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在流體管道系統(tǒng)中,閥門是控制元件,其主要作用是隔離設(shè)備和管道系統(tǒng)、調(diào)節(jié)流量、防止回流、調(diào)節(jié)和排泄壓力。
閥門可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品、液態(tài)金屬和放射性介質(zhì)等各種類型流體的流動(dòng)。由于管道系統(tǒng)選擇最適合的閥門顯得非常重要,所以,了解閥門的特性及選擇閥門的步驟和依據(jù)也變得至關(guān)重要起來(lái)。
閥門分類
一、閥門總的可分兩大類:
第一類自動(dòng)閥門:依靠介質(zhì)(液體、氣體)本身的能力而自行動(dòng)作的閥門。
如止回閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、減壓閥等。
第二類驅(qū)動(dòng)閥門:借助手動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)來(lái)操縱動(dòng)作的閥門。
如閘閥,截止閥、節(jié)流閥、蝶閥、球閥、旋塞閥等。
二、按結(jié)構(gòu)特征,根據(jù)關(guān)閉件相對(duì)于閥座移動(dòng)的方向可分:
1.截門形:關(guān)閉件沿著閥座中心移動(dòng);
2.閘門形:關(guān)閉件沿著垂直閥座中心移動(dòng);
3.旋塞和球形:關(guān)閉件是柱塞或球,圍繞本身的中心線旋轉(zhuǎn);
4.旋啟形:關(guān)閉件圍繞閥座外的軸旋轉(zhuǎn);
5.碟形:關(guān)閉件的圓盤,圍繞閥座內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn);
6.滑閥形:關(guān)閉件在垂直于通道的方向滑動(dòng)。
三、按用途,根據(jù)閥門的不同用途可分:
1.開(kāi)斷用:用來(lái)接通或切斷管路介質(zhì),如截止閥、閘閥、球閥、蝶閥等。
2.止回用:用來(lái)防止介質(zhì)倒流,如止回閥。
3.調(diào)節(jié)用:用來(lái)調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量,如調(diào)節(jié)閥、減壓閥。
4.分配用:用來(lái)改變介質(zhì)流向、分配介質(zhì),如三通旋塞、分配閥、滑閥等。
5.安全閥:在介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí),用來(lái)排放多余的介質(zhì),保證管路系統(tǒng)及設(shè)備安全,如安全閥、事故閥。
6.其他特殊用途:如疏水閥、放空閥、排污閥等。
四、按驅(qū)動(dòng)方式,根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)方式可分:
1.手動(dòng):借助手輪、手柄、杠桿或鏈輪等,有人力驅(qū)動(dòng),傳動(dòng)較大力矩時(shí)裝有蝸輪、齒輪等減速裝置。
2.電動(dòng):借助電機(jī)或其他電氣裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)。
3.液動(dòng):借助(水、油)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
4.氣動(dòng):借助壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)。
五、按壓力,根據(jù)閥門的公稱壓力可分:
1.真空閥:絕對(duì)壓力<0.1Mpa 即 760mm 汞柱高的閥門,通常用 mm 汞柱或mm水柱表示壓力。
2.低壓閥:公稱壓力 PN≤1.6Mpa 的閥門(包括 PN≤1.6MPa 的鋼閥)
3.中壓閥:公稱壓力 PN2.5—6.4MPa 的閥門。
4.高壓閥:公稱壓力 PN10.0—80.0MPa 的閥門。
5.超高壓閥:公稱壓力 PN≥100.0MPa 的閥門。
六、按介質(zhì)的溫度分,根據(jù)閥門工作時(shí)的介質(zhì)溫度可分:
1.普通閥門:適用于介質(zhì)溫度-40℃~425℃的閥門。
2.高溫閥門:適用于介質(zhì)溫度 425℃~600℃的閥門。
3.耐熱閥門:適用于介質(zhì)溫度 600℃以上的閥門。
4.低溫閥門:適用于介質(zhì)溫度-150℃~ -40℃的閥門。
5.超低溫閥門:適用于介質(zhì)溫度-150℃以下的閥門。
七、按公稱通徑分,根據(jù)閥門的公稱通徑可分:
1.小口徑閥門:公稱通徑 DN<40mm 的閥門。
2.中口徑閥門:公稱通徑 DN50~300mm 的閥門。
3.大口徑閥門:公稱通徑 DN350~1200mm 的閥門。
4.特大口徑閥門:公稱通徑 DN≥1400mm 的閥門。
八、按與管道連接方式分,根據(jù)閥門與管道連接方式可分:
1.法蘭連接閥門:閥體帶有法蘭,與管道采用法蘭連接的閥門。
2.螺紋連接閥門:閥體帶有內(nèi)螺紋或外螺紋,與管道采用螺紋連接的閥門。
3.焊接連接閥門:閥體帶有焊口,與管道采用焊接連接的閥門。
4.夾箍連接閥門:閥體上帶有夾口,與管道采用夾箍連接的閥門。
5.卡套連接閥門:采用卡套與管道連接的閥門。
閥門特性
閥門的特性一般有兩種,使用特性和結(jié)構(gòu)特性。
使用特性:它確定了閥門的主要使用性能和使用范圍,屬于閥門使用特性的有:閥門的類別(閉路閥門、調(diào)節(jié)閥門、安全閥門等);產(chǎn)品類型(閘閥、截止閥、蝶閥、球閥等);閥門主要零件(閥體、閥蓋、閥桿、閥瓣、密封面)的材料;閥門傳動(dòng)方式等。
結(jié)構(gòu)特性:它確定了閥門的安裝、維修、保養(yǎng)等方法的一些結(jié)構(gòu)特性,屬于結(jié)構(gòu)特性的有:閥門的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和總體高度、與管道的連接形式(法蘭連接、螺紋連接、夾箍連接、外螺紋連接、焊接端連接等);密封面的形式(鑲?cè)Α⒙菁y圈、堆焊、噴焊、閥體本體);閥桿結(jié)構(gòu)形式(旋轉(zhuǎn)桿、升降桿)等。
閥門選擇
選擇步驟:
1、明確閥門在設(shè)備或裝置中的用途,確定閥門的工作條件:適用介質(zhì)、工作壓力、工作溫度等等。
2、確定與閥門連接管道的公稱通徑和連接方式:法蘭、螺紋、焊接等。
3、確定操作閥門的方式:手動(dòng)、電動(dòng)、電磁、氣動(dòng)或液動(dòng)、電氣聯(lián)動(dòng)或電液聯(lián)動(dòng)等。
4、根據(jù)管線輸送的介質(zhì)、工作壓力、工作溫度確定所選閥門的殼體和內(nèi)件的材料:灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、合金鋼、不銹耐酸鋼、銅合金等。
5、選擇閥門的種類:閉路閥門、調(diào)節(jié)閥門、安全閥門等。
6、確定閥門的型式:閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、節(jié)流閥、安全閥、減壓閥、蒸汽疏水閥等。
7、確定閥門的參數(shù):對(duì)于自動(dòng)閥門,根據(jù)不同需要先確定允許流阻、排放能力、背壓等,再確定管道的公稱通徑和閥座孔的直徑。
8、確定所選用閥門的幾何參數(shù):結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、法蘭連接形式及尺寸、開(kāi)啟和關(guān)閉后閥門高度方向的尺寸、連接的螺栓孔尺寸和數(shù)量、整個(gè)閥門外型尺寸等。
9、利用現(xiàn)有的資料:閥門產(chǎn)品目錄、閥門產(chǎn)品樣本等選擇適當(dāng)?shù)拈y門產(chǎn)品。
選擇閥門的依據(jù):
在了解掌握選擇閥門步驟的同時(shí),還應(yīng)進(jìn)一步了解選擇閥門的依據(jù)。
1、所選用閥門的用途、使用工況條件和操縱控制方式。
2、工作介質(zhì)的性質(zhì):工作壓力、工作溫度、腐蝕性能,是否含有固體顆粒,介質(zhì)是否有毒,是否是易燃、易爆介質(zhì),介質(zhì)的黏度等等。
3、對(duì)閥門流體特性的要求:流阻、排放能力、流量特性、密封等級(jí)等等。
4、安裝尺寸和外形尺寸要求:公稱通徑、與管道的連接方式和連接尺寸、外形尺寸或重量限制等。
5、對(duì)閥門產(chǎn)品的可靠性、使用壽命和電動(dòng)裝置的防爆性能等的附加要求。
在選定參數(shù)時(shí)應(yīng)注意:
如果閥門要用于控制目的,必須確定如下額外參數(shù):操作方法、最大和最小流量要求、正常流動(dòng)的壓力降、關(guān)閉時(shí)的壓力降、閥門的最大和最小進(jìn)口壓力。
根據(jù)上述選擇閥門的依據(jù)和步驟,合理、正確地選擇閥門時(shí)還必須對(duì)各種類型閥門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)了解,以便能對(duì)優(yōu)先選用的閥門做出正確的抉擇。
管道的最終控制是閥門。閥門啟閉件控制著介質(zhì)在管道內(nèi)的流束方式,閥門流道的形狀使閥門具備一定的流量特性,在選擇管道系統(tǒng)最適合安裝的閥門時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。
