引言
   近年來，中國經(jīng)濟發(fā)展迅速，人民生活水平逐步提高，對肉類、雞蛋、牛奶和皮毛的需求也迅速增長。我國家禽養(yǎng)殖和畜牧業(yè)發(fā)展勢頭良好。與水產(chǎn)養(yǎng)殖和畜牧業(yè)密切相關(guān)的飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，推動了飼料生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，飼料級蛋氨酸作為家禽和牲畜的重要營養(yǎng)供應(yīng)，需求逐年增加。近年來，蛋氨酸市場價格波動較大，但總體上仍呈上升趨勢。飼料工業(yè)所需的飼料級蛋氨酸幾乎全部依賴進口，因此我國飼料級蛋氨酸工業(yè)化產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。
   目前，我國飼料工業(yè)所需的飼料級蛋氨酸生產(chǎn)遠遠不能滿足國內(nèi)飼料工業(yè)快速發(fā)展的需要，每年都需要大量進口。在飼料級蛋氨酸工業(yè)化過程中，關(guān)鍵工藝逐漸被國內(nèi)企業(yè)吸收和消化。工業(yè)生產(chǎn)飼料級蛋氨酸的軟件（生產(chǎn)工藝）條件滿足要求后，滿足軟件正常運行的硬件（工業(yè)設(shè)備）也應(yīng)滿足要求。硬件主要涉及自動化儀器、閥門設(shè)備等，這些設(shè)備本地化的發(fā)展在很大程度上決定了項目的投資成本。與購買國外設(shè)備相比，更符合我國的實際情況，投資大幅減少，經(jīng)濟效益也將大幅提高。
   1 工況介紹
   國內(nèi)某化工廠蛋氨酸生產(chǎn)項目中有兩處工藝管道需使用能夠耐大壓差、耐沖刷、抗閃蒸的閥門，具體使用工況參數(shù)：使用溫度：100℃；介質(zhì)：海因液體；閥門前的壓力P1：1.5MPa；閥后壓力P2：0.12MPa；壓差ΔP：1.38MPa；流量Q：9.57m3/h；密度
   ρ1：1050Kg/m3；液體壓力恢復(fù)系數(shù)：FL=0.85。
   2 確定閥門口徑

   
   式中：
   pv=1000kPa；
   pc=22120kPa。
   下一步，確定流態(tài)：

   
   阻塞流壓差：
   小于壓差（△p'=1380kPa），因此，流量系數(shù)阻塞流量C用式(3)計算:

   Q=9.57m3/h
   N1=1×10-1
   ρ1/ρ0=1.05
   流量系數(shù)C計算乘以修正系數(shù)Cv=3.確定的選型口徑為89DN40.由于介質(zhì)中存在顆粒和閃蒸現(xiàn)象，出口管道擴大計算DN80出口尺寸可減少閃蒸對閥門的損壞，經(jīng)濟實惠。
   確定 3 降壓等級
   對于液體工況，當液體物流與氣泡或氣穴混合的流體飽和時，就會發(fā)生物流堵塞，即堵塞流。當堵塞流產(chǎn)生時，必須發(fā)生閃蒸和空化。閃蒸和空化會對閥門造成一定程度的損壞，降低使用壽命。目前，避免蒸汽腐蝕的廣泛方法是控制縮流面的壓力Pvc，保持不低于液體的飽和蒸汽壓力Pv，對于壓差較大的情況，可通過多級降壓保證介質(zhì)通過每個降壓段的壓力不小于液體飽和蒸汽壓力。調(diào)節(jié)閥兩端的壓差是阻塞流壓差（ΔP/），當ΔP<ΔP/時，閃蒸和汽蝕可以避免。采用多級降壓時，各級降壓的實際壓羞△P均應(yīng)小于阻塞流壓差ΔP/。由于ΔP>ΔP/，且P>Pv。因此，不采取降壓措施會產(chǎn)生嚴重的腐蝕現(xiàn)象。然而，該條件必須在閃蒸狀態(tài)下生產(chǎn)產(chǎn)品，因此要求該條件下的閥門具有一定的閃蒸損傷能力，不能完全避免閃蒸。計算后，采用一定程度的降壓措施，即圖1中的降壓套筒。

圖1

   4
   經(jīng)過與現(xiàn)場工藝人員的多次溝通，決定在普通角閥的基礎(chǔ)上改進設(shè)計，結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 角閥結(jié)構(gòu)圖

