的仍然为曲流式流量调节阀。在结构上,轴流式和曲流型流量调节阀都能够进行气体天然气在管路中的调整,但构造上曲流型调节阀的整体流动能力受球形阀体的Z形流道构造制约而无法提高,其原因主要是介质在气体流道内经多次的流动变化,容易产生漩涡,相互冲击,耗费大量动能。同时当孔径大于DN400时,调节阀门的行程过长,调整灵敏度下降,整个结构笨重,驱动力也过大。而轴流式调节阀则改善了曲流型调节阀门(图1)的总体流动构造,使介质在阀门内以轴向的顺环形流道流动,流体在阀门内的流动变化极小,动能损失也较小。整体铸造圆筒结构更加符合了承压容器的受力特点,且承压特性良好。其阀体流道式顺管路中介质流动设计,同时还在阀体内腔中设有流线锥形导流罩,以引导流线的速度和流动,使管路中流线分布均衡,压力均匀。


在节流部件上曲流式调节阀的调节部件垂直于管道,气体在阀门内部为Z字形流向,经调节后的气体汇集与阀门出口一侧流出,天然气输送中流阻稍大,振动和噪声偏大,口径越大越明显。而轴流式调节阀则参考于曲流式调节阀的套筒构造,不同之处在于轴流式调节阀流入装置后,使阀芯沿阀套内轴向运动,阀芯设计为气压均衡型构造,抵消了由节流口内前后向不同气压所造成的不平衡力,并以此解决了曲流型调节阀孔径小,差异压力小的约束。

左曲流式,右轴流式

从场站实际供气流量曲线图可以直观地看出,在老河口中燃撬块通过轴流式调节阀实现了流量调整之后,天然气在管路中流量比较均匀,并且通过轴流式调节阀的调节减少了对流体局部高速流动、紊流、飞溅流等的冲击作用,从而最大限度地增加了单位体积的流通能量。

上曲流式,下轴流式

性能分析对比
曲流式调节阀的总体构造为圆锥形,内在流路大体上像一平置的Z形,当流线在进入到阀体之后进行流动的几次转换,尤其是在节流口左右的二次约90°的突然转换,对流体动力的损失很大,因而流线阻高(见图1曲流式调节阀结构图)。从内在流线路上研究,其流体路线很繁杂,Cv值小,防堵效果不好,体积过大,调节动作不灵敏,整体外观也不好。从移动方面分析,由于阀杆的上下运动,滑动摩擦力大,阀杆密封性不好,耐振动特性也不好。从构造上分析,由于阀芯在阀座与阀芯套之间,因此无法防止高速媒介的直接冲击,因而严重负面影响寿命。

轴流式调节阀则克服了曲流式调节阀阀芯的直角节流问题,介质水平流进排出,使阀体腔内流道的旋转更加顺畅,流路形式为倒S形状态,不会出现介质流动不畅现象,不至于产生阻塞。轴流结构流阻较低,内部外壳可以整体铸造,耐介质的脉动振动性较好。将脉动压力垂直抵抗于关键部件内壁上,不直接作用于阀芯及阀芯套,因此适合于调整管路介质流量、流态和调整管网气压的工作中。轴流架构设计与材质选用可使之抗冲击,且不易卡阻。稳定的阀芯设计使控制压力大大下降,采用软硬双质密封设计,使阀门泄漏量为零,可作截止阀用。

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