一(yī)、前言

　　水煤漿是一(yī)種新型的潔淨液體(tǐ)燃料，是潔淨煤技術的重要組成部分(fēn)。自問世以來以其具有的代油節能、高效燃燒和低污染等諸多優點備受各國企業的青睐，但是水煤漿在制造前後具有腐蝕性強、沖蝕強以及顆粒硬度高等特點。我(wǒ)(wǒ)國的水煤漿技術已完成了實驗室和工(gōng)業性試驗階段，目前已在大(dà)中(zhōng)型電站鍋爐上成功應用，并取得了比較好的經濟效益和社會效益。

二、水煤漿系統中(zhōng)閥門失效分(fēn)析

　　由于水煤漿系統工(gōng)況條件比較惡劣，目前在水煤漿系統使用的閥門多以進口球閥居多，由于球閥是由旋塞閥演變而來的，它的啓閉件爲一(yī)個球體(tǐ)，利用球體(tǐ)繞閥杆的軸線旋轉90°實現開(kāi)啓和關閉的目的，在開(kāi)啓和關閉的過程中(zhōng)，閥球和閥座密封面一(yī)直處于接觸狀态，在這種含有細粉顆粒的工(gōng)作介質中(zhōng)，密封副之間無法避免會有顆粒物(wù)質進入，在頻(pín)繁啓閉時，密封副很可能會出現破壞現象，導緻密封失效，甚至會出現閥球卡死現象。但是這種進口球閥昂貴，制造周期長，零配件供應不及時，維修不方便，一(yī)旦發生(shēng)故障，可能會造成系統停車(chē)。根據工(gōng)況要求和降低客戶運行成本，研制出了管線輸送水煤漿系統工(gōng)況下(xià)使用的偏心半球閥。

三、偏心半球閥結構特點及工(gōng)作原理

　　1、結構特點

　　根據水煤漿工(gōng)況條件，适用于有腐蝕性、顆粒硬度高工(gōng)況的新型硬密封偏心半球閥具有很多特點。

　　(1)耐腐蝕

　　能滿足石油化工(gōng)等行業對腐蝕性能的特殊要求。

　　(2)雙向密封

　　能保證閥門的雙向密封，使閥門的密封性能提高，保證介質逆向流動的密封性能，爲防止水煤漿倒流提供安全保障，同時爲在線搶修提供可靠的保障。

　　(3)清洗方便

　　由于水煤漿是一(yī)種分(fēn)别由質量分(fēn)數爲不到70%的煤粉、30%的水分(fēn)以及另加不到1%的化學添加劑(分(fēn)散劑和穩定劑)制備成的煤基液态燃料。在系統檢修停車(chē)時，停留在閥門和管道内的煤漿介質，極易沉積煤粉顆粒，這樣會導緻閥門開(kāi)車(chē)時，無法正常打開(kāi)。因此在閥體(tǐ)上設有清洗口和排污口，此種結構設計對沖洗閥門防止啓閉卡死起到至關重要的作用。

　　(4)耐沖蝕

　　在密封副上不僅堆焊了具有耐蝕性、耐高溫、耐磨性能好的钴基合金，密封面堆焊厚度t≥3mm，硬度≥55HRC，而且還在閥腔過流面上噴塗高耐磨性的WC，使得密封副和閥門過流表面硬度≥65HRC，這樣使得閥門具有更好的耐磨性和耐沖刷性能。偏心半球閥在全開(kāi)位置具有低流阻，流阻系數幾乎爲零。

　　采用Ansys有限元分(fēn)析軟件，對半球閥開(kāi)度爲100%時進行了流體(tǐ)域的模拟分(fēn)析，如圖2所示，最高速出現在進口處紅色部分(fēn)，整體(tǐ)流道速度分(fēn)布梯度較小(xiǎo)，幾乎維持在中(zhōng)間區域，圖中(zhōng)數值與對應顔色比較得出過流比較順暢，流速分(fēn)布較均勻，整個流态比較平穩，上下(xià)兩側幾乎成對稱态勢，整個流道内流速無明顯增加，壓力局部損失明顯減小(xiǎo)。流場的最高流速沒有出現在閥座密封面處。閥瓣密封面處介質流速很低，這樣閥瓣的磨損較小(xiǎo)，如果結合壓力分(fēn)布圖分(fēn)析，局部壓力梯度明顯減少。這種情況下(xià)流阻系數幾乎爲零，便能很好地降低能耗。

　　2、工(gōng)作原理

　　偏心半球閥的閥體(tǐ)和閥芯回轉中(zhōng)心(即閥杆軸線)與閥芯的密封球面的幾何中(zhōng)心偏置一(yī)個徑向尺寸e，還與閥座密封面在閥體(tǐ)通道軸線上有個偏置尺寸，偏心半球閥依靠兩個偏心實現自鎖關閉，偏心的合理選配使得自鎖角小(xiǎo)于摩擦角，自鎖角選得太小(xiǎo)關閉容易，開(kāi)啓特困難，角度選大(dà)了，雖然開(kāi)啓力小(xiǎo)，但關閉力矩迅猛增加，經試驗台的反複試驗，确定兩個搭配合理的偏心量至關重要，可靠的自鎖性能确保其密封嚴密。這是半球閥的核心技術，從結構原理通過制造手段來實現最佳密封效果。

四、密封面材料配對和加工(gōng)工(gōng)藝

　　密封副材料的配對的選擇直接關系到閥門的性能和使用壽命，根據機械加工(gōng)工(gōng)藝和熱處理條件。選擇閥瓣表面噴塗WC和閥座密封面堆焊司太立合金的形式比較理想。這種配對可以實現閥瓣的密封面的硬度大(dà)于閥座處的硬度，能滿足高溫高壓和頻(pín)繁開(kāi)啓的應用場合。由于閥座密封面處堆焊司太立較厚，抗咬合性能較好。

　　零件的加工(gōng)精度對密封可靠性的提高起到關鍵性作用，尤其是對閥瓣和閥座的加工(gōng)顯得更加重要。閥瓣密封面處噴塗WC後需要有專用的研磨機磨削加工(gōng)，閥座堆焊後采用數控機床加工(gōng)成與閥瓣相同的SR值的圓弧曲面。當閥瓣和閥座密封面達到一(yī)定精度時，兩者進行配對研磨。

五、結語

　　上裝式偏心半球閥的密封性能、經濟性能和節能降耗性能與球閥相比較，優越性已顯得十分(fēn)突出。其整體(tǐ)結構緊湊，可以在線維修，閥瓣與閥座使用密封性好、密封壓力大(dà)。密封面間磨損小(xiǎo)，使用壽命長，氣動或電動執行機構運動靈活，易于實現遠程控制和自動化(可直接進入DCS控制系統)，工(gōng)作可靠，大(dà)大(dà)降低現場的勞動強度。