滑板自控阀

摘要：本文通过对重庆川武仪表有限公司独立自主研发的一款新型自控阀结构——滑板阀展开论述。介绍滑板阀的研发背景，重点论述滑板阀特殊的阀门结构特点，以及滑板阀在工业自动化生产过程中（高参数工况或复杂工况），例如黑水（灰水）、粉料（气固介质）、高压液体、高压高温蒸汽、高压气体等介质工况下取得的成功案例。最后论述滑板阀结构作为一种新型结构，在自控阀行业发展中的重要作用。

关键字：滑板自控阀、滑板阀、滑板调节阀、调节阀、滑板、阀座、 冲刷磨损、闪蒸^【1】、空蚀、^【2】自洁、剪切。

Slide automatic control valve

——Special valves with high parameters and complex working conditions independently developed in China

Abstract: This paper discusses the slide valve, a new type of automatic control valve structure independently developed by Chongqing Chuanwu Instrument Co., Ltd. This paper introduces the research and development background of the slide valve, mainly discusses the special valve structure characteristics of the slide valve, and the successful cases of the slide valve in the industrial automation production process (high parameter working condition or complex working condition), such as black water (grey water), powder (gas-solid medium), high-pressure liquid, high-pressure high-temperature steam, high-pressure gas and other media working conditions. Finally, as a new structure, the structure of slide valve plays an important role in the development of automatic control valve industry.

Keywords: Sliding plate automatic control valve, sliding plate valve, sliding plate regulating valve, regulating valve, sliding plate, valve seat, scouring wear, flash, cavitation, self-cleaning, shearing.

引言：

重庆川武仪表有限公司为解决客户在自控阀使用中的技术难题，结合公司28年来在自控阀的研发生产经验，自2010年开始独立自主研发，2015年定型的一款新型结构的自控阀——滑板式调节和切断阀。现已为50多家客户解决了生产用自控阀门设备上遇到的技术难题。特别是在高参数工况或复杂工况下的应用【例如黑水（灰水）、粉料（气固介质）、高压液体、高压高温蒸汽、高压气体、存在介质严重冲刷工况场合】取得成功的运用案例，并且完全替代了一些进口自控阀，且取得了比进口阀使用时间更长和使用效果更好的成绩。

典型的滑板阀结构示意图如下图所示：

正文：

一、 滑板自控阀结构特点

1、 滑板阀具有法兰距离短，相同规格参数下，仅有单座阀的1/3，整机重量减少60%以上。成功地解决了传统单座阀、笼式阀体积庞大、重量大的传统问题，有利于阀门运输、安装和维护。如下图一所示，相同参数结构对比。

1、 调节型滑板阀的窗口被设计为条形，大大缩短了阀门的启闭行程，行程仅为Cv3000单座阀的1/2～1/10。可实现事故或故障下的紧急切断功能，关断时间小于1S。如下图二所示，滑板阀、单座阀启闭行程对比表。

1、 滑板阀采用特有的剪断式启闭方式设计，阀门关闭方向与介质流向垂直。在开启或关闭过程中滑板（动板）与阀座（定板）始终牢牢贴合，一方面可有效刮落附着在滑板（阀座）表面的颗粒物、结晶结焦物；另一方面可剪断停留在密封面处的颗粒、纤维等介质，实现有效的自洁和剪切作用，且不损伤阀门密封面。从而使滑板阀在粉料、结晶、结焦、液固、气固介质工况下具有很长的使用寿命和密封性。

2、 滑板阀在启闭时可全部或半隐藏密封面，具有密封面的结构保护作用，大大提高了阀门的耐冲刷性能。阀门在全开、全闭时，密封面被全部隐藏。在半开位置（调节位置）时，密封面虽然被半隐藏，但是因介质与密封面垂直，介质也只能沿密封面外沿流过，冲刷磨损极小。

3、 调节型滑板阀是采用改变滑板和阀座相对位置来实现节流调节。滑板在介质压力作用下牢牢与阀座贴合，节流窗口的面积只能通过执行器输出力来改变节流面积。节流面不受阀门安装位置的震动、介质压力的波动影响，阀位非常稳定。可实现5～95%（阀门开度百分比）大范围高精度调节，即使在很小的开度下，也能实现稳定调节。

