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随着我国工业自动化的快速发展，有许多地方(特别是高温高压场合)要求用两位开关控制阀来控制工艺管道中介质的流通和切断，设计方常常选用硬密封O型球阀来实现这种控制要求。本人通过长期的实践及对多家使用单位的走访，建议在多种场合直接选用气动硬密封直通单座快开阀取代O型球阀来实现两位开关控制要求，这样会取得意想不到的使用效果!
一、 两种硬密封阀门的结构比较
气动硬密封直通单座快开阀 气动O型硬密封切断球阀
1. 阀体 2.阀座 3.阀杆 4.支架 5.气动执行机构 6.阀芯(球芯)
1、硬密封O型球阀的局限性
O型球阀全开时，阀座与阀门口径相同，实现了全通径，流道简单，流阻小，流通能力
大。但是O型球阀也有如下局限性：
1） O型球阀的球芯在阀门开关过程中始终与阀门相对滑动摩擦，同时，阀芯和阀座之
间的密封是通过阀座压向球芯的预紧密封力实现的。如果在使用一段时间后阀座磨损，则球芯和阀座之间的预紧密封力会减小，阀门关闭时密封副之间的密封性能降低，阀门可能出现内漏。
2） O型球阀采用硬密封结构形式时，由于阀座与球体接触面积较大，在满足密封面
qMF其中qMF ：密封面上的必须比压 MPa
q ：密封面上的实际比压 Mpa
[q] ：密封面上的必须比压 MPa
另外O型球阀硬密封结构的技术和制作要求较高，制造难度大。 3) 硬密封O型球阀在密封面磨损后，一般不能自动补偿，须人为紧固主阀体与副阀体
之间的螺栓才能达到补偿目的。
4) O型球阀一般采用两片式和三片式结构，或采用一体式螺纹紧固阀座结构。因此，
O型球阀不能在线维修，且安装和拆卸困难。
通过上面的分析可以看出，硬密封O型球阀使用寿命短，应用范围较小，拆装和维修困难。
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2. 硬密封直通单座快开阀实现两位开关控制的优点 直通单座快开阀是直行程的非平衡式结构，可以配气缸式或薄膜式气动执行机构，也可以配电动执行机构。与O型球阀比较，用直通单座快开阀实现两位开关控制有如下优点。
1） 直通单座快开阀采用的是非平衡式结构（见下图）。阀座则采用自对中的卡入式结构；密封副是线密封或窄面密封；密封力是执行机构推动阀芯压向阀座的推力。因此，当阀芯和阀座的密封面磨损时，阀芯会在执行机构的推力下自动补偿这个磨损量，保证了直通单座快开阀在长期的工作使用后，仍然能够严密关断，可靠工作，不会在阀门关闭时出现内漏现象。
1． 小口径b=0.5-1mm
2． 大口径b=1.5-3mm
3． 高温，高压，及高温高压时，
2）直通单座快开阀一般采用的是硬密封结构，可以用在高温和高压的场合，最高温度可以达到650ºC，而最高压力可以达到32Mpa，使用范围更大。
3） 直通单座快开阀采用自对中的卡入式阀座结构，硬密封不需要研磨即可达到IV级
以上的泄漏要求，而软密封则可以达到VI级以上的泄漏要求。另外，只要选择不同的阀芯，就可以得到硬密封或软密封的阀门。
4） 直通单座快开阀结构简单，动作灵敏，性能可靠，使用寿命长，且制作加工容易 。
5） 直通单座快开阀的开度达到25%时，流量即达到了90%Kv以上，因此直通单座快
开阀开启迅速，反应灵敏。
6） 如果选用气缸式执行机构，则可以接受高达1MPa的气源压力，再配以粗壮的阀杆，
就可以克服很高的压差，而且体积只有薄膜阀的65%，质量只有薄膜阀的70%。且推力大，动作快，灵敏可靠。
7） 直通单座快开阀采用的是顶装式结构，阀座则采用自对中的卡入式结构，因此，该
阀可以在线维修，而不需要把阀门从管道上拆卸下来。
密封面堆焊Stellite合金