選擇原則
1、截止和開(kāi)放介質(zhì)用的閥門
流道為直通式的閥門,其流阻較小,通常選擇作為截止和開(kāi)放介質(zhì)用的閥門。向下閉合式閥門(截止閥、柱塞閥)由于其流道曲折,流阻比其他閥門高,故較少選用。在允許有較高流阻的場(chǎng)合,可選用閉合式閥門。
2、控制流量用的閥門
通常選擇易于調(diào)節(jié)流量的閥門作為控制流量用。向下閉合式閥門(如截止閥)適于這一用途,因?yàn)樗拈y座尺寸與關(guān)閉件的行程之間成正比關(guān)系。旋轉(zhuǎn)式閥門(旋塞閥、蝶閥、球閥)和撓曲閥體式閥門(夾緊閥、隔膜閥)也可用于節(jié)流控制,但通常只能在有限的閥門口徑范圍內(nèi)適用。閘閥是以圓盤形閘板對(duì)圓形閥座口做橫切運(yùn)動(dòng),它只有在接近關(guān)閉位置時(shí),才能較好地控制流量,故通常不用于流量控制。
3、換向分流用的閥門
根據(jù)換向分流的需要,這種閥門可有三個(gè)或更多的通道。旋塞閥和球閥較適用于這一目的,因此,大部分用于換向分流的閥門都選取這類閥門中的一種。但是在有些情況下,其他類型的閥門,只要把兩個(gè)或更多個(gè)閥門適當(dāng)?shù)叵嗷ミB接起來(lái),也可作換向分流用。
4、帶有懸浮顆粒的介質(zhì)用閥門
當(dāng)介質(zhì)中帶有懸浮顆粒時(shí),最適于采用其關(guān)閉件沿密封面的滑動(dòng)帶有擦拭作用的閥門。如果關(guān)閉件對(duì)閥座的來(lái)回運(yùn)動(dòng)是豎直的,那末就可能夾持顆粒,因此這種閥門除非密封面材料可以允許嵌入顆粒,否則只適用于基本清潔的介質(zhì)。球閥和旋塞閥在啟閉過(guò)程中對(duì)密封面均有擦拭作用,故適宜用在帶有懸浮顆粒的介質(zhì)中。
選型說(shuō)明
1、閘閥的選型
一般情況下,應(yīng)首選閘閥。閘閥除適用于蒸汽、油品等介質(zhì)外,還適用于含有粒狀固體及粘度較大的介質(zhì),并適用于放空和低真空系統(tǒng)的閥門。對(duì)帶有固體顆粒的介質(zhì),閘閥閥體上應(yīng)帶有一個(gè)或兩個(gè)吹掃孔。對(duì)低溫介質(zhì),應(yīng)選用低溫專用閘閥。
2、 截止閥選型說(shuō)明
截止閥適用于對(duì)流體阻力要求不嚴(yán)的管路上,即對(duì)壓力損失考慮不大,以及高溫、高壓介質(zhì)的管路或裝置,適用于DN<200mm的蒸汽等介質(zhì)管道上;小型閥門可選用截止閥,如針形閥、儀表閥、取樣閥、壓力計(jì)閥等;截止閥有流量調(diào)節(jié)或壓力調(diào)節(jié),但對(duì)調(diào)節(jié)精度要求不高,而且管路直徑又比較小時(shí),宜選用截止閥或節(jié)流閥;對(duì)于劇毒介質(zhì),宜選用波紋管密封的截止閥;但截止閥不宜用于粘度較大的介質(zhì)和含有顆粒易沉淀的介質(zhì),也不宜作放空閥及低真空系統(tǒng)的閥門。
3、球閥選型說(shuō)明
球閥適用于低溫、高壓、粘度大的介質(zhì)。大多數(shù)球閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中,依據(jù)密封的材料要求也可用于粉狀和顆粒狀的介質(zhì);全通道球閥不適用于流量調(diào)節(jié),但適用于要求快速啟閉的場(chǎng)合,便于實(shí)現(xiàn)事故緊急切斷;通常在密封性能嚴(yán)格、磨損、縮口通道、啟閉動(dòng)作迅速、高壓截止(壓差大)、低噪音、有氣化現(xiàn)象、操作力矩小、流體阻力小的管路中,推薦使用球閥;球閥適用于輕型結(jié)構(gòu)、低壓截止、腐蝕性介質(zhì)中;球閥還是低溫、深冷介質(zhì)的最理想閥門,低溫介質(zhì)的管路系統(tǒng)和裝置上,宜選用加上閥蓋的低溫球閥;選用浮動(dòng)球球閥時(shí)其閥座材料應(yīng)承接球體和工作介質(zhì)的載荷,大口徑的球閥在操作時(shí)需要較大的力,DN≥200mm的球閥應(yīng)選用蝸輪傳動(dòng)形式;固定球球閥適用于較大口徑及壓力較高的場(chǎng)合;另外,用于工藝劇毒物料、可燃介質(zhì)管道的球閥,應(yīng)具有防火、防靜電結(jié)構(gòu)。
4、節(jié)流閥選型說(shuō)明
節(jié)流閥適用于介質(zhì)溫度較低、壓力較高的場(chǎng)合,適用于需要調(diào)節(jié)流量和壓力的部位,不適用于粘度大和含有固體顆粒的介質(zhì),不宜作隔斷閥。
5、旋塞閥選型說(shuō)明
旋塞閥適用于要求快速啟閉的場(chǎng)合,一般不適用于蒸汽及溫度較高的介質(zