高壓加氫閘閥
高壓加氫裝置是石油工業(yè)深加工的一種重要手段，通過加氫工藝，不但可以提高輕油回收率，而且能夠提高燃料油的質(zhì)量，從而提高煉油廠的整體效益。
根據(jù)原料油的不同，加氫工藝分為汽油加氫、柴油加氫、煤油加氫、渣油加氫等。由于介質(zhì)的特殊性，加氫工藝一般具有高壓和臨氫狀態(tài)，并且伴隨有硫化氫氣體的產(chǎn)生，不僅操作壓力很高（一般在15～20MPa），而且介質(zhì)為氫氣，易燃易爆。高壓氫氣具有很大的能量，一旦閥門出現(xiàn)問題，將產(chǎn)生不可挽回的損失，甚至導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。
1 高壓加氫閘閥使用工況分析
加氫裝置中使用的高壓加氫閘閥，主要功能為緊急切斷和緊急放空。緊急切斷的介質(zhì)為原料油、高低分液、高低分氣；緊急放空的介質(zhì)為高分氣。原料油或高低分液都含有大量的氫氣和硫化氫氣體，壓力為6.2～17.2MPa左右，有時(shí)會(huì)伴隨著高溫。因?yàn)樾枰o急處理，所以要求閘閥動(dòng)作速度非常快，在10s以內(nèi)，而且要求實(shí)現(xiàn)零泄漏。
目前這類閥門主要依賴進(jìn)口，一方面是由于位置重要，一般不敢嘗試使用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品；另一方面是國(guó)內(nèi)很少有廠家能夠提供與國(guó)外產(chǎn)品性能相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品，包括材料選擇，加工制造，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。上海耐派閥門生產(chǎn)達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品質(zhì)量及水平，*可以替代國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品。
2 閥門結(jié)構(gòu)選擇原則
該公司參照國(guó)外的做法，采用氣動(dòng)閘閥的結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)閘閥大體有兩種結(jié)構(gòu)：楔形和平行閘閥，表1針對(duì)每種結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)進(jìn)行分析，以選擇的閘閥結(jié)構(gòu)。

表1 楔形和平行閘閥的比較

根據(jù)這四種閘閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加氫裝置的實(shí)際工況，該公司采用雙平行閘閥結(jié)構(gòu)，閥體閥蓋采用自密封結(jié)構(gòu)，可以滿足零泄漏、動(dòng)作速度快、耐高溫高壓等要求。下面針對(duì)以上四種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具體分析選擇平行閘閥的原因。
3 各種閘閥具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3.1 常壓楔形閘閥（墊圈密封型閥蓋）
常壓楔形閘閥（墊圈密封型閥蓋）的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 楔形閘閥（墊圈密封型閥蓋）

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力作用在閥板上與閥座產(chǎn)生密封比壓，從而達(dá)到密封效果。閥蓋與閥體靠墊圈密封，密封壓力不大于4.1MPa，可設(shè)計(jì)上密封結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度高于400℃時(shí)，由于閥板的膨脹導(dǎo)致閥桿的向上膨脹，此時(shí)需要選擇氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；如果選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則閥桿很容易出現(xiàn)彎曲或動(dòng)作不良現(xiàn)象。
在高溫、*關(guān)閉狀態(tài)下，閥打開時(shí)容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，這是由于內(nèi)外膨脹的不均勻性所致。該閥不可應(yīng)用于危險(xiǎn)性介質(zhì)，如氫氣等，當(dāng)快速關(guān)閉時(shí)閥板對(duì)閥座會(huì)產(chǎn)生*的沖擊力，容易產(chǎn)生火花而出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況。
3.2 楔形閘閥（自密封型閥蓋）
楔形閘閥（自密封型閥蓋）的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 楔形閘閥（自密封型閥蓋）

自密封結(jié)構(gòu)可承受6.2MPa以上的壓力，采用上密封結(jié)構(gòu)，其他特點(diǎn)和楔形閘閥（墊圈密封型閥蓋）相同。
3.3　平行閘閥（楔形轉(zhuǎn)平行）
平行閘閥（楔形轉(zhuǎn)平行）的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)右側(cè)閥板通過楔形面，從而使平行閥板與閥座產(chǎn)生密封比壓，達(dá)到密封效果?？勺龀缮厦芊饨Y(jié)構(gòu)和自密封閥蓋結(jié)構(gòu)，以承受更高壓力。但是閘閥在關(guān)閉時(shí)不能承受高溫，也不能*在高溫下關(guān)閉，這一點(diǎn)與楔形閘閥相同。

圖3 平行閘閥（楔形轉(zhuǎn)平行）

3.4　平行閘閥（平行閘閥）
平行閘閥（平行閘閥）的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
依靠介質(zhì)壓力推動(dòng)前閥板，壓縮后閥板，后閥板與閥座產(chǎn)生密封比壓，達(dá)到嚴(yán)密關(guān)斷效果。閥前壓力越大，密封效果越好，特別適用于高溫高壓場(chǎng)合。因?yàn)樵撻y關(guān)閉時(shí)閥前與型腔貫通，所以可*高溫關(guān)閉。此外，該閥沒有沖擊密封力，可用于危險(xiǎn)介質(zhì)開關(guān)，動(dòng)作平穩(wěn)。因?yàn)殚y板可上下自由膨脹，所以可配置電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象；該結(jié)構(gòu)已經(jīng)獲得發(fā)明。

圖4 平行閘閥

4 閥體及閥內(nèi)件材料的選擇及制造
因?yàn)榻橘|(zhì)基本上為氫氣或含氫介質(zhì)，同時(shí)也伴隨硫化氫氣體，所以所有材料的選擇應(yīng)特別慎重，必須符合NACE MR0175抗硫化物腐蝕材料標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，特別是與介質(zhì)接觸的零部件。
對(duì)于加氫裝置中介質(zhì)的特點(diǎn)，公司認(rèn)為采用鍛造的閥體結(jié)構(gòu)zui合理。鑄造結(jié)構(gòu)的閥體，一方面其鑄造壁厚余量不大，另一方面容易出現(xiàn)鑄造缺陷，如金屬夾雜、氣孔、裂紋等缺陷，導(dǎo)致氫氣的積聚，誘發(fā)裂紋，同時(shí)也容易出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象；在高溫情況下還容易出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象，從而加速氫腐蝕的進(jìn)程。另外，大壁厚的鑄造在國(guó)內(nèi)還不成熟，很難避免出現(xiàn)以上問題。因此，公司采用鍛造方式。
除了采用鍛造結(jié)構(gòu)外，應(yīng)該對(duì)有害的金屬元素S，P進(jìn)行控制，將其質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.02%以內(nèi)，zui大質(zhì)量分?jǐn)?shù)只能放寬到0.03%；非金屬夾雜物要求不高于2.5級(jí)；晶粒度：碳鋼與合金鋼不低于5級(jí)，不銹鋼不低于8級(jí)，厚度大于100mm時(shí)不低于6級(jí)。
除了對(duì)承壓件的材料控制外，對(duì)生產(chǎn)過程中的氯離子也應(yīng)該嚴(yán)格控制，尤其是填料和產(chǎn)品試壓時(shí)，氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于5×10-5，應(yīng)采用氮?dú)浠旌蠚膺M(jìn)行試壓。即使采用水壓進(jìn)行試驗(yàn)，也一定要控制水中的氯離子，使其質(zhì)量分?jǐn)?shù)合格后方可進(jìn)行。
所有的材料及焊接部位，都要嚴(yán)格進(jìn)行UT探傷，探傷合格級(jí)別為I級(jí)。
閥門選擇的主要材料有A105碳鋼，304，316，321，347不銹鋼等。其中閥板、閥座、自密封部分選用硬質(zhì)司太立合金材料，堆焊材料牌號(hào)分別為STL12，STL6，STL21，從而確保了不同零件的硬度使用要求，而且所有的堆焊層厚度不得小于2mm。經(jīng)過以上的材料控制和生產(chǎn)控制，完*夠滿足加氫裝置的要求。
5 作用

加氫裝置使用的緊急切斷和緊急放空閘閥，應(yīng)根據(jù)不同的工況進(jìn)行選擇，不可盲目地選擇閘閥結(jié)構(gòu)。如在高溫高壓的情況下，不可選擇楔形閘閥，只能選擇平行閘閥結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在高溫高壓下選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，也需要注意高溫膨脹性，選擇氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來進(jìn)行高溫膨脹補(bǔ)償。若一定要選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則必須選擇平行閘閥結(jié)構(gòu).

高壓加氫閘閥


本實(shí)用新型涉及一種智能電動(dòng)閥門，包括閥門和電動(dòng)執(zhí)行器，閥門設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)打開或關(guān)閉閥口的啟閉件，電動(dòng)執(zhí)行器精確驅(qū)動(dòng)啟閉件轉(zhuǎn)動(dòng)，還包括定位器，定位器安裝在電動(dòng)執(zhí)行器側(cè)方，定位器設(shè)有信號(hào)采集模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、顯示模塊和*控制模塊，信號(hào)采集模塊精確檢測(cè)啟閉件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度并把信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊進(jìn)行保存，信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳輸?shù)斤@示模塊，顯示模塊直觀顯示啟閉件的位置值，*控制模塊控制電動(dòng)執(zhí)行器工作進(jìn)而精確控制啟閉件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。