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创新解决方案。可靠性设计。

与伙伴合作的创意工程解决方案创造了特定应用设计

在提供创意解决方案的时候,最大的挑战是改变人们的认知和工作习惯。在与终端用户合作时,MOGAS 会开发创意工程解决方案。

贯穿 MOGAS 的整个发展历程,我们一直渴望着创新。我们倾听客户的问题与关注点。我们参观客户的工厂,直接发现问题。而且我们设计了定制的阀门解决方案

特定应用阀门设计诞生于调查分析。

创新同样来源于对阀门的故障检查。在拆卸过程中,工程师和维修人员会分析故障阀门或运行不佳的阀门以发现其最薄弱环节。通过查明阀门哪部分可以工作、哪部分不能工作,便可改善阀门的设计和材质。

大多数阀门制造商在设计阀门时,会将价格当作首要目标,而 MOGAS 的经营理念是为阀门的使用寿命而设计。这是我们提供 性能保证的途径。我们提供可靠性。我们提供自信心。

特定应用设计

阀门设计实际是关于流量控制而非阀门本身的设计。为了解在特定应用中哪种阀门工作最佳、选择哪种材质、拥有何种特征,您必须要了解流经阀门的物质的复杂性。

  • 需要阀门以何种速度和频率关闭?
  • 温度范围和压力范围是多少,二者的变化有多快?
  • 造成腐蚀的污染物是什么?
  • 温度/压力/催化剂是如何改变媒介的?

MOGAS 和工厂以及终端用户工艺工程师建立合作伙伴关系已历史悠长,这有助于了解整个流体的运动过程以及想要达到的效果——这样,MOGAS 可以规划解决方案。

涂层创新视频记录了 MOGAS 涂层研发的历程。通过视频时间轴、通过与 MOGAS 工程副总裁 Jonquil Hill 的讨论,这历程将一一展现。
  • 精益求精——我们的设计理念

    MOGAS 球阀便根据此理念设计而来。由于阀门的中心是阀球,我们先设计球孔尺寸,为了适应日后出现的侵蚀和冲蚀现象,我们将其设计的稍小,这样阀球即便经过多年的频繁使用也会始终满足规格要求。

    Demonstration video of effective mate lap ball and seat sealing of MOGAS ball valve.

    我们将阀座设计得稍宽大一点,这样其可与阀球更好地接触。因为阀球和阀座是配对研磨的,接触面积越大,二者表面之间形成的真空区就越大,空气就无法渗入;真空密封力越大,该处封闭的就越紧。 严苛工况应用中,对于接触面的宽度和密封力来说,最重要的是阀座的工程学。

    接下来将计算阀门开启或关闭时,根据阀座和阀球上的接触面积计算阀球半径。在阀座或处于完全打开位置时,或处于完全关闭位置时,这两者中阀球接触的相同区域不应重叠。这是因为阀门执行机构可能设定为旋转阀球 90 度,但由于阀杆、接合器等其他元件的容差无法绝对精确,所以对于阀球来说,旋转 93 度至关闭也是有可能的。一些竞争对手生产的球阀会在腔体处留有空隙。MOGAS 阀门设计为从 0 度到 97度 开启和关闭,且不会重叠共同接触面积。共同接触面积不重叠,并结合真空密封和前缘宽阀座清理表面,MOGAS 球阀可完全关闭。

  • 量身定制的内件设计解决方案

    为可靠的隔离而设计

    为开启/关闭应用设计的金属密封浮动球
    • 受压自紧密封
    • 特定应用阀座设计
    • 可置换金属座
    • 宽大的阀座密封表面
    • 单向或双向密封
    • 尺寸范围: 1/2 至 42 英寸(12 至 1100 公称直径)
    • 温度范围:-58 至 1652 °F (-50 至 900 °C)
    • 压力等级: ASME 300 – 4500 及 API 6A

