4.3.3 蝶形控制阀操作
当工艺流体进入蝶形阀体时,是以直线方向经过运动通道尔运动,对物流的干扰仅有阀盘本身。在打开位置,阀盘的平缓角度和光滑表面使物流继续铜鼓调节元件而不产生显著的湍流。但是某些湍流水源会预期发生的,因为阀盘是位于物流之中的。关闭阀门时,执行机构或执行机构系统已接到信号,力被传递到旋转运动,轴处于1/4旋转状态,也就是在0°(全部关闭)和90°(全部开启)之间的任何地方。当阀盘接近阀座,工艺流体的全部压力和速度作用在阀盘背侧面的全部面积上(根据流动方向),而使稳定发生困难。当使用隔膜执行机构时,这种不稳定性会被组合,因为它不产生高的推力去启动。由于蝶阀的幅度变化范围很差(20到1),形成最后的5%对于用户来说是不可使用的。当阀盘与阀盘接触时,产生某些变形,使得有回弹性的弹性体或挠性金属壁与阀盘支撑表面的轮廓相符合。
打开阀门时,信号导致阀盘运动并远离支承表面。因为在关闭位置机械力和压力作用在阀盘上,执行机构或手轮必须产生某些旋转运动力,叫做爆发转扭,使阀门开启。要求有最大爆发转矩的结构是那些要求有大的推行机构推力去关闭和安置阀门的结构。这样,关闭阀门的执行机构力愈大,爆发扭矩也愈大。当流体压力用来协助安置阀座就位时,则要求较小的执行机构力和较小的爆发扭矩。
原则上,打开的阀盘几乎近于平衡状态,因为一侧被流体力推动,而另一侧则为流体力所拉动。但是因为阀盘两侧不相同,即轴安装在一侧,而对应的一侧则较为平坦,使流动方向产生倾向性——既推阀盘开启,又拉阀盘关闭。大多数情况下,当阀盘的轴部分面向出口(下游),工艺流体倾向打开房门。另一方面,当轴部分面向入口(上游),物流有助于开启阀门。执行机构的失效机理必须考虑流动方向,以便产生适当的失效模式。
对于同心阀盘-阀座不知(阀盘中心和轴的中心在阀门内准确地在一条中心线上),在任何位置,阀盘部分永远与阀座想接触。在0°开启阀门,制成表面彼此全部解除,在其他任何位置,支承表面有两点接触,在此两点处,阀盘边缘与阀座接触。因为经常接触,同心阀盘-阀座结构有较大的磨损倾向,特别是在自动控制工况下。节流过程中,可要求蝶阀控制行程中间位置的小运动范围,在那两个接触点上造成磨损。虽然在节流过程中磨损不明显,但在阀门关闭时,最终可使在哪两个点上产生泄漏。为克服支承表面之间的京城接触问题,蝶阀制造厂优先采用偏心凸轮阀盘-阀座结构,在关闭时可使阀盘和阀座全接触;但当阀门开启时,阀盘和阀座不再接触,这种结构使轴(和阀盘)的中心轻微向下偏移并远离阀门中心。当阀门关闭时,阀盘自阀座提升,并略微偏离支承表面——足以避免经常接触。
由于阀盘和阀座布置的结构限制,与截止阀芯不同,在阀体组合件内部容易设计出一个流动特性。因此,蝶阀必须使用它的固有流动特性,实质上是抛物线型。为获得流动特性,必须使用带凸轮定位器的执行机构以提供一个改进的流动特性。
高性阀仅有的特点是阀门安装在管线两侧的能力,所以轴的方位(轴朝向享有或轴朝向下游)和失效模式(失效-开启或失效-关闭)能够与执行机构的空气-失效动作串联操作。图4.28表示四种常见方位[(1)失效-关闭,轴朝向上游,可能过期-开启;(2)失效-开启,轴朝向上游,空气-关闭;(3)失效-开启,轴朝向上游,空气-关闭;(4)失效-关闭,轴朝向下游,空气-关闭]。