   結(jié)構(gòu)特點如下：
   (1)閥座結(jié)構(gòu)采用文丘里角閥的通用設(shè)計方法，逐漸擴大閥座孔。此外，還采用銳邊設(shè)計的閥座孔，使其排出介質(zhì)遠離閥體內(nèi)壁，壓碎流體流束中的氣泡，減少對閥體內(nèi)壁的損壞。°角延長閥座。
   (2)上閥蓋與閥體之間的端面密封采用徑向密封圈，在彈簧上采用介質(zhì)壓力，使密封材料膨脹，起到端面密封的作用。
   (3)閥內(nèi)部件結(jié)構(gòu)改為帶分流孔的多層套筒結(jié)構(gòu):該結(jié)構(gòu)可大大減少閃蒸對閥內(nèi)部件的損壞，可用于極高能耗的場合。這種結(jié)構(gòu)會在小孔內(nèi)引起流體的干擾，導致流體本身內(nèi)部的相互碰撞，閥芯和閥座的通道內(nèi)會有較大的干擾。閥門上游的能量被流體相互碰撞產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)化為熱能，基本可以降低閥內(nèi)的壓力，基本沒有壓力恢復(fù)，可以大大降低氣泡形成區(qū)域的面積，使下游增壓引起的氣泡破裂的沖擊不出現(xiàn)在閥體內(nèi)壁，從而進一步減少對閥體的損傷。
   (4)改進閥內(nèi)件材料和工藝:哈氏閥內(nèi)件材料C-276基體噴焊一層合金(見圖3、4)，硬度高，硬度可達HRC52~58，耐弱酸腐蝕性好(工況介質(zhì)為弱酸，PH值為5.6～6.1）。合金噴焊時需保溫噴焊，噴焊時要求速度均勻，力求與哈氏C-276基體的最高融合程度。噴焊后精車閥芯部件和閥座時，應(yīng)注意設(shè)備的選擇、切割參數(shù)和刀具的選擇。加工精度高的數(shù)控車床應(yīng)進行車削，速度應(yīng)控制在較低速度100r/min，吃刀量選擇0.5～0.7mm，刀具選擇數(shù)控成型刀片YG類別。在選擇此類刀片和切削參數(shù)時，是加工噴焊等合金零件的更好選擇。

圖3

4 閥座噴焊合金圖

   （5）閥座密封圈結(jié)構(gòu)改進：將閥座密封圈結(jié)構(gòu)由進口徑向密封圈改為金屬纏繞墊圈，采用哈氏C-276和石墨纏繞形成的墊圈密封位于內(nèi)部部件的節(jié)流位置，容易丟失，需要備件。長期更換不可避免地會給用戶的維護成本帶來壓力。更換密封圈結(jié)構(gòu)后，可以獲得相同的密封性能效果，降低使用成本，降低用戶的經(jīng)濟壓力。
   （6）供應(yīng)閥現(xiàn)場使用效果概述：結(jié)構(gòu)閥供應(yīng)后，安裝在現(xiàn)場管道上可總結(jié)為：使用時間長，可達3個月以上。能更好地滿足用戶的日常駕駛生產(chǎn)。培訓用戶現(xiàn)場閥門維修人員，掌握配件更換操作，受到用戶的好評。
   5 國外工況閥門介紹
   5.1 國外蛋氨酸生產(chǎn)項目閃蒸位置的閥門選擇基本如下：
   根據(jù)設(shè)計院的管道設(shè)計，選擇適用于壓差大、流量大的角閥。
   ①閥體材料:為保證閥體的使用壽命和效果，采用耐腐蝕性極佳的鋯金屬Zr705.該材料具有成功率相對較高的鑄造成型性，不易產(chǎn)生常見的氣孔、沙眼等鑄造缺陷。當介質(zhì)中有少量水時，足以在表面形成耐腐蝕性強的抗氧化保護膜。優(yōu)越的強度和耐腐蝕性。此外，該材料可以正常焊接，焊接后無需熱處理即可保證良好的耐腐蝕性。
   ②閥內(nèi)件材料：具有陶瓷物理性能的硬化材料，具有高硬度、耐腐蝕、耐高溫的特點。
   ③閥門口徑：選型為DN40.IN40/OUT80)閥門出口接入閃蒸罐。
   5.2 上述閃蒸條件選用該閥門，具有以下優(yōu)缺點：
   優(yōu)點：閥體耐腐蝕，內(nèi)部硬度高，耐沖刷，使用壽命長達6個月。
   缺點：成本高，國外壟斷，交貨期長。
   6 總結(jié)
   目前，隨著國內(nèi)蛋氨酸工業(yè)的發(fā)展，防閃蒸角閥作為蛋氨酸生產(chǎn)的關(guān)鍵控制裝置，要求具有優(yōu)異的密封性能和防閃蒸損傷能力。在開發(fā)、設(shè)計和制造過程中，應(yīng)考慮閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、密封材料選擇，結(jié)合現(xiàn)場使用條件，努力滿足設(shè)計條件的使用要求。國內(nèi)閥門制造商應(yīng)決心擴大國內(nèi)閥門的使用領(lǐng)域，盡快打破國外閥門在該行業(yè)的壟斷。