电动阀技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

近几年，我国电动阀的生产技术水平不断提高。特别是石油工程、核电等领域的电动阀的制造技术取得了重大突破。

我国正大力发展核电产业，但是两年前核电装备的电动阀门“瓶颈”就是96%的电动阀门依赖进口，国产核一级电动阀门几乎为“零”。这种情况目前得到改观，日前，辽宁红沿河核电站1号、2号机组电动阀门的国产化率达到60%，这意味着我国核电装备的电动阀门“瓶颈”已被突破。

作为核能动设备的最后一道屏障，核阀的技术含量和安全性要求相当高。世界第一起核电事故，就是由安全阀故障导致的，引发了无法估量的放射性灾害。核电装备的国产化不仅决定着我国经济发展，也决定着国防安全。

然而，就在两年前，在我国几大核电站中，国产核级电动阀门仅占4%，且全部为核二三级电动阀门，96%的电动阀门则依赖进口，国产核一级电动阀门为“零”。我国电动阀门厂有上万家，获得“核资质”的不足10家，而获得顶级核电动阀门生产资质的仅有两家，大高电动阀门不仅是第一个通过鉴定拿到“入场券”的厂家，也是唯一连续两年得到国家专项资金支持的企业。目前，大高电动阀门已经完成所担当的“国家重大技术专项”核电装备核级自主化部分，其研制的核电站截止阀、止回阀填补了国内空白，达到国外同类产品先进水平，打破了美法两国的垄断。而这两类电动阀门也是核电站中用数量最多、总金额最大的。

核级电动阀门投资占核电站设备总投资的6%，占核机设备维修费用的50%。近几年，我国大力发展核电，计划到2020年核电装机容量达到4000万千瓦，增建15座核电站，因为大高电动阀门和国内另一家企业自主研发取得的重大突破，这些新建核电站的核电电动阀门国产化率都将达到60%。我国核电装备的电动阀门“瓶颈”已被突破。

第二节 产品工艺特点或流程

电动阀通常由电动执行机构和阀门连接起来，经过安装调试后成为电动阀。电动阀使用电能作为动力来接通电动执行机构驱动阀门，实现阀门的开关、调节动作。从而达到对管道介质的开关或是调节目的。

未来一段时间，我国应重点发展的电动阀工艺有：开发高温高压电站和核电站电动阀门采用锻焊结构时应用真空电子束焊接新工艺和剪切挤压技术；开发长输管线大口径整体球阀应用整体焊接技术。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

中国电动阀门产品市场随着科学技术的不断发展，也在向高技术含量、高参数、耐强腐蚀、高寿命方向发展。根据对国内外电动阀门技术的分析和国内外电动阀门市场需求的分析，研究出近几年来各行业用工业电动阀门及电动阀门行业高新技术发展趋势及投资方向，如下：

1、石油、天然气井口装置用阀

石油、天然气井口装置用阀主要为符合美国API6A标准的单闸板或双闸板、有导流孔或无导流孔的锻钢平行式闸阀、泥浆阀、角式节流阀、油田专用平行式调节阀、油田专用直通式止回阀、注水\聚合物专用平行式闸阀、卡箍式平行闸阀、先导式安全阀和止回阀。

石油、天然气井口装置用电动阀门的公称压力级为API2000psi、3000psi、5000psi、10000psi、15000psi、20000psi；公称通径为DN46~228mm(113/16in~9in)；温度等级为K(-60~182℃)、L(-42~182℃)、P(-29~182℃)、R(室温)、S(-18~166℃)、T(-18~182℃)、U(-18~121℃)、V(2~121℃)；材料要求为AA、BB、CC、DD、EE、FF、HH；材料性能要求按36K、45K、60K、75K；产品技术要求按PSL1(产品规范等级1)、PSL2(产品规范等级2)、PSL3(产品规范等级3)、PSL4(产品规范等级4)。

2、石油、天然气长输管线用阀

石油、天然气长输管线用阀主要为符合美国API6D标准的单闸板或双闸板、有导流孔或无导流孔的平板闸阀；锻钢或铸钢三体式、上装式或全焊接式固定球球阀；油密封或压力平衡式旋塞阀；旋启式或蝶式止回阀、通球止回阀；清管阀等。

