放空阀不能打开的原因与对策

沈兴男

（苏州宝化炭黑有限公司 江苏苏州）

公司炭黑生产线上的尾气放空蝶阀常发生故障，不是泄漏大就是停车时不能打开。公司为此付出大量维修费用，但维修效果不佳。

一、几种阀的形式

1.低性能碟阀

（1）开放型（图 1a）。泄漏等级 1.5%～5.0%Cv，Cv是元件对液体的流通能力，即流量系数。

（2）15°密封型（图 1b）。泄漏等级 0.2%～0.5%Cv。

（3）后座型（图1c）。泄漏等级1.0%～2.0%Cv。

图1 低性能碟阀结构形式

2.高性能碟阀（图 2）

（1）对中蝶板形。阀轴的轴线①②安装在蝶板和管道的中央。

（2）单偏心。阀轴的轴线①安装时偏离蝶板中心线，称为单偏心。

（3）双偏心。阀轴的轴线①安装时偏离蝶板中心线，阀轴的轴线②安装时偏离管道的中心线，称为双偏心（图3）。

图2 高性能蝶阀结构

（4）3偏心。阀轴的轴线①安装时偏离蝶板的中心线，阀轴的轴线②安装时偏离管道的中心线，再加上密封面延长线的交点③偏离管道中心，称为3偏心。

对中蝶板形式，单偏心、双偏心阀门的密封等级一般都能达到V级甚至VI级。3偏心结构能很好地让蝶板密封面的各个点，在阀门关闭的瞬间同时接触到阀座，从而使阀门的密封等级达到VI级以上，甚至可达到零泄漏。

3偏心结构属于扭矩密封，阀门密封所要求的比压由施加在阀杆上的扭矩提供，在阀门关闭过程中，蝶板和阀座没有摩擦，可用于频繁切换的场合。普通的双偏心结构为位置密封，密封比压由密封件的弹性变形产生的弹性力得到，所以阀门关闭时，蝶板必须克服阀座的弹性变形，转到密封位置，达到密封。蝶板和阀座的摩擦是不可避免的。位置密封的阀门，蝶板在介质和执行机构共同作用下，有可能越过正常关闭位置，损坏阀座，所以一般应设行程限位。

扭矩密封相对于位置密封的蝶阀，开启和关闭所需的扭矩更小、寿命更长。注：按密封材料分，可分为硬密封、软密封。软密封的密封等级都能做得很高，达VI级以上及零泄漏。但软密封材料的适用温度＜200℃，而炭黑生产的温度在250℃，所以上述的对比都是针对硬密封而言。

现用的是双偏心结构阀门，密封处结构如图3所示。当阀门一直处于关闭时，蝶板把密封圈推至最大直径，各种腐蚀介质和颗粒进入密封圈与阀体的间隙，最终导致密封圈不能在阀门开关时自由伸缩，从而失去密封作用。

3.处于关闭状态的阀不能打开问题

阀长期处于关闭状态，蝶板、转轴一直不动，阀内的介质不仅有腐蚀性而且含有固体粉尘。蝶板与阀体的密封面以及转轴与轴套，长期在有压力的状态下接触而静止不动，一方面两者之间产生腐蚀（尾气中含有水分、硫的氧化物，两者结露后具有强腐蚀性），另一方面固体粉尘不断填充间隙，造成蝶板与阀体密封面以及转轴与轴套粘连，产生的阻力大于气动头产生的扭矩时，阀门便不能打开。

图3 双偏心结构阀门

二、对策

1.泄漏问题解决方案

从几种阀门结构的比较可以看出，采用3偏心结构最理想（图4）。3偏心结构属于扭矩密封，它有自补偿特性，即使密封面有点儿磨损，在气缸扭矩的作用下，蝶板会自适应地向密封靠拢来维持密封。楔形闸阀就是扭矩密封，当使用较时间长后，如果泄漏，只需用力多拧几牙便能关严。平行板闸阀，属于位置密封，当阀门泄漏后，用多拧几牙的办法也无法关严。

图4 3偏心结构阀门

2.阀不能打开的问题

（1）选择合适的防腐材料。从表1可知，对于不同的工况，如果单从材料方面考虑，必须要用316L以上性能的材料。

表1 304与316L材料对比

（2）隔离腐蚀介质。对于蝶板与阀体密封面问题，无法使用隔离法来防腐。一方面可以选用316L以上性能的材料或符合NACE标准的材料，部件尽量采用相同材料如碳钢阀体配置碳钢蝶板，不锈钢阀体配置不锈钢蝶板，使主要部件具有同等电位，减少电位差，消除电位腐蚀。阀体和蝶板都使用316L以上性能的材料，费用相当高。为节省费用，只要求参与密封的部件采用同等材料或同等电位。为保证蝶板的抗腐蚀和抗冲刷性，采用化学镀镍处理蝶板，使蝶板既具有抗腐蚀性，硬度又能达到52HRC。另一方面，可以通过软件编程或硬件操作，在工艺允许的条件下，让阀门在规定的时间以规定的开度动作一次，可以防止蝶板与阀体的密封面长期静止不动而打不开的问题。

对于转轴与轴套间卡死的问题，可以采用隔离法来防腐。在相应轴与轴套部位用仪表空气吹，让阀杆与阀体之间压力高于管道介质，使管道介质中的颗粒不会进入阀杆和轴承之间，同时也可防止尾气进入腔体后冷凝下来造成的化学腐蚀和阀杆和阀体表面产生的电位腐蚀。再加上阀门隔一段时间动作一次，可以有效克服转轴与轴套卡死的问题。还可以从选用扭矩小的阀门结构和适当增加气缸尺寸来考虑，可以补偿由于阀门阻力逐渐增大的不良影响，但扭矩的匹配要在设计的允许范围内。所以，具有最小开关扭矩的3偏心结构是首选，外加适当增加气缸尺寸，便可以达到较好效果。

三、改进

1.对还没内漏的蝶阀可进行改进

在阀体上下侧增加吹扫孔，通入压缩空气，调至合适的压力（以对工艺无影响为准）。增加阀位反馈信号，编程使阀门定期小行程活动（必须对工艺无影响）。

2.对新购阀门的考虑

尽量采用3偏心结构；参与密封的部件尽量采用同等材料或同等电位的材料；使用活动试验技术；在相应轴与轴套部位两侧用仪表空气吹；适当增加气缸尺寸。