摘 要：?jiǎn)畏ㄌm液位變送器廣泛應用石油、化工、電站等國民經(jīng)濟各部門(mén)，由于單法蘭液位變送器定期校驗、腐蝕失效以及密封面損傷泄漏等問(wèn)題導致生產(chǎn)停車(chē)、停產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟損失和安全隱患�；谏鲜鲈�，開(kāi)収研制了一種具有自主知識產(chǎn)權的單法蘭液位變送器，實(shí)現單法蘭液位變送器在線(xiàn)工況的一開(kāi)一備。該裝置目前已應用于各類(lèi)化工行業(yè)。
單法蘭液位變送器作為一種自動(dòng)閥門(mén)，是各類(lèi)鍋爐、壓力容器和壓力管道等設備不可缺少的安全附件，起到超壓保護的作用，廣泛應用于石油、化工、電站等國民經(jīng)濟各個(gè)部門(mén)。單法蘭液位變送器作為安全保障重要設備之一，行業(yè)對其的使用與校驗有著(zhù)明確、嚴栺的觃定。如何解決單法蘭液位變送器的定期校驗［1］與此同時(shí)保證生產(chǎn)設備的連續運行，實(shí)現生產(chǎn)利益#大化，是迫在眉睫需要解決的問(wèn)題。
為滿(mǎn)足生產(chǎn)連續在線(xiàn)運行［2］，一般采用兩臺單法蘭液位變送器同時(shí)在線(xiàn)運行的方式，分別在兩臺單法蘭液位變送器入口處安裝截止閥門(mén)，使其處于一備一用的狀態(tài)，截止閥也應相對應的處于一關(guān)一開(kāi)的狀態(tài)。此方式不但增加了管線(xiàn)設計的復雜性，同時(shí)也增加人為誤操作的可能，需增設相應的互鎖功能，從而帶來(lái)了使用的不便與成本的增加。
目前國內外主要的單法蘭液位變送器制造廠(chǎng)都研究開(kāi)収了多種該型雙截止切換閥，特別在歐洲的單法蘭液位變送器制造廠(chǎng)該型產(chǎn)品的研制相對成熟，如德國的LESER、Bopp&Reuther，法國的SARASIN等品牌。該類(lèi)產(chǎn)品型式多樣，使用原理都基本類(lèi)似，都是通過(guò)雙向切換，使單法蘭液位變送器處于一備一用的狀態(tài)，解決單法蘭液位變送器檢測或維修與生產(chǎn)連續運作的矛盾。
現自主開(kāi)収研制了一種具有自主知識產(chǎn)權的單法蘭液位變送器，實(shí)現單法蘭液位變送器在線(xiàn)工況的一開(kāi)一備。該型產(chǎn)品目前在國內的使用量不斷增大，特別在某些化工廠(chǎng)有著(zhù)廣泛的應用，存在廣闊的市場(chǎng)應用前景。本文主要就單法蘭液位變送器的工作原理、設計要點(diǎn)和特點(diǎn)應用作一介紹。
1單法蘭液位變送器介紹
單法蘭液位變送器是為解決單法蘭液位變送器的校驗與延長(cháng)受保護設備生產(chǎn)周期之間的矛盾而設計的，在滿(mǎn)足系統正常開(kāi)車(chē)運轉的同時(shí)又能對單法蘭液位變送器進(jìn)行校驗和維修。單法蘭液位變送器由雙截止型三通切換閥、單法蘭液位變送器、泄放閥及相應的外圍管線(xiàn)（視需要與否安裝）極成，見(jiàn)圖1。通過(guò)雙截止型三通切換閥的往復切換可以始終做到一臺單法蘭液位變送器在線(xiàn)進(jìn)行超壓保護，另一臺作為維修備用。
2 工作原理
單法蘭液位變送器主要核心部分是由 2 臺單法蘭液位變送器與切換閥門(mén)共同極成（圖 2）。通過(guò)與單法蘭液位變送器連接的切換閥門(mén)的動(dòng)作，實(shí)現單法蘭液位變送器在線(xiàn)的一開(kāi)一備。
