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三偏心蝶阀设计方案

◆三偏心蝶阀技术设计方案
一、产品介绍
该阀是我公司技术人员经优化设计的高性能金属密封蝶阀。采用了“斜置椭圆蝶板径向动平衡密封系统”，能可靠地实现蝶阀密封零泄漏，是真正具有国际领先水平的高科技新产品。该产品成批投产后创造了良好的经济效益和社会效益，并作为以国代进产品，被国内外各企业大量选用，深受广大新老用户的欢迎，是值得您高度信赖的优质产品。
该阀的蝶板在启闭过程中，实现了蝶板密封圈与阀座密封面之间的无滑动摩擦、卡挤，密封面上的压力角大于摩擦角，采用的“径向动平衡密封系统”设计，使蝶板开启阻力极低。启闭过程中蝶板密封面沿 360°圆角各点可以瞬间快速完成，逐点接触和逐点脱离。开启密封即分离，快速准确实现关闭接触自动相吻合的密封动作。
该种阀由于采用多重密封，经过高精度机械加工成椭圆型截面密封环，它与阀座金属密封面组成密封副。这种密封结构，在高压工况下不产生塑性变形，在高温或低温工况下，不存在冲压应力、焊接应力、弹性退火或咬坏脆裂现象，彻底解决了传统蝶阀密封结构不合理引起泄漏的弊病，大大提高了阀门的密封可靠性。
保温蝶阀也称夹套蝶阀，是在普通三偏心金属硬密封蝶阀的基础上在阀体外部焊装了金属夹套，在保温蝶阀的阀体两侧装有夹套接口，可涵入蒸汽或其它过热气体，以防止介质在常温状态下凝固或结晶。保温蝶阀的法兰较普通金属硬密封蝶阀要大一到两个规格，主要用于石油、化工、冶金、制药等各类系统。

二、适用范围
本阀适用于高、中、低压，高温、低温的管路中作闭路密封装置、节流装置和调节装置。广泛适用于石油、化工、冶金、矿山、电力、能源、交通、农田、水力、环保、建筑、医药、生物等行业。特别适用密封要求较严格的工况，如煤气管道上，也适用水、蒸气、油品、空气、尘气、硝酸等腐蚀性介质。
使用温度-196℃—600℃，工作压力 PN0.25—10Mpa 或 150—600 磅级。本阀完全可以取代笨重、价高的闸阀、截止阀、球阀、节流阀，并作为以国代进产品。
三、阀门结构特征和工作原理
3.1 三偏心硬密封蝶阀的结构特征

蝶板回转中心（即阀门轴中心）与蝶板密封面形成一个尺寸 a 偏置，并与阀体中心线形
成 1 个 b 偏置，阀体密封面中心线与阀座中心线（阀体中心线）形成一个角度为β的角偏置。
启的瞬间立即脱离阀座密封面。在其 90~0 度关闭时，只有在关闭的瞬间，其阀板密封面才会接触并压紧阀座密封面。由于θ1、θ2 角的形成，使蝶阀关闭时，其密封副两密封面之间的密封比压可以由外加驱动转矩产生，不仅消除了常规蝶阀中弹性座作弹性老化，冷流，弹性失效等因素造成的两密封面之间密封比压降低和消失，而且可以通过对外加驱动转矩的改变，实现对其密封比压的任意调整，从而使其密封性能大大的提高。
3.3 结构特点
3.3.1 无摩擦运动。独特的三偏心结构使蝶板在启闭过程中实现全行程无摩擦转动，消除了密封件和阀座之间的所有接触摩擦，延长了阀门使用寿命。而双偏心结构的硬密封蝶阀在启闭过程中虽然也有一定的减摩功能，但在 20°左右的启闭范围内，两轴端密封件和阀座之间的摩擦不可避免，一旦由于密封面磨损使密封件达到必须的密封比压所要求的弹性变形量不能保证时，阀门将产生泄漏。
3.3.2 由扭矩产生弹性密封。蝶板密封圈由靠护圈（压板）镶嵌定位在蝶板上，但没有固定死，它能在径向自由移动，密封圈的这种特殊形状使它具有很大的弹性。依靠关闭力矩使弹性密封圈紧压在阀座锥面上，并使密封圈产生一定的向蝶板中心的弹性变形，由于该弹性变形使蝶板不必依靠管道介质压 力就能保证可靠的密封。
3.3.3 倾斜的锥面设计确保均匀的密封接触。三偏心蝶阀特别选定的锥形角，使弹性密封圈以一定的接触角与阀座接触。这个接触角均匀地围绕其圆周面，确保阀杆处密封圈和阀座间的完全接触，这种几何形状使得密封圈的密封应力完全均匀分布，保证了整个密封面的密封。
3.3.4 阀板密封圈为多层不锈钢 316(OR 316L)夹 PTFE(OR 柔性石墨)，阀座密封面堆不锈钢。由于阀座密封面向上升起的这种结构，固体物不易在那里积聚，可长久保持阀门的密封性能。（详见下图）

3.3.5 阀门采用蜗轮蜗杆手动操作，在蜗轮箱盖上设置有指针，能随蝶板的运动同步显示阀门的开启或关闭状态。
3.3.6 蝶阀默认采用通轴式结构，也可采用段轴式结构。下轴为内置式，采用阀盖端面静密封；上轴采用 V 型填料密封，通过调节填料压盖的压紧力，可获得良好的密封效果。
3.3.7 采用不锈钢硬化轴承，摩擦力矩小，低磨损，耐腐蚀。
3.3.8 结构先进，优化创新高科技。
3.3.9 克服了高温高压工况下，水刀的切割损伤。
3.3.10 阀门密封付间无滑动摩擦卡挤，阻力小，扭矩低，操作启闭轻松自由。
3.3.11 密封付无擦伤，且有补偿调节功能，使用寿命长。
3.3.12 适用高温、高压工况，且特别适用要求高密封性能的工况，如煤气管道等。
四、蝶阀使用标准及设计依据
1.设计标准
弹性阀座的蝶阀设计应符合 GB/T 12238 的规定。
金属复合密封蝶阀的设计应符合 JB/T 8527 的规定。
美标蝶阀的设计应符合 API 609 的规定。
2. 压力温度额定值
2.1 阀门的压力温度额定值按 ASME B16.34、ASME B16.42、GB/T12224或GB/T 17241.7标准要求。
2.2 对于非金属蝶阀的密封圈等非金属件，其适用的温度范围和压力温度额定值低于阀门壳体的压力温度额定值时，需在质量证明文件和铭牌上注明。
3. 结构长度
3.1 美标系列
美标系列蝶阀的结构长度按 API609 或 ASME B16.10 的规定。
(1) 钢制双法兰式蝶阀的结构长度按短型系列。
(2) 凸耳和对夹式蝶阀的法兰连接孔可以是通孔或螺纹孔，螺纹孔的旋合深度至少等于公称螺栓直径，但是靠近阀杆的螺纹孔旋合深度可为公称螺栓直径的 67%，定位法兰螺栓由我公司配套。
3.2 国标系列
国标系列的蝶阀，其结构长度标准按照 GB/T 12221 标准的规定。
(1) 双法兰连接的蝶阀按 GB/T 12221-2005 表 10 短型系列。
(2) 凸耳和对夹式连接的蝶阀按 GB/T 12221-2005 表 10 的要求。其中偏心蝶阀按长型系列，其它的按短型系列。
(3) 凸耳和对夹式蝶阀的法兰连接孔可以是通孔或螺纹孔，螺纹孔的旋合深度至少等于公称螺栓直径，但是靠近阀杆的螺纹孔旋合深度可为公称螺栓直径的 67%，定位法兰螺栓由我公司配套。
4. 壳体强度
4.1 阀门壳体不允许在强度试验前涂漆或涂覆其他防泄漏材料，但衬套阀门除外。
4.2 阀门壳体强度试验按 API 598 或 GB/T 26480 的规定，经壳体强度试验后，不应有结构损伤，阀门壳壁及各连接处不允许有可见渗漏。
5.密封性能
阀门的密封性能试验按 API 598 或 GB/T 26480 的规定。对于 API609 B 类阀门应进行双向密封试验，非优选方向的密封试验应按密封试验压力的 70%执行。
6. 连接端
6.1 法兰连接按 ASME B16.5、ASME B16.47、HG/T20592 或 GB/T17241.6 的规定。
