开关蝶阀在MBR工艺中的高频应用及研究

装备应用与研究ch锄。巍Ph开关蝶阀在MBR-1-艺中的高频应用及研究刹、治祥(中石化上海工程有限公司，上海200120)摘要针对MBR工艺装置对开关蝶阀的高频应用要求，以及在实际应用中发生的问题，分析比较了国内外高频开关蝶阀的应用情况及效果，对开关蝶阀的阀体、执行机构和配套附件三个组成部分在应对高频工况中所起到的作用进行了详细分析和论述，并提出了适应MBR工艺对高频开关蝶阀技术要求合理可行的调整和配置方案。关键词：高频；开关蝶阀；衬胶蝶阀；双偏心蝶阀；扇形执行机构中图分类号：TQ055．81文献标识码：A文章编号：2095—817X(2017)05-0047—004随着国家对水资源保护和节能环保的重视，工业污水处理领域中污水回用技术正在大力推广应用。尤其是在污水深度处理方面，技术先进的膜生物反应器(MBR)工艺技术也愈来愈多地应用到污水处理中]。在MBR工艺过程中，中空纤维膜组件是一个核心关键设备，特别是高性能的进口膜，价格相当昂贵。为保证膜的使用寿命及性能，采用自动程序控制方式控制曝气冲刷系统]，利用气动开关蝶阀定时频繁切换来控制低压、常温空气的流量对膜表面进行冲刷，以确保膜的使用性能及寿命。这些动作频率高的开关蝶阀，在实际生产过程中常常使用不久就出现各种故障，需要进行在线维护或更换，不仅对正常生产带来较大影响，而且后期维护成本也较高。本文针对以上现象，对阀门的各组成部分结构和原理进行详细分析，找出发生问题的多方面原因。并通过优化选型和配置，彻底解决采用普通开关蝶阀所产生的故障现象。1工艺特点和技术要求MBR工艺的污水深度处理装置膜分离池，流经曝气冲刷系统气动开关蝶阀的介质为低压、常温空气，但要求阀门每15S切换一次，其中开、关时间均不大于3S，在全年装置运行时间内大概需要动作200万次左右，并要求确保阀门至少一年无检修。以上工艺特点要求开关蝶阀高频切换、快速响应、长周收稿日期：20l7一O7—26作者简介：孙治祥(1962一)，男，工程师，主要从事石化仪表设计。期运行，对开关蝶阀的密封性能、使用寿命、可靠性提出了非常严苛的要求。根据MBR工艺特点对曝气冲刷系统气动开关蝶阀提出的要求归纳为：开关频率高、速度快、密封性能好、使用寿命长。该气动开关蝶阀主要由以下几部分组成：阀体、气动执行机构、阀门附件(电磁阀、回讯开关、过滤减压阀等)，如图1所示。气动执行机构电磁阀气动执行机构电磁阀图1气动开关蝶阀Fig．1Pne~aticbutteryon—ofvalve国内MBR工艺污水深度处理装置中，高频应用场合的开关蝶阀配置和应用情况分析见表l。2阀体结构及材料的分析与选择由于MBR工艺中被控介质为低压常温空气，我们首先选择了软密封蝶阀，软密封适用于低压、常温，表1MBR工艺中曝气冲刷系统普通开关蝶阀配置和应用情况分析Tab．1Theconfigurationandapplicationanalysisfortheon—ofvalveintheaerationscouringsystemofMBRprocess阀门名称阀体结构／密封形式阀门主要材质执行机构形式应用情况分析普通开关中线对称结构阀体：碳钢①齿轮齿条执行机构①价格低、交货快、维护方便、及时②一般只能保证使用10万次无故障，用在MBR工艺装置中阀门蝶阀软密封阀杆：不锈钢②拔叉式执行机构正常使用时间短，故障频率高，维护工作量大，维护费用非常高且非常经济。软密封副摩擦扭矩相比金属硬密封小很多，只要配置较小的气动执行机构即可驱动，且仪表气容量较小，便于快速动作。但对于高频应用场合，软密封蝶阀需要解决的关键是密封性能的使用寿命。软密封蝶阀最常见的是中线对称的衬胶蝶阀]，见图2。其次是高性能的双偏芯蝶阀，见图3。阀杆图2衬胶蝶阀Fig．2Rubberliningbutterflyvalve填料螺母填料法兰螺栓填料阀体十字槽沉心螺钉螺口固定板阀座环后垫环填料法兰密封垫压罔填料垫轴承阀板固定片轴心轴承图3双偏心蝶阀Fig．3Doubleeccentricbuterflyvalve中线对称衬胶蝶阀和双偏心软密封蝶阀的使用寿命和可靠性，分析如下：(1)中线对称衬胶蝶阀的阀座(密封环)是高性能橡胶，作为高性能密封的橡胶弹性越好，则密封越好，但弹性越好的橡胶一般耐磨性能较差，无法保证长寿命使用，因此中线对称衬胶蝶阀的阀座，无法兼顾弹性和耐磨性。而双偏芯软密封蝶阀的阀座(见图4)将阀座的弹性功能和密封功能分解为密封环和垫环两个元件，考虑到长寿命要求，作为密封功能的密封环材质由原先聚四氟乙烯改为采用高强度、高耐磨的添加l5％碳纤维和5％二硫化钼的强化聚四氟乙烯，满足MBR工艺工况。作为弹性功能的垫环为316SS弹簧，足够的弹簧初始压力提供密封环对阀板足够的面压，同时，流体压力的方向也有利于密封环张开的