4、 在高压差液体介质，滑板阀具有结构防空蚀特性^【3】。因滑板采用直通流道，与球阀类似，介质直接流过，不改变介质流向，介质在阀内停留时间极短。通过流体模拟仿真分析可知，滑板阀结构将介质空蚀部位延迟到阀后，将空蚀产生的破坏力降至最低，且不影响阀门密封面。

5、 滑板阀采用面密封结构，滑板密封面采用硬质耐磨、耐腐蚀合金材料，表面光洁度达镜面级，平面度达0.2um以下，密封面贴合非常紧密。可实现ANSI B16.104 VI级及以上泄漏等级。

一、 滑板成功运用案例

1、 煤焦油、煤渣等料浆（煤化工黑水、灰水）工况，

（1）使用单位：山西潞安煤基合成油有限公司。

（2）使用装置：鲁奇炉气化装置。

（3）使用现场：现场安装图片如图三所示，安装位置位号200#LV-CL033。

（4）技术参数：公称通径DN50，压力等级600LB,阀前压力3.0MPa，温度240℃。

（5）复杂工况：介质存在颗粒，煤焦油结焦造成阀门卡阻或关闭不严，颗粒在高压差下对阀内件冲刷非常严重，使用寿命短，煤渣浆还存在对阀门内件具有其它不确定损坏因素。

（6）使用情况：原使用角型高压单座调节阀，一般只能使用3-4个月左右，我公司滑板调节阀自2016年7月安装至今运行良好。

1、 解决高压差严重冲刷磨损工况，滑板阀也取得了成功的运用案例。如图四所示，

（1）使用单位：河南心连心化肥有限公司和四川广安玖源化工有限公司

（2）使用介质：糠醇、MDEA溶液

（3）具体参参数

（4）复杂工况：因介质存在颗粒物，且高压差，产生很强的冲刷磨损，尤其是糠醇颗粒物非常坚硬，冲刷磨损非常严重。MDEA溶液工况还具有在高温下产生聚合，粘附在阀内件上，造成阀门卡阻、关闭不严等问题。

（5）使用情况：以前采用高压角型单座阀门的使用寿命最长不超过3个月，我公司的滑板式调节阀从安装至今一直运行良好。

（6）滑板式调节阀的优势特点：①滑板阀采用全隐藏或半隐藏密封面，密封面被很好的保护起来；②滑板动作方向与介质流向垂直，密封面介质冲刷角度为90°，流道介质冲刷角度为0°或接近0°，这两种冲刷角度对阀内件造的冲刷磨损都极小；③滑板阀还具有自洁和剪切功能，直接刮落或剪短颗粒或粘附物。

3、高压气体工况

（1）使用单位：广安玖源化工有限公司，

（2）使用装置：20万吨甲醇驰放合成氨装置，

（3）安装位置：氢氮气放空调节切断，如图五所示。

（4）工艺参数：公称通径DN100，公称压力600LB,关断压差8.5MPa，泄漏等级要求VI级。

（5）复杂工艺：阀前压力高、调节压差大，高压笼式调节阀在该装置需要放空调节时，出现阀芯抖动，无法稳定位置，在放空完成后阀门关闭不严，存在严重内漏

（6）使用情况：原使用进口知名品牌的高压笼式调节阀，阀芯抖动严重无法稳定调节，使用不久后就出现严重的内漏情况，最长使用寿命仅半年。自2018年8月使用我公司的滑板式调节阀至今密封良好、调节过程中无抖动现象。

4、高压高温蒸汽工况，

（1）使用单位：陕西延长石油兴化化工有限公司

（2）使用工况：蒸汽工况

（3）安装位置：如图六所示。

（4）公称口径DN150，公称压力600LB，关闭压差4.0MPa，温度450℃。

（5）复杂工艺：阀芯在高温高压蒸汽的推动下产生震荡，撞击密封面，最终使阀内件损坏，造成阀门内漏。（6）使用情况：原使用进口国际某知名品牌笼式套筒阀，内漏严重不能满足工艺要求，使用时间短。自2017年9月使用我公司滑板式调节阀替换进口阀以来至今运行良好。