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二、 直通单座快开阀的计算选型方法
直通单座快开阀一般是不要进行口径计算的，但它与阀后设备较近时，为防止高压介质在阀门快速开启时对设备造成冲击，须对直通单座快开阀进行口径计算，方法如下：
在选择直通单座快开阀之前，必须了解详细的工艺参数和控制要求，并根据工艺参数和控制要求初步判断是否可以选用直通单座快开阀，如果可以选用直通单座快开阀，再根据工艺参数进行流量系数，噪音和不平衡力的详细计算，最后再根据计算结果选择阀门的详细配置。直通单座快开阀的计算选型步骤如下。
a) 了解详细的工艺参数和控制要求；
b) 根据工艺参数和控制要求初步判断是否可以选用直通单座快开阀。如果介质洁净无杂质，也不含有纤维物质，则可以选用直通单座快开阀，如蒸汽，清水，氮气，氢气，汽油，柴油等。
c) 计算最大的流量系数Kv值。一般采用国际电工委员会IEC推荐的平均重度法公式计算。要把工艺流程控制中出现的最大流量值qmax和最小压差值△pmin代入公式计算。
d) 根据计算的Kv值选择合适的阀门口径和Kv值。对于直通单座快开阀，一般在计算的最大Kv计值时，阀门的开度要小于50%，且开度越小越好。
e) 噪音的预估。阀门噪音的预估是一个比较复杂的问题，现在常用的是Masoneilan公司所研究和提供的公式，这个公式计算比较方便，计算结果比较准确。
f) 不平衡力的计算和执行机构的选择。通过计算介质压差对阀芯产生的不平衡力，在考虑阀门各个运动部位的摩擦力，最后根据工艺参数和控制要求选择一个合适的放大系数，就可以选择执行机构了。
g) 根据上面各个步骤的计算结果，对直通单座快开阀进行详细的阀门配置。主
要工作是各个零部件形式和材料的选择，附件的选配等工作。
通过上面7个步骤的计算选型，就可以得到合适的直通单座快开阀。值得一提的是，如果在第5步计算的噪声比较大，则可以选用降噪阀内件；如果在第6步计算的不平衡力太大，则可以选用多级降压结构或平衡式结构的阀门；然后再回到第4步重新计算选型，直到选择到合适的阀门为止。
2004年7月我们在海南福山油田花场天然气液化项目上,我们就用上述计算方法对其中
的二位控制直通单座阀进行计算缩径，成功地避免阀门在快速开启时高压天然气对液化设备造成冲击！
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三、 气动硬密封直通单座快开阀代替气动硬密封O型球阀的应用实例
1． 自1999年至今，我们设计的硬密封直通单座DN200，DN250阀门在广东肇庆化工机械厂连续运行6年无故障，比同期使用的硬密封球阀及硬密封蝶阀平均使用寿命长2-3年。
2． 2004年9月，郑州纺织机械厂采纳了我们的意见：用气动硬密封低噪音直通单座快开阀(见下图)代替气动硬密封O型球阀+阀后降噪器的方案，每套设备节约成本3万多元!
3． 2005年吉林化纤集团自备电厂汽轮机傍路的进口ANSI300Lb，DN100气动硬密封球阀，其使用工况为：介质：蒸汽，工作压力：-0.1-1.35Mpa, 工作温度：250OC, 要求无泄漏！该电厂每年换1次阀门其效果仍不理想，后采用我们的气动硬密封直通单座快开阀后使用至今无故障！
参 考 文 献
1. 杨源泉. 阀门设计手册[M] 北京：机械工业出版社 1992
2. 吴国熙 .调节阀使用与维收[M] 北京：化学工业出版社 1998
作者简介：
王晋成，1973年生,1996年毕业于中国核工业部所属中南工学院机械工程系机械设计专业，获工学学士学位，从事工业自控阀门设计已11年，现任浙江富阳市科海仪表阀门有限公司总工程师。主要从事调节阀及自力式阀门的设计工作。
(来源：互联网)