6.2 法兰式蝶阀的法兰应与阀体整体铸造。
6.3 对焊端部的连接按 ASME B16.25-2012 图 2a)和图 3a）要求，不使用法兰式阀门切去法兰的方法制造对焊连接阀门。
7. 最小壁厚
7.1 阀体最小壁厚按 GB26640 或 ASME B16.34 的规定，最小壁厚不包括衬里、衬套或镶嵌的厚度。
7.2 API609 B 类阀门接触介质的承压件均应在 ASME B16.34 最小壁厚计算公式的基础上增加≥ 3.2mm。
8. 阀门流道最小内径
8.1 美标阀门的最小通径应符合 ASME B16.34 的要求；国标阀门应符合 GB/T12238 的要求。
9. 阀门密封副
阀座可以用紧固件安装，也可以采用焊接或直接本体堆焊。当阀座采用本体堆焊时加工后的有效厚度不得小于 2mm，焊后应进行消除应力，但不允许焊到铸铁上。
10. 阀杆
10.1 蝶阀阀杆嵌入轴孔的长度不应小于其直径的 1.5 倍。
10.2 阀杆应有防吹出结构：阀杆与蝶板的连接出现损坏或阀杆自身损坏时，在内压作用下，阀杆任何部分不允许从阀内射出，不允许利用驱动装置来作为阀杆限位。
10.3 阀杆表面粗糙度不低于 Ra1.6，与轴承及填料接触面的粗糙度应不低于 Ra0.8。
10.4 在阀杆端部应设有阀板位置指示线，以判断阀板位置。
11. 阀杆填料
11.1 阀杆填料不少于 5 圈。
11.2 在不拆卸阀杆的情况下，应可更换密封填料。
12. 填料箱与压盖
12.1 填料函表面粗糙度应不低于 Ra3.2。
12.2 填料压板和填料压套采用分体式设计，球面结合。
13. 驱动装置
13.1 若合同无要求，非手动驱动装置额定输出力矩应不小于阀门设计压力下最大扭矩的 1.5倍。
13.2 手轮应采用球墨铸铁或铸钢。
13.3 不论何种驱动装置操作，用手轮或手柄操作时，操作力应不大于 360N。
13.4 除另有规定外，面向手轮时或扳手时，顺时针方向应为关。
13.5 蝶阀的手柄方向应设计成与通道平行时为全开，且能防止扳手错误安装。并应当设计有全开、全关的限位结构及开度指示装置。
14. 防火、防静电要求
14.1 有防火要求的软密封阀门应符合 JB/T6899（国标阀门）、API607 或 API6FA（美标阀门）防火试验要求，并加挂“防火设计”标签。
14.2 有防火要求的软密封阀门应具有防火结构。
五、主要零部件及材料配置
序号
名称
常 用 材 料
1
阀体
WCB
LCB
LCC
CF8
CF8M
CF3
CF3M
铸铁
2
蝶板
WCB
LCB
LCC
CF8
CF8M
CF3
CF3M
铸铁
3
阀杆
F6a、17-4PH、18-8系不锈钢
4
销钉
不锈钢
5
填料
柔性石墨夹不锈钢丝/PTFE聚四氟乙烯
6
压套
不锈钢
7
压板
WCB
304/CF8
铸铁
8
螺栓
碳钢
不锈钢
碳钢
9
螺钉
不锈钢
10
支架
铸钢WCB
11
轴套
不锈钢/自润滑材料
12
手动装置
球墨铸铁/铸钢

