燃?xì)夤芫€平板閘閥

                               燃?xì)夤芫€平板閘閥

                              上海申弘閥門有限公司

之前介紹SAF2507雙相不銹鋼高壓自力式調(diào)節(jié)閥，現(xiàn)在介紹燃?xì)夤芫€平板閘閥閘板向閥座的壓緊力是由作用與浮動閘板或浮動閥座的介質(zhì)壓力來控制。如果是雙閘板平板閘閥，則兩閘板間的撐開機(jī)構(gòu)可以補(bǔ)充這一壓緊力。閘閥作為井口裝置和采油樹的主要部件，其密封的可靠性和穩(wěn)定性直接決定了井控質(zhì)量的水平。平行閘閥因具有開關(guān)力矩小、密封可靠性高、制造維護(hù)方便等諸多優(yōu)勢，在常溫井口和采油樹上獲得了廣泛的應(yīng)用，并具有逐步取代楔形閘閥的優(yōu)勢。

編號	名稱	型號及規(guī)格	單位
1	雙密封導(dǎo)軌閥	150TG34F-25C DN150	個
2	雙密封導(dǎo)軌閥	100TG34F-16C DN100	個
3	平板閘閥	Z43D-25C DN150	個
4	平板閘閥	Z43D-16C DN100	個
5	平板閘閥	Z43WF-16C DN150	個
6	球閥	Q41H-16C DN32	個

 特別是對于35MPa以上的高壓井口閘閥，浮動式平板閘閥更突顯出自壓密封的優(yōu)勢，然而在稠油熱采領(lǐng)域使用的熱采井口裝置，其工作溫度達(dá)到370℃，壓力達(dá)到21MPa，雖然強(qiáng)度上采取標(biāo)準(zhǔn)的降壓處理方式能夠滿足高溫工況的要求，但由于高溫的原因使得已有的密封結(jié)構(gòu)已無法滿足工況要求，若要在此工況下繼續(xù)使用平行閘閥，必然要對其密封結(jié)構(gòu)做出變動。國內(nèi)外均對此做了大量的技術(shù)工作和試驗，也陸續(xù)設(shè)計了多種能夠滿足稠油熱采工況的平行閘閥并投入批量應(yīng)用。本文就此類閘閥的結(jié)構(gòu)和密封技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了分析，供從事熱采井口閘閥和相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計、制造人員參考。平板閘閥適用于天然氣、石油、化工、環(huán)保、城市管道、燃?xì)夤芫€等輸送管線、放空系統(tǒng)和汽儲存裝置上，用作啟閉設(shè)備。Z43型帶導(dǎo)流孔單閘板式平板閘閥適用于天然氣開采和凈化的長輸管線。



1、燃?xì)夤芫€平板閘閥現(xiàn)狀
熱采井口平行閘閥從閘板結(jié)構(gòu)上主要有撐開式雙閘板(如圖1)和單閘板(如圖2)2種結(jié)構(gòu)型式；從閥座是否具備移動能力上又分為固定式閥座和浮動式閥座2種結(jié)構(gòu)型式。撐開式雙閘板閘閥配備固定式閥座，屬于雙面強(qiáng)制密封結(jié)構(gòu)。單閘板熱采平行閘閥配備浮動式閥座，主要是解決出口端密封的問題，雖然浮動式閥座按照密封機(jī)理來講存在進(jìn)口端密封、出口端密封和進(jìn)出口雙向密封3種密封方式，但這3種密封方式在常溫平行閘閥中容易實現(xiàn)，在高溫工況下由于密封材料的原因尚無法實現(xiàn)閥座與閥體的徑向密封，只能采取閥座與閥體端面密封的方式實現(xiàn)出口端的密封。撐開式雙閘板結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍相對較廣，應(yīng)用效果也相對較好，在遼河油田、勝利油田的稠油熱采井口中獲得了批量應(yīng)用。關(guān)于單閘板熱采平行閘閥的報道較多，但真正大批量應(yīng)用于油田現(xiàn)場且具有很好應(yīng)用效果的較少，只有小范圍的使用且處于試驗和驗證階段，究其主要原因在于密封件的結(jié)構(gòu)、性能和重復(fù)密封的可靠性尚不十分理想。
平板閘閥是一種關(guān)閉件為平行閘板的滑動閥。其關(guān)閉件可以是單閘板或是其間帶有撐開機(jī)構(gòu)的雙閘板。本系列產(chǎn)品采用新型浮動式密封結(jié)構(gòu)，適用于壓力不大于15.0MPa，溫度-29～121℃的油品、天然氣等管線上，作為控制介質(zhì)的啟閉及調(diào)節(jié)裝置，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎、選材恰當(dāng)、測試嚴(yán)格、操作輕便，具有較強(qiáng)的防腐、耐磨、耐沖蝕性能，是石油工業(yè)界一種理想的新型裝備。