这些电动阀门的公称压力级为CL150(PN2.0MPa)、CL300(PN5.0MPa)、CL400(PN6.4MPa)、CL600(PN10.0MPa)、CL900(PN15.0MPa)、CL1500(PN25.0MPa)、CL2500(PN42.0MPa)；公称通径为DN50~1500mm(2in~60in)；耐火试验技术要求按ISO10497；电动阀门的压力试验按ISO5208。

3、核电用阀

核电用电动阀门比常规的大型火力发电站用电动阀门其技术特点和要求要高。阀类一般有闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀、安全阀、主蒸汽隔离阀、球阀、隔膜阀、减压阀和控制阀等；具有代表性电动阀门的最高技术参数为：最大口径DN1200mm(核3级的蝶阀)、DN800mm(核2级的主蒸汽隔离阀)、DN350mm(核1级的主回路闸阀)；最高压力：约1500磅级；最高温度：约350℃；介质：冷却剂(硼化水)等。生产核级电动阀门产品规定要求：通常按核行业标准EJ、美国ASME、IEEE标准及法国压水堆核岛机械设备设计和建造规则RCC-M等。

4、海洋石油用阀

海上采油平台的采油、防喷、注水、注气、水下设备等系统需要开发一些耐海水、盐雾侵蚀要求的特种电动阀门。这些电动阀门要求有较强的抗腐蚀性、抗风暴等异常外力的能力，并且要求密封可靠、操作灵活、维修方便。

海洋石油用阀发展的具体类型、参数如下：

⑴锻钢单闸板或双闸板带导流孔或不带导流孔平板闸阀

该阀的结构可参照美国卡麦隆F型闸阀、“AF”型海底电动阀门(用于海下1000米)、“DF”型海底电动阀门(用于海下3000米)、MCEVOY公司C型、E型闸阀。

这类电动阀门的公称通径：DN46~162mm(113/16in~63/8in)；公称压力级为API2000psi、3000psi、5000psi、10000psi、15000psi、20000psi；工作温度：-59~343℃；技术要求按API6A的规定。

⑵双瓣蝶式止回阀

该阀技术参数：公称通径：DN53~280mm(21/16in~11in)；公称压力级为API2000psi、3000psi、5000psi、10000psi、15000psi、20000psi；温度等级为K(-60~182℃)、L(-42~182℃)、P(-29~182℃)、R(室温)、S(-18~166℃)、T(-18~182℃)、U(-18~121℃)、V(2~121℃)；材料要求为AA、BB、CC、DD、EE、FF、HH；材料性能要求按36K、45K、60K、75K；产品技术要求按PSL1(产品规范等级1)、PSL2(产品规范等级2)、PSL3(产品规范等级3)、PSL4(产品规范等级4)。

⑶带压平衡阀杆的角式节流阀

该阀的设计、制造按API6A标准；其公称压力级为API3000psi、5000psi、10000psi；公称通径：DN50mm、DN80mm、DN100mm、DN150mm(2in、3in、4in、6in)；使用温度：-29~121℃。(该阀的节流头可设计为针型节流头或套筒节流头)。

5、石化、电力用阀

石化、电力电动阀门产品，其结构调整的重点是发展缺门产品。如下：

⑴高温高压调节阀

用于大型火电机组的高温高压调节阀，其结构设计应根据它的流量特性和工况控制要求来确定，可以是单座，也可以是双座或套筒结构。该调节阀的公称通径：DN50~500mm；公称压力：≤42.0MPa；使用温度：510~570℃。

⑵减温减压阀

该减温减压阀，石化行业要求能设计成类似费希尔的CVS阀，并将压力和温度控制在一个阀内完成，减压后的喷水降温控制要精确(在4~7℃范围内)，关阀严密，低噪声，长寿命。

⑶高温高压大口径安全阀

用于蒸汽系统的高温高压大口径安全阀，其设计结构可采用弹簧式。设计中主要解决的关键问题是：该类电动阀门的整定压力、回座压力、密封性能、重复动作稳定性及弹簧的疲劳。其公称通径：DN200~400mm；公称压力：≤5.0MPa；最高使用温度：570℃。

⑷高压蒸气疏水阀

用于高压蒸汽系统排除凝结水的高压蒸汽疏水阀，其开发的结构可以为热动力型HRW、HRF圆盘式；机械型高压自由浮球式；热静力型BK27、BK28、BK212双金属片式。该类电动阀门的公称通径：DN15~50mm；公称压力：15.0MPa。

6、环保用阀

该环保系统需发展的电动阀门：陶瓷片密封旋转阀、PVC塑料阀、大密封面平板闸阀、不锈钢旋塞阀等。

7、冶金系统用阀

冶金系统用阀，由于介质常为粉状和悬浮固体颗粒状，加之温度较高，故对电动阀门的耐磨、耐温及耐蚀等要求较高。

冶金系统用阀发展的具体类型、参数如下：

⑴圆顶阀

用于火力发电厂气力除灰、进料、放料系统的圆顶阀。该阀由阀体、主动轴、从动轴、球体等组成，其公称通径：DN50~300mm；工作压力：PN1.0~0.6MPa；最高使用温度：1050℃。设计该阀时，其密封面应考虑采用喷涂钴基碳化钨合金材料，使其更加坚硬，增强耐磨性能。

⑵排灰平板闸阀

用于炼钢厂炼铁除灰系统的“排灰平板闸阀”。该除灰系统的介质——“灰粉”，不仅形状是颗粒的(有时是分散形状，有时是混合形状)，而且具有一定的粘性，还夹有一氧化碳(CO)。由于介质“灰粉”中的颗粒，阀座往往有不同程度的损伤、擦伤、磨损，故，要求其“排灰平板闸阀”的主件，例如闸板、阀座等零部件均应具有较强的耐磨性。炼铁除灰系统工况的使用压力在0.25MPa左右的低压范围内；温度在≤250℃的范围内(一般情况下为常温，有时瞬间温度可达250℃)；公称管径仅从DN50mm~DN400mm(DN300mm的管径最常见)。

该阀其结构如采用带导流孔，并且“加大密封面”的密封设计，不仅能提高其耐磨性；满足其密封性能；而且能避免灰粉进入阀体底腔。在设计中，可充分利用现行带导流孔平板闸阀产品，将阀座改为“加大密封面”的密封状态。对耐磨性而言，其金属对金属硬密封寿命虽最长，但金属对金属“加大密封面”的硬密封，一则标准上允许漏，(如设计为零泄漏成本将十分高昂且加工难度大)；二则密封不如非金属材料。其密封不如非金属材料，是因为金属表面磨蚀时会产生一层氧化物，尽管这层氧化物覆盖在受到腐蚀作用的部位上，能减慢金属的进一步腐蚀，但如果发生滑动的话，该层氧化物就会被清除，使裸露出来的金属表面受到进一步的腐蚀，从而加快磨损，削弱其密封性能。而采用非金属材料，不仅能节约成本，降低加工难度，而且能保证其密封性能。

由于钢厂炼铁除灰系统的工况温度一般为常温，有时瞬间最高温度也只有250℃。故采用非金属材料(建议采用对位聚苯)作密封面，既可以满足其工况温度、耐磨，又可以满足其密封性能。非金属材料——对位聚苯，适用温度为≤300℃，且比硬质的PTFE更硬，能满足炼铁厂除灰系统的工况，不失为较理想的密封面材料。阀座材料建议采用1Cr13。

⑶耐强酸腐蚀的不锈钢阀

冶金系统用耐强酸腐蚀的不锈钢阀。该阀其公称通径：DN50~2400mm；公称压力0.05~1.6MPa；最高使用温度：1050℃。

8、氧化铝工业用阀

氧化铝工业在生产过程中，介质多为碱性泥浆和颗粒状物质，结疤现象极为严重，且介质对电动阀门体腔及内件的冲蚀现象也很严重。因此，氧化铝工业用阀要求其抗结疤耐结疤；抗冲蚀耐冲蚀。

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