切換閥（圖 3）主要由手輪（序號 5）帶動(dòng)閥杄螺母（序號 6）轉動(dòng)，手輪施加力矩通過(guò)螺紋傳動(dòng)使得閥杄（序號 3）與閥瓣（序號 1）在閥體（序號4）內橫向移動(dòng)，閥瓣與固定于閥體上的閥座（序號2）接觸，產(chǎn)生壓力，形成密封比壓，從而保證閥門(mén)密封。
切換裝置通過(guò)進(jìn)行切換閥的手輪操作實(shí)現單法蘭液位變送器的在線(xiàn)切換。切換閥通過(guò)齒輪傳動(dòng)將手輪施加力矩轉換為橫向力，帶動(dòng)閥瓣橫向運動(dòng)，通過(guò)閥瓣與閥座受力接觸，形成所需密封比壓，實(shí)現閥門(mén)密封。同時(shí)采用摩擦阻力小，密封系數高的填料作為閥杄的密封元件，降低了閥門(mén)切換的阻力，提高切換效率。
切換裝置根據API600《石油和天然氣工業(yè)用螺栓連接閥蓋的鋼制閘閥》進(jìn)行設計，保證了閥門(mén)適用與各種惡劣工況的
單法蘭液位變送器使用。另一方面，快速切換閥主要靠手動(dòng)驅動(dòng)閥門(mén)的切換，通過(guò)密封力、閥杄運動(dòng)阻力，可準確計算手輪所需力矩，手輪大小，#終實(shí)現單人、快速有效的閥門(mén)切換；通過(guò)安裝于閥杄上且與閥杄同時(shí)運動(dòng)止動(dòng)板（序號8）的移動(dòng)位移，瞬時(shí)位置，直觀(guān)、清楚的反應切換閥開(kāi)啟位置、工作狀態(tài)，避免閥門(mén)由于施加密封壓力過(guò)大導致密封失效，枀大降低人員對閥門(mén)的誤操作概率。
3單法蘭液位變送器的設計要點(diǎn)
3.1整體結構設計
切換閥通過(guò)齒輪傳動(dòng)將手輪施加力矩轉換為橫向力，帶動(dòng)閥瓣橫向運動(dòng)，通過(guò)閥瓣與閥座受力接觸，形成所需密封比壓，實(shí)現閥門(mén)密封。
一方面根據使用壓力進(jìn)行傳動(dòng)T型螺紋、閥座、閥瓣以及閥杄進(jìn)行強度校核，保證閥門(mén)切換過(guò)程中不會(huì )由于單個(gè)零件受壓超出材料使用應力収生零件變形、斷裂，從而導致閥門(mén)機械失效；根據API600《石油和天然氣工業(yè)用螺栓連接閥蓋的鋼制閘閥》：在嚴酷工作條件使用的用螺栓連接閥蓋的鋼制閘閥觃定的技術(shù)要求的壁厚進(jìn)行閥體設計，保證了閥門(mén)適用與各種惡劣工況，更具有廣泛的適用性。
另一方面，快速切換閥主要靠手動(dòng)驅動(dòng)閥門(mén)的切換，通過(guò)密封力、閥杄運動(dòng)阻力，可準確計算手輪所需力矩，手輪大小，#終實(shí)現單人、快速有效的閥門(mén)切換；通過(guò)安裝于閥杄上且與閥杄同時(shí)運動(dòng)止動(dòng)板（序號8）的移動(dòng)位移，瞬時(shí)位置，直觀(guān)、清楚的反應切換閥開(kāi)啟位置、工作狀態(tài)，避免閥門(mén)由于施加密封壓力過(guò)大導致密封失效，枀大降低人員對閥門(mén)的誤操作概率。
3.2密封設計
單法蘭液位變送器密封主要包含閥體與閥體間、閥杄與閥體間以及閥座與閥瓣之間三方面的密封設計：
（1）閥體與閥體間密封面密
封閥門(mén)閥體間主要采用墊片的形式進(jìn)行密封，通過(guò)閥座與閥體間擠壓墊片，螺栓緊固進(jìn)行密封，通過(guò)墊片外徑、內徑與閥體、閥座的有效配合，合理配搭間隙，閥座與閥體間機械限位，可有效控制墊片的軸向壓縮量與徑向變形量，確保合適壓縮，高效密封，同時(shí)提高墊片的使用壽命。
（2）閥杄與閥體間密封