 
二、 石油高壓平行式閘閥結(jié)構(gòu)特征與工作原理 
1. 采用浮動閥座，雙向啟閉，密封可靠，啟閉靈活。 
2. 閘板均有導(dǎo)向條給予精密導(dǎo)向，同時密封面均噴焊硬質(zhì)合金，耐沖蝕。 
3. 閥體承載能力高，通道為直通式，全開時，與閘板導(dǎo)流孔相貫通和直管相似，流阻很小。閥桿采用復(fù)合填料，多重密封，使得密封可靠，摩擦力小。 
4. 關(guān)閉閥門時，順時針轉(zhuǎn)動手輪，閘板下移至底部，由于介質(zhì)壓強(qiáng)的作用，將進(jìn)口端密封座推向閘板方向，形成較大的密封比壓，從而形成*道密封。同時，將閘板壓向出口端密封座上，成為雙重密封。 
5. 由于采用雙重密封，所以可在不影響管道工作的情況下更換易損件。這是本廠產(chǎn)品優(yōu)先于國內(nèi)外同類產(chǎn)品的重要特征。 
6. 石油閘閥開啟閘板時，逆時針旋轉(zhuǎn)手輪，閘板上移，導(dǎo)流孔與通道孔相貫通。隨著閘板的上升，貫通孔逐漸加大，限位置時，導(dǎo)流孔與通道孔相重合，此時全開。



二、平行閘板閥使用、維護(hù)、保養(yǎng)及注意事項
a. 閥門出廠前均作了強(qiáng)度和密封試驗，使用時所有連接處均應(yīng)保持初始狀態(tài)。
b. 本系列閥門操作手輪上標(biāo)有啟閉旋向標(biāo)志，明桿式上部配有啟閉高度標(biāo)尺，以供調(diào)節(jié)指示。
c. 本閥門與管線焊接時，應(yīng)將閥門開啟，適當(dāng)用潮濕物保護(hù)頸部，盡量減少高溫?zé)醾鲗?dǎo)，以防損壞密封填料件。
d. 關(guān)閉閥門時嚴(yán)禁使用加力桿，閘板關(guān)閉至頂端時手輪應(yīng)回轉(zhuǎn)1/2圈使閘板處于浮動狀態(tài)。
e. 閥門在使用過程中，應(yīng)定期向閥帽注脂接頭注入定量潤滑脂。
f. 閥門在使用過程中，如因易損件而泄漏，應(yīng)及時更換。
g. 閥門在檢修過程中，應(yīng)將內(nèi)腔清洗干凈，組裝時應(yīng)將各傳動部位加潤滑脂。
h. 閥門儲存停用期間，應(yīng)將閘板處于關(guān)閉位置，存放應(yīng)置于通風(fēng)干燥處，定期檢查保養(yǎng)。

撐開式雙閘板

圖1 撐開式雙閘板



單閘板

圖2 單閘板

3、技術(shù)難點(diǎn)分析
比較2種結(jié)構(gòu)的閘板，通過上述計算和密封機(jī)理分析，各自存在*性和局限性，如何在保持*性的前提下避免局限性的存在，是當(dāng)前要解決的技術(shù)難題，同時也是未來的發(fā)展方向。

對于撐開式雙閘板結(jié)構(gòu)，由于初始的密封比壓是通過閥桿的軸向推力施加，因此能夠保證足夠的密封比壓以確保工作過程的密封可靠性和穩(wěn)定性，但是產(chǎn)生初始密封比壓所需的閥桿推力導(dǎo)致閘閥啟閉力矩較大，且在閘閥關(guān)閉的終點(diǎn)達(dá)到大；另外，強(qiáng)制的雙向密封無法*避免閘板在高溫工況下卡死的可能性；再者，關(guān)閉和開啟的終點(diǎn)依據(jù)行程擋塊產(chǎn)生位移約束，如何保證開啟后的全通徑尺寸而減少介質(zhì)的壓力損失也對各配合件的制造精度提出了更高的要求。如何大限度降低啟閉轉(zhuǎn)矩和避免被卡死的可能是該結(jié)構(gòu)閘閥目前尚存在的技術(shù)難題。

對于單閘板結(jié)構(gòu)，初始比壓由波形彈簧提供，工作過程中的密封比壓由介質(zhì)壓力和彈簧共同提供，閥桿的受力僅為閘板與閥座表面的摩擦力。在產(chǎn)生初始密封比壓方面，單閘板產(chǎn)生初始密封比壓所需的閥桿力為零，因此，此類閘閥開啟輕巧、靈活；另外，閘板可根據(jù)壓力的變化浮動，從而避免了閘板被卡死的可能性。但是，此類閘板密封結(jié)構(gòu)由于只能保證出口端的密封，因此介質(zhì)可通過進(jìn)口端閥座與閘板間的縫隙進(jìn)入閥腔，給后期閘閥的維護(hù)帶來諸多不便。另外，該種結(jié)構(gòu)的閘閥只能單向使用，壓力源必須處于進(jìn)口端才能密封。然而稠油開采工藝中，需要通過閘閥和井口向地層注入高溫高壓蒸汽，在注汽過程中壓力的來源在地面，而注汽作業(yè)完成后的燜井過程，壓力源又轉(zhuǎn)向了井筒，所以熱采井口閘閥應(yīng)當(dāng)具有雙向密封的功能，如果使用該結(jié)構(gòu)的平行閘閥，則不能保證很好的密封和使用效果。如何在保證開啟輕巧、靈活的基礎(chǔ)上滿足雙向密封的功能和可靠性是該結(jié)構(gòu)閘閥目前尚存在的技術(shù)難題。

4、結(jié)論及建議
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥熱采井口平行閘閥雖可以滿足低壓工況的要求，但相對于常溫平行閘閥在密封能力和操作靈活角度均存在較大差距，存在較大的研究空間。如何使平行閘閥能夠*熱采工況的要求，對今后此類閘閥的研究提出以下建議：

1) 受彈性密封材料的限制，目前尚無法在閥座徑向與閥體密封，只能依靠閥座端面與閥體的密封，在這種前提下，研究和設(shè)計一種既可以實現(xiàn)端面密封又可以使閥座在壓力變化過程中浮動的閘板、閥座密封結(jié)構(gòu)將可以彌補(bǔ)上述2種結(jié)構(gòu)的不足，綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，使熱采閘閥在保持密封可靠性的前提下達(dá)到開啟靈活、輕巧的目的。

2) 隨著彈性高溫密封材料的發(fā)展與進(jìn)步，新型高溫密封材料的各項性能已逐步接近熱采工況的要求，從材料角度出發(fā)，研究一種新型彈性高溫密封材料亦可使熱采平行閘閥的各項性能得以改善。

3) 由于原油中含有硫化氫、二氧化碳等腐蝕性氣體，特別是在火驅(qū)采油工藝過程中，如何提高密封件特別是密封表面的防腐能力也是迫切需要研究和解決的問題

4) 全金屬密封是閘閥未來的發(fā)展方向，如何在閘閥的密封部位采用全金屬密封的方式，對閘閥的質(zhì)量和性能將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

5) 大幅提高密封部位的制造質(zhì)量，包括尺寸精度和表面粗糙度，也會對平行閘閥的密封性能產(chǎn)生很大的影響。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：電動通風(fēng)蝶閥在煤礦粉層應(yīng)用