5、高压粗煤气工况，

（1）使用单位：宁夏和宁化学有限公司，

（2）使用装置：70万吨合成氨德士古气化炉装置

（3）安装位置：高压粗煤气工况，安装位置如图七所示

（4）工艺参数：公称通径DN250，公称压力600LB，阀前压力6.26MPa，使用温度240℃。

（5）解决问题：阀前压力高、调节压差大，使用时间短

（6）使用情况：原使用进口德国某知名品牌的高压笼式调节阀3个月左右泄漏量增大（关闭不严），无法进行精确调节。自2018年2月使用我公司滑板式调节阀替换进口阀以来至今，密封良好、调节精度非常高。

6、粉料滑板阀，

（1）使用单位：鹤壁电股份有限公司化工分公司

（2）使用装置：壳牌炉煤气化装置煤粉输送

（3）安装位置：位号，12XV-0120，如图八所示。

（4）工艺参数：公称通径DN300，公称压力600LB，介质煤粉+CO2，关闭压差5.0MPa，泄漏要求VI级。

（5）解决难题：此工况是典型的高压差粉料介质工况，以前存在严重的颗粒物卡阻阀门正常启闭，磨损、冲刷阀内件的技术难题。

（6）使用情况：原使用进口阀寿命最长也仅有9个月。自2014年10月使用我公司滑板式调节阀替换进口阀至今运行良好，寿命是进口阀的4倍以上且保持持久严密密封。

7、高频动作工况

（1）使用单位：蒲城清洁能源化工有限责任公司仪表保运中心

（2）使用装置：锅炉装置出料阀

（3）安装位置：如图九所示。

（4）工艺参数：公称口径DN150，公称压力150LB，压差0.5MPa，动作频率2min/次。

（5）使用情况：在高频动作下，阀门亦能保持持久密封。

一、 滑板阀在自控阀行业发展中的重要作用

滑板阀充分考虑客户需求和迫切需要解决的技术难题，结合自控阀行业发展方向^【5】而特别研发的一款新型的阀门结构。滑板阀兼具调节和切断双重功能。具有法兰距离短、结构紧凑、重量轻、耗气量少、行程短、动作快、调节精度高、阀位稳定、防空蚀、耐冲刷及密封性能高等特点。主要用在液体、气体、蒸汽工况场合。尤其在不干净介质、结晶结焦介质、粉料介质、黑水、灰水介质中，因具有独特的结构优势，比传统阀门结构具有更好的使用效果。是又一种引领自控阀行业发展方向的一类综合性应用产品结构。

二、 结束语：

滑板阀是一种新型的自控阀门结构型式，自2015年推广以来，已有1000多台套产品在石化、煤化工、冶金、电力等行业运行，因其特殊的关断方式和自洁剪切功能，赋予了滑板阀可以在多种工况下使用，并且都取得了成功的运用。虽然在某些工况还未有安装使用的先例，但是其自身的结构特点，从理论预期上是可以成功解决的。例如，低温工况、分子筛工况、料仓放料工况等。

六、参考文献：

1、赵子豪 袁益超 陈昱 孟凡茂.闪蒸特性的研究现状与闪蒸技术的应用【J】.《研究与探讨》2018年, (3)：25-27。

2、骆超 吴建华 吴瑜. 金属材料空蚀试验方法研究进展【J】.《专题综述》2007年, 27(5)：90-94。

3、张志扬 郭红霞 董琳琳.闪蒸和气蚀对阀门的破坏作用【J】.《聚酯工业》2005年, 18(6)：54-57。

4、谢玉东 王勇 刘延俊.调节阀技术研究综述【J】.《综述与评论》2012年, 39(9)：1111-1114。

5、刘凯 马丽敏 马丽玲 陈志东 穆英明 邹德福.调节阀的应用及发展趋势【J】.《控制与测量》

2008年, (2)：30-31。