    精准调节控制

    设计用于温度<400 °F的工况下的金属密封固定球阀
    • 受压自紧密封,加 O 型圈密封
    • 变量控制内件
    • 无限可调比
    • 压降比率: >0.3
    • 尺寸范围: 3 至 42 英寸(80 至 1100 公称直径)
    • 温度范围: -58 至 400 °F(-50 至 205 °C)
    • 压力等级: ASME 300 – 2500

    极端温度控制

    设计用于温度>400 °F 的工况下的金属密封浮动球阀
    • 受压自紧密封
    • 变量控制内件
    • 无限可调比
    • 压降比率: >0.3
    • 尺寸范围: 1/2 至 42 英寸(12 至 1100 公称直径)
    • 温度范围: 400 至 1652 °F(205 至 900 °C)
    • 压力等级: ASME 300 – 4500 及 API 6A
  • 阀门型式的根本差异

    严格的工业流程需要严格地选择阀门。对阀门型式的根本差异了解将有助于您的决策制定。

    在阀门型式方面,阀门的设计、用途和目的存在明显差异。在严苛工况条件下,阀门是否会有旋转操作或线性动作对其使用寿命和性能来说至关重要。暴露的密封结构与受保护的密封表面对比,两者会有很大不同。那些普通阀门是为室温或低温干净环境下工作而制造,未针对极端操作工况下的苛刻要求而作工程设计。

    球阀的优点
    • 嵌入式阀座可避免持续暴露于工程流
    • 阀门的每次操作都可清扫阀球
    • 绕其轴旋转,就不会出现体积排量
    • 避免盘根区域出现潜在的媒介侵蚀,并在降低易散性排放风险的同时保持阀杆密封区域的完整性
    • 无提升阀杆的设计符合美国联邦环保署(EPA)在更多循环次数下有机挥发物排放标准
    • 压力辅助密封
    闸阀的缺点
    • 在液流范围内的密封部件可导致潜在的磨损和腐蚀
    • 暴露的密封表面结合体会磨损并丧失维持高密封性的能力
    • 当阀门操作时,液流路径会因工艺流体的体积排量而阻断,而工艺流体的体积排量必须在插头退入流体后开始产生
    • 多向转动提升阀杆可拔出破坏性催化剂,而且盘根区域管道内的结垢可能会导致危险的气体泄漏
    • 由于阀杆随工艺流体在填料函中穿过,所以滑杆阀不提供使用寿命长度或循环次数。
    • 依靠阀杆的垂直推力将密封塞推入阀座
    截止阀的缺点
    • 阀门打开时因阀座暴露对密封表面造成损害
    • 密封槽/肋久而久之会受到腐蚀,并且粘上流体颗粒
    • 当阀门操作时,液流路径会因工艺流体的体积排量而阻断,而工艺流体的体积排量必须在插头退入流体后开始产生
    • 多向转动提升阀杆可拔出破坏性催化剂,而且盘根区域管道内的结垢可能会导致危险的气体泄漏
    • 由于阀杆随工艺流体在填料函中穿过,所以滑杆阀增加使用寿命或循环次数
    • 激活密封的扭矩——热循环释放阀杆
  • 材质和涂层

    金属材料的选择对阀门设计、性能起着重要作用,其更为工厂和员工安全的根本保障,而且最受工艺流体影响的阀门区域是阀球和阀座。这区域的制作材料应能保证阀门在特定应用中的使用寿命达到最长。使用的制作材料不会与工艺流体发生反应,也不会引起腐蚀,以保持阀门的机械完整性。

    阀门材质的选择对涉及热冲击的应用,特别是在循环操作的应用来说也很重要,其中热冲击的高温或高压会令金属疲劳。

    动画短片展示:在温度骤变期间,阀球/阀座的热膨胀率和涂层材料可挠性的共同保证了可靠密封。

    为确保客户可以获得最佳的涂层解决方案,MOGAS 一直在进行研究和开发(R&D)项目,包括:

    • 连续的现场调研
    • 挂片试验(每批涂层均具有可追溯性)
    • 实验室分析
    • 与所选的授权涂料器联动

    作为 MOGAS 涂层研究和开发的一部分,我们不断地分析样件的强度和耐用性。我们测试评估的示例包括:

    • 磨耗试验
    • 浆料侵蚀试验
    • 微硬度试验
    • 粘着试验
    • 腐蚀试验
    • 孔隙度分析
    • 冲击试验
    • 残余应力分析
  • 衬套和保温套管

    防侵蚀套管图片
    MOGAS 已获得保温套管的专利,该套管可以解决末端接头的过早应力开裂。

    衬套
    高压、浆料渣滓和流经阀门的腐蚀性媒介加速了部件和周围管道的恶化。根据应用和客户需求,MOGAS 所拥有的涂料可用于阀球和阀座以及整个阀门的流动路径。涂层的耐腐蚀性和低摩擦系数特性令其可以极好地避免金属间磨损。作为机械冗余,可更换套筒可以用来保护整个阀体和末端接头,使其免受严重腐蚀,从而节约资本设备。

    保温套管
    在严苛工况环境中作业,例如催化剂从一个流化床反应器中转移,隔离阀通常会受到频繁且极端的温度和压力循环的影响。这会导致阀门出现过早热疲劳应力开裂,也会因为催化剂的研磨性而受到侵蚀。
     
    MOGAS 最近获取了一项关于配备保温套管衬层的管状构件的专利,该管状构件可有效抑制阀座附近(最受关注区域)末端接头发生热疲劳应力开裂。比较有限元的分析研究显示,不配备 MOGAS 专利套管的阀门在严苛工况环境下,末端接头的峰值应力强度可达 841 MPa。根据 ASME 的疲劳设计曲线,该阀门的设计寿命是 50 到 200 个周期。在相同条件下,采用 MOGAS 专利套管的阀门,其末端接头的峰值应力强度可降低至 321 MPa(46.6 ksi),这令阀门的设计寿命至少为 30,000 个周期。

  • 冲洗

    Typical purge locations

    大多数的关键隔离服务位于需要冗余控制以实现更高可靠性和更长运行时间的设备系统中。一个典型的系统会设有冗余控制阀,该控制阀会为每个控制阀门设置双重隔离——逆流和顺流。利用这种冗余,您在维护或维修的同时,可以进行从一个控制阀(队列)切换至其他阀(队列)的操作,且不会令流程中断。

    焦炭形成——有时被称为沥青质——根据温度和压力的不同,可能会出现在结垢较多的应用中。这种焦炭物质往往会变硬并附着在阀体、阀座和阀球的内表面。一旦发生这种情况,从运转初期到运转结束所需要的阀门破坏扭矩就会明显增加,最终可能会导致阀门卡死或锁定。

    已证明,冲洗可以有效减少或消除焦炭形成。MOGAS 强烈推荐使用专门为高结垢应用设计的冲洗系统,以最大限度地提高其操作使用寿命。在为每个服务选择正确的冲洗系统的时候,可能会避免设备的意外关机和不良环境,这些因素会影响设备的整体可靠性。

  • 研究和开发

    计算流体动力学:动能和速度控制耗散。
    控制阀上的计算流体动力学(CFD)仿真显示迫使工艺流体通过一系列预定的直角会耗散动能,控制速率。

    我们有规范化的项目来开发涉及阀门涂层和流量控制的关键应用,这也证明了 Mogas 对研发的持续承诺。我们的员工包括有专注于研究的科学工作者,他们是摩擦学、材料、应用涂层和流体动力学方面的专家。

    作为涂层业的领军企业,MOGAS 会继续努力,显著改善工艺技术并提高涂层质量。我们研发的纳米结构钛涂层获得了专利,该专利涂层的硬度增加了 10 - 15%,耐磨性提高了 200%,耐蚀性提高了 250%。

    为了分析和解决涉及流体运动的问题,MOGAS 阀门设计工程师会使用计算流体动力学(CFD)软件。CFD 分析可以预测管道和阀门内部复杂的流动特性,将漩涡形成以及复杂的气穴现象等问题可视化。使用有限元分析来模拟材料应力和流体环路时,CFD 可以为工程师呈现出一个提高阀门性能的完整图片。