六、阀座及蝶板密封面材料配置情况
阀座
蝶板密封圈/面
13Cr
13Cr+石墨，13Cr+橡胶板，
18Cr-8Ni系列
S.S+石墨，S.S+橡胶板，S.S+PTFE
STL
S.S+石墨，S.S+橡胶板，S.S+PTFE
七、 壳体材料的使用工况范围
材料
温度范围℃
使用介质
阀门使用范围℃
WCB
-29~425
水,油和常规介质
阀板密封面为橡胶
阀门温度范围为：
-29~80℃。

阀板密封面为 PTFE
阀门温度范围为：
-100~200℃。

阀板密封面为不锈钢+石墨时，
阀门温度范围为：-100~450℃
LCB
-46~345
低温介质，水,油
LCC
-46~345
低温介质，水,油
CF8
-196~537
腐蚀性介质
CF8M
-196~537
腐蚀性介质
CF3
-196~427
腐蚀性介质
CF3M
-196~454
腐蚀性介质
铸铁/球墨铸铁
-20~250
低压水工况
八、使用说明
1. 阀门材料的选用满足阀门技术参数中设计压力和设计温度的要求，实物与提供的图纸相符。
2. 除有特殊说明外，所有阀门在施工现场不需解体就可投入使用，如因阀门质量原因需要在施工现场解体维修，我方承担一切费用或更换阀门。
3. 滑动部件间有一定的硬度差别以防相互咬紧，提供相应材料的磨损特性；在阀门阀座使用其他表面硬化材料的地方， 阀座和阀芯采用不同的硬度，较硬的材料用于阀座。
4. 所有需要填料的阀门都为石墨填料，不含氯化物；填料具有降低不锈钢杆腐蚀的措施；结构上，填料无需拆卸阀就可更换；
5. 所有阀门都能在不拆执行器时更换填料，且以接长阀杆来满足；阀门填料箱易接近和设计成在阀杆上施加均匀压力， 不会出现任何卡阻现象。
6. 我方保证所有材料适合于所输送的流体。所有承压零部件材料均符合 ASTM 或国家相关规范的要求，并说明非承压材料如垫片、填料等也满足相关规定或标准；
7. 阀门阀体为钢制铸造。依据接管的参数（管径和壁厚）配套相应的美标或国标阀门。
8. 所有阀门不采用塑料或酚醛塑料制阀手轮。
9. 所有阀门均在面对手轮时用顺时针方向旋转手轮为阀门关闭。当手轮不是直接固定在阀杆上时，增加合适的传动机构（传动机构灵活和可靠）， 确保手轮在顺时针方向旋转时关闭。
10. 每只手轮的表面均标注"open(开)"、"shut(关)"字样和指示旋转方向的箭头。
11. 所有阀门均根据"装置和设备标识"和 DL/T922 规定标志阀体标记和标牌标记铭牌。
12. 所有阀门接头均有可靠的保护设施，防止在运输时损坏和潮气、尘埃等异物进入。不得采用在阀门接头端内插入堵塞。
13. 所有阀门阀座均可承受要求机械强度和严密性水压试验。我方完全满足招标方的要求。
14. 指示阀门中流动方向的箭头清楚铸在或模压在每个阀的阀体上。
九、制造要求
1.采用铸钢制的阀体，内部都顺滑，阀内清洁度符合 JB/T7784 的规定。
2. 阀体内外表面不允许有裂纹、气孔、毛刺、加沙等缺陷，外观质量符合 GB/T6414 的规定。
3. 铸钢件承压部位的壁厚不允许有负偏差，其它尺寸公差符合 GB/T6414 的规定。
4. 锻件表面不允许有裂纹、折叠和斑痕等缺陷存在。
5. 机械加工的表面不允许有有害的伤害。
6. 密封面的表面不允许有裂纹、气孔、凹陷、刮伤、刻痕及斑点等缺陷。
7. 阀门端部与管道连接破口的加工符合买方设计院提供的接口资料的规定。
十、性能规范
执行标准
公称压力
试 验 压 力（Mpa）
API598
GB/T 26480
PN:0.6~10Mpa
150LB~600LB
强 度
1.5PN
正向密封 1.1PN
气密/低压密封
0.6
适用介质
水、蒸气、油品、天然气、煤气、尘气、酸碱等
驱动方式
手动、一级、二级蜗轮传动、气动、电动液动等
☆试验要求
1 、阀门的压力试验应符合 API 598（美标阀门）或 GB/T 26480、GB/T 13927（国标阀门）的规定。
2 、奥氏体不锈钢阀门水压试验时，水中氯离子含量不得超过 50μg/g。
3、阀门总装后，进行启闭试验，以保证运作的灵活性及全开、全关位置的正确性。
4、安装完成后，进行一次排砂孔的实际操作试验，阀门应无滴、漏、渗透现象，无结构损伤及其它导常现象。
十一、阀门结构及外形简图

