来源：Valve World（2023-06-20 发布）。作者：Nick Runyon、David Yakos（MagDrive Technologies 联合创始人）。本文为中文编译版，原文链接：https://valve-world.net/magnetic-actuation-attracts-attention-fugitive-emissions-eliminated-at-the-source/
MagDrive Technologies 安装现场检查（图源：Valve World）
在油气行业，阀门填料函泄漏约占逸散排放的 60%；90% 以上的阀门泄漏源于阀杆处填料的失效。阀门填料在阀杆处形成动态密封，随使用时间推移容易泄漏。密封、填料和垫片技术每年都有进步，承诺遏制行业的逸散排放问题；随着逸散排放法规日趋严格，监测与成像技术的突破也让我们定位和测量泄漏的能力不断增强。如今我们比以往任何时候都更能识别和缓解这一严重问题。但与其治标，何不从根本上消除问题？
工业阀门的磁力执行技术正在把行业从"低排放"推向"零排放"。装有磁力阀门驱动装置的阀门，其阀杆被实体壁腔体完全包封——阀门由一对磁体阵列驱动，将手轮或执行机构的动作安全地隔墙传递给密封在内部的阀杆。
近年技术与设计的进步解决了磁力执行的几个最大难题：如今不仅能够产生足够的转矩来操作几乎所有尺寸的阀门，制造商还能精确计算转矩需求，消除现场断裂的可能性。
磁学技术的进步和新的机械发现，为高压以及从深冷到高温的宽温度范围应用打开了大门。磁驱动阀门已通过一些最严格的 API 测试和应用验证，证实了磁力执行实现真正零排放的实际潜力。
MagDrive Technologies 是磁执行类别的领先者。在一次 API 6FA 防火测试中，一台闸阀加装了 MagDrive 驱动装置，阀杆被完全包封、消除了外露填料的泄漏通道。这项火烧测试对阀门而言往往是灾难性的——阀门被剧烈加热和冷却以测量泄漏量。而装有磁力驱动装置的阀门保持了实体壁完好、消除了向大气的泄漏通道，冷却后还继续完成了 44,000 次动作，全程无泄漏。
当考虑剧毒介质的安全问题、环境危害，或顽固泄漏点的维护噩梦时，人们马上就能体会到零排放磁力执行阀门的好处。磁力执行可以在最恶劣的环境、最具挑战的位置消除逸散排放，且不论阀门品牌、尺寸或用途均可应用。
新技术往往诞生于解决最复杂问题的努力之中。MagDrive Technologies 与 NASA 合作、为" Morpheus" 行星着陆器实现深冷氦气的真正零逸散排放，是磁力执行作为逸散排放解决方案的首次验证。氦气常用于航天器燃料箱增压，是元素周期表中最小的元素，极难封存。为缩小体积、降低昂贵的载荷，NASA 要求在 -269℃ 至 -300℃ 的深冷温度下储存氦气。
最初的封存尝试沿用当时的技术思路，结果做出了一个六英尺长的阀杆填料设计来隔绝低温——阀杆笨重且仍然泄漏。改用磁驱动阀门后，NASA 在 3500psi 下实现了深冷氦气的真正零排放：在这一前所未有的测试中，氦气在极端压力和温度下被成功封存，无泄漏通道。
如今 MagDrive 阀门技术已被用于封存氢气（H）、甲烷（CH4），甚至光气（COCl2）、硫化氢（H2S）等致命化学品。零排放磁驱动阀门已有角行程格式——球阀、蝶阀和旋塞阀；明杆/直行程阀门（包括闸阀和截止阀）也可加装磁力执行。
利用磁体在油气行业是熟悉的概念：磁力泵几十年来消除了外泄漏，为磁应用树立了先例。磁力泵隔离泵轴——与磁阀门一样——用一个无泄漏腔体把阀杆与执行机构隔开。但磁力泵是低转矩、高转速运行；阀门则是低转速、高转矩，此前的挑战一直是如何为商用工业阀门应用产生所需的转矩。
操作阀门的转矩可能非常高——解锁卡死、开足关严都需要大转矩。MagDrive Technologies 解决了从小口径阀门到大型管道阀门的转矩传递问题。例如，MagDrive 曾在一台 4 英寸海军截止阀上按高温高转矩要求完成测试。
美国海军希望确保磁力联锁在任何环境下都能向阀杆传递足够转矩，并要求进行应力测试。MagDrive 团队故意把阀门驱动设计成会让阀杆失效的模式：试验中阀门被堵住，而磁耦合继续向阀杆施加应力——磁驱动装置把 3/4 英寸阀杆拧扭了，证明了磁力传递的绰绰有余，也粉碎了关于磁执行阀门的种种误解。
这次海军应力测试展示了磁力执行的一个关键特性和好处：磁耦合可以精确设计。与其让阀杆断裂，不如通过计算转矩需求，从阀门或阀杆的破坏点向下退让——工程师可以把磁阵列设置为在阀杆失效前"跳到下一块磁体"。这相当于一个无限剪切销，保护阀门免遭有人用超大扳手强行开关而造成的失效。
逸散排放的巨大成本是多项因素的总和：设施停机会损失可观的收入；终端用户为合规罚款和履约整改付出巨额费用。磁力执行能够消除这些泄漏源，连带消除罚款。考虑采购、维护和停工成本后，一处泄漏阀门的维护费用远高于阀门本身。
磁执行阀门几乎可以在从最冷到较高温度的所有应用中消除泄漏，仅有少数例外。特定的磁体可在深冷（低于 -200℃）至 350℃ 范围内保持磁场；另一些磁体可耐受 500℃ 以上而不损失磁耦合。多数管线达不到这些极端，但对某些高温应用，需要对磁耦合与工艺管线做热隔离，使其处于规定温度范围内。深冷阀门通常需要加长阀杆来隔开"热"的操作端与"冷"的介质端，避免填料接触低温工艺流体——低温会使传统阀门的填料脆化泄漏。磁执行还有一个额外好处：某些磁体在低温下磁场反而增强，因此在低温工况下磁执行表现如虎添翼。
磁执行阀门是最耐久的零排放方案。人们常把它与波纹管阀比较，但两者差异显著：包封阀杆的实体壁不像波纹管那样随动作反复变形，因而不易开裂磨损——磁体悬浮于气垫之上，磨损极小、阀门寿命延长。与同级波纹管阀相比，磁执行阀门的占地和高度也更小（波纹管阀需要更高的空间容纳波纹管）。
随着磁执行技术走完研发、测试、验证到商业化的全过程，这项新技术现在已经可供选用。对于希望消除环境危害、危险排放和高成本泄漏、同时提升健康、安全水平和底线的用户，磁执行阀门提供了零排放解决方案。