閥杄與帶動(dòng)閥瓣來(lái)回運動(dòng)，與其閥體間采用填料（序號7）進(jìn)行密封。填料密封［3］有效降低了閥杄滑動(dòng)之間的摩擦力，降低了閥門(mén)切換阻力。采用了填料壓蓋（序號9）、填料墊（序號11）和填料壓套（序號10）相互配合，調整填料壓縮角度，距離和力的大小，實(shí)現填料有效密封。同時(shí)根據使用工況的不同，調節填料壓縮長(cháng)度，降低由于工作介質(zhì)、溫度對填料密封效果影響，提高閥體與閥杄間的密封性。
（ 3）閥座與閥瓣間密封
閥座與閥瓣間的密封為切換閥設計關(guān)鍵，綜合考慮切換閥所需密封比壓，密封零件強度和密封形式三方面。閥座、閥瓣采用錐面對錐面的線(xiàn)密封形式，以線(xiàn)密封的形式進(jìn)行密封，通過(guò)調整閥座、閥瓣密封面的傾斜角度，提高密封比壓；閥座與閥瓣若出現細微軸心偏移時(shí)，錐面與錐面間可完成輔助調整作用，進(jìn)一步提高閥門(mén)的密封性能，有利于閥門(mén)長(cháng)期有效、穩定密封。
3.3流道結構設計
快速切換閥流道主要由閥體、閥座、閥瓣和閥杄四部分極成，通過(guò)閥瓣的左右移動(dòng)，形成兩種不同流道結極，其一閥瓣與左端閥座接觸形成密封，其右側形成開(kāi)啟通道，形成不含閥杄在內的流道結極。反之，當閥瓣與右端閥座接觸形成密封，形成含閥杄在內的流道結極。針對雙截止內部雙直角圓弧三通流路的特點(diǎn)，減小內部流路的阻塞，擴大內部流動(dòng)區域，降低入口與出口間的變化角度與移動(dòng)距離，可有增加閥門(mén)的流通能力，降低閥門(mén)的流阻系數。
通過(guò)閥杄、閥瓣設計強度滿(mǎn)足的情況下，降低了二者的軸向寬度，減其橫向面積，減小其對內部流路的阻塞，提高有效流通面積與流通面積比值至少小于0.5；通過(guò)入口處漸變擴徑，擴徑#大處與入口通徑實(shí)現成比例放大，同時(shí)減小出口兩橫向距離，增大雙直角圓弧的曲率，降低由于角度突變形成的流動(dòng)能量損失；通過(guò)上述的設計加強，切換流通從理論上提高了閥門(mén)的流通能力。
4單法蘭液位變送器的應用特點(diǎn)
單法蘭液位變送器作為單法蘭液位變送器在線(xiàn)備份的可靠方案，具備以下特點(diǎn)：
（1）wuxu裝置停車(chē)，提供連續的超壓保護，避免應急停車(chē)維修所帶來(lái)的昂貴費用損失；
（2）壓降損失小，具有足夠的排放能力；
（3）切換系統操作安全、快捷；對單法蘭液位變送器進(jìn)出口均裝有切換閥的聯(lián)鎖切換裝置，設置了專(zhuān)門(mén)的互鎖機極，有效避免誤操作；
（4）豐富的材料配置及結極設計可以勝任高溫、低溫、高壓、強腐蝕性介質(zhì)等多種苛刻工況。
5結束語(yǔ)
單法蘭液位變送器適合各類(lèi)通用行業(yè)的要求，其密封形式采用金屬錐面密封，可廣泛應用于水、液氮、液氧、液化天然氣等介質(zhì)的工業(yè)管路、儲罐上。密封面可使用硬質(zhì)合金、蒙乃爾、哈氏合金等特殊材質(zhì)，閥體過(guò)流經(jīng)過(guò)碳化鎢、滲氮、堆焊耐磨材質(zhì)等特殊工藝處理，使得切換裝置可以勝任高溫、低溫、高壓、強腐蝕性介質(zhì)等多種苛刻工況，廣泛應用于石油化工、電力、冶金等行業(yè)。隨著(zhù)化工技術(shù)的不斷提高，單法蘭液位變送器的設計和使用也將會(huì )不斷提高與進(jìn)步。
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