氣體、液體與粉體顆粒輸送控制閥在設計原理上的本質區別

      對于工程師來說，選擇用于粉體顆粒輸送系統的控制閥是一項極大的挑戰。這是因為在市場上存在各種各樣的閥門可用選擇，但絕大多數閥門在處理粉體顆粒物料時總是存在這樣那樣的問題。粉體顆粒輸送對于閥門的選型有著更高的要求。本文著重闡述了氣體、液體輸送控制閥與粉體顆粒輸送控制閥在設計原理上的本質區別，希望對廣大服務于化工行業、食品加工行業等有著粉體顆粒輸送的要求的工程師有所幫助。 
      系統設計工程師在設計輸送系統時往往面臨著眾多的方案可供選擇。其挑戰在于基于對所處理物料的特性和系統所要達成的功能選擇^合適的方案。氣體、液體和粉體顆粒由于其固有特性不同，對于輸送系統特別是閥門有著不同的要求。氣體和液體的流動性極強，能夠很容易地隨著蝶閥的圓盤和傳統閘板閥的移動而移動。正是由于氣體和液體這種極強的流動性，使得閥門的密封圈與蝶閥圓盤和閘板閥閘刀之間的接觸面能夠實現完全的密封。氣體和液體也不存在自身的切斷和磨損問題。因此在用于輸送氣體和液體的閥門主要采用軟質彈性材料密封設計。 
      干燥的粉體顆粒料由于其固體的特性較之氣體或液體來說更具有磨損性同時流動性也較差。傳統的閥門由于其^早設計用來處理氣體和液體，所采用的軟質彈性密封圈在輸送干燥粉體顆粒時往往極易被刮擦而使閥門達不到預期設計要求。粉體顆粒料在閥門關閉時被閘刀截留并在密封圈處產生堆積，從而阻礙了閥門的完全閉合。同時暴露在物料流經方向上的軟質密封圈要經受粉體顆粒料不斷的沖擊并受到極大磨損。由于這種磨損性而產生的破壞性會隨著物料流動的速度的加快而以指數方式倍增。

      蝶閥            
      蝶閥由于其自身的設計和功能的局限，有著內部清潔的問題。 當所輸送的物料具有很高粘性時會導致圓盤閘刀阻礙物料流或者導致物料腐敗變質，當輸送系統需要輸送不同物料時會產生交叉污染。蝶閥在設計中存在內部空腔，粉體物料在此堆積后產生交叉污染。同時圓形閘刀與閥體接觸的地方形成一個鍥口，粉體顆粒會在此堆積導致閥門卡住。另外在閘門關閉過程中，由于粉體顆粒的較差流動性，閘刀會將物料推至閥體頂部形成堆積。更為重要的是此類閥門沒有任何機械方式可以保證在下次啟動閥門時清除上次閥門開啟時所堆積的物料。這將極大的阻礙閥門的完全閉合。總之，蝶閥這種主要用于輸送其體和液體的閥門因為不存在自我清潔功能不適合輸送干燥粉體顆粒物料。    
      再者，由于氣體和液體所具有的低磨損性，在蝶閥的設計中并沒有加入密封系統的耐磨損設計和閥門“在線維護”的設計。因此在干燥粉體顆粒物料輸送系統中選用蝶閥會造成閥門失效、高維護成本、清潔問題和系統停機等問題。這些問題經常導致蝶閥較高的使用周期成本并極大降低使用者滿意度。 
      蝶閥在輸送干燥粉體顆粒時還會產生其它問題，比如蝶閥的圓形閘板處于物料流內，這導致了阻礙物料流動的問題，常常需要使用更大口徑的管道和更加大的管道內壓力來防止物料在輸送中的堆積。物料架橋是蝶閥的另一個典型問題，隨著開啟閉合運動的增加而變得復雜。蝶閥的圓形閘刀和圓形的軟質彈性密封圈始終暴露在物料流的沖擊下，長此以往會產生磨損問題。尤其是顆粒物料會在閘板和密封圈之間堆積，妨礙閘門完全閉合。因此如果物料流動性強并且沒有磨損性或者是粉末狀態的話，可以選擇蝶閥，但是在系統設計時需要考慮將來的清潔問題。 
      在粉末狀物料輸送系統中采用蝶閥需要注意粉末常常會侵入蝶閥驅動軸內導致閥門開啟閉合時震動。因此在粉末物料輸送系統中的蝶閥應盡量避免帶料閉合。
      傳統圓頂閘板閥   
      傳統圓頂閘板閥解決了蝶閥中部閘刀驅動軸阻礙物料流動的問題。但是由于物料堆積致使閥門不能完全閉合以及物料交叉污染的問題導致傳統閘板閥在粉體顆粒輸送系統中鮮有成功案例。由于沒有“自我清潔”功能，傳統圓頂閘板閥經常需要將閥門從系統中拆卸下來得以進入閥體內部進行清潔工作。這導致了很長的系統停止時間。傳統的圍在閘刀四周的軟質密封材料不能抵御磨損性物料的持續摩擦，這種情況導致了傳統圓頂閘板閥經常需要維護來防止物料泄漏。   
      以上兩種閥門設計在用于粉體顆粒物料輸送系統中，重置成本相當高。其中^大的成本是因為維護而停止系統的成本。通常情況下，閘板閥閥體是鑄造件，這使得閥門重量極大而且毫無必要大大增加了閥門安裝維護的困難度和成本。由于此兩種閥門沒有“易于維護”設計使得工廠的維護成本高居不下。有些閥門維護成本升值高于重新購買新的閥門。  
      總體來說，干燥粉體顆粒物料特殊的屬性使得輸送此類物料的閥門需要解決物料較低流動性、較高磨損性問題并具有保持閥門自我清潔便于維護等功能。目前在市場上的絕大多數干燥物料閥門都是在氣體、液體閥門的基礎上稍加修改而成的。在用于干燥物料輸送系統中不可避免的產生這樣那樣的問題。

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