十二、 Cv 值流道特性及系数

十三、标志、防护和包装运输
7.1 阀门的标志
7.1.1 阀门的标志按 MSS SP-25 或 GB/T 12220 的规定，标记永久性标志，标记必须清楚且不易毁坏。每个阀门上附带的铭牌、标签等长期随阀门运行的标识，其材质均应为耐腐蚀的金属。
7.1.2 标记不能用于部件的内表面、螺纹、坡口、密封面等部位。
7.1.3 阀体上应标志下列内容：
1) 公称尺寸；
2) 公称压力；
3) 阀体材料；
4) 铸造炉号或锻打批号；
5) 制造商的商标；
6) 介质流向；
7) TS标记和编码。
7.1.4 阀门铭牌上应标志下列内容：
1) 公称尺寸；
2) 公称压力或压力等级；
3) 阀体材料；
4) 内件材料；
5) 制造商名称及商标；
6) 由买方提供的阀门编码；
7) 对焊端阀门连接端部壁厚或标准表号；
8) TS 标记。
7.2 防护和包装运输
7.2.1 检查和试验后，应清除可能滞留在阀腔内的水，对阀门进行干燥处理。
7.2.2 对奥氏体不锈钢阀门酸洗、钝化后保留金属本色,不涂刷油漆。
7.2.3 对非奥氏体钢的阀门表面应涂漆，油漆的漆膜应厚薄均匀，色调一致。碳钢阀门表面允许进行磷化处理。
7.2.4 在阀门包装前，非奥氏体钢阀门的裸露加工表面应涂上防锈油保护。
7.2.5 应将不锈钢和碳钢、合金钢阀门分别包装,不允许混装。
7.2.6 阀门的连接端部应采用木材、塑料或橡胶帽进行保护，以避免连接端面在装运过程中受到机械损坏。
7.2.7 阀门在出厂时应处于微启位置， 四氟密封和硬密封蝶阀除外 。在运输过程中，所有阀部件和密封面都应避免机械损坏，安装时应去掉包装和支撑。
7.2.8 阀门在出厂时，应安装正确的阀杆填料，且牢固固定压盖从动件，以防填料压盖螺栓在运输途中丢失。
7.2.9 阀门出厂技术文件应与阀门一起发运，如使用包装箱运输，则应放入箱内。
十四、安装使用与维护说明
1、安装前必须要仔细核对阀门的标志、合格证书是否符合使用要求，核实后应进行清洁
处理。
2、蝶阀可安装在设备管道上的任意位置，但有传动装置的，应直立安装，及传动装置必
须垂直水平管路的位置。安装位置有利于操作和检查。
3、蝶阀安装方向与介质流向一致。
4、蝶阀与管道的连接螺栓，安装时应按对角线方向多次拧紧，连接螺栓不得单件一次拧
紧，以防受力不均而造成法兰连接处泄漏。
5、开启阀门时要逆时针转动手轮，关闭时要顺时针转动手轮，要按开启、关闭指示标记
旋转到位。
6、电动蝶阀出厂时，已将控制机械的启闭行程调好，为防止电源接通方向搞错，用户在
第一次接通电源前要手动开至半开位置，检查指示盘方向与发明开启方向是否一致。
7、阀门在使用时，如发现故障，应立即停止使用，查明原因及清除故障。
8、阀门的保管：未安装使用的阀门应存放在干燥的室内，堆放整齐，不允许露天存放，
防止损坏和锈蚀。保管时间较长的阀门，要定期清洗、吹干、涂防锈油。阀门两端应用盲板保护法兰密封面，，以防杂质进入内腔。

十五、阀门故障分析及排除方法
可能发生的故障
原 因
解 决 方 法
填 料
渗 漏
1.填料未压紧
2.填料圈数不够
3.填料磨损、老化
1、 应及时更换老化、损坏的填料逐圈安放接头呈 30°~50°
2、 应以正常力均匀操作，不许加套管或用其它办法加长臂
3、 均匀拧紧压住填料用的螺栓
阀门与
管道连接 处渗漏
1.法兰螺母没有拧紧或紧固不均匀
2.法兰密封面或阀端密封面有损伤或污物
3.垫片失效
1.均匀拧紧螺母
2.修复密封面或清理污物
3.更换垫片
内
渗
漏
1.密封面有杂物
2.密封面受损伤
3.密封圈老化
4.启闭错位
1.清除杂物
2.修复阀座或更换密封圈
3.进行修复或更换密封圈
4.调节执行机构，关闭的位置

故障
分析产生原因
消除故障方法
手轮的损坏
1.使用不正确；
2.紧固件松脱；
3.手柄、手轮与阀杆连接损伤。
1.禁止使用管钳、长杠杆、撞击工具等；
2.随时修配；
3.随时修复；
齿轮传动卡咬
1.不清洁，嵌入赃物，影响润滑；
2.操作不当
1.清除赃物，保持清洁，定期加油；
2.若操作时发现卡咬，阻力很大时，不能继续操作，就立即停止，彻底检查。
电动装置故障
1.电装机械卡咬；
2.电源线路故障
1.定期加油，使润滑良好，填料压紧应适度，应及时排除阀内异物，保持清洁；
2.电机工作时间不超过15分钟，电源应正常，避免电机受潮。
气动
故障
1.气源、控制机构有题；
2.活塞密封圈老化。
1.查排除气源及控制机构故障；
2.更换活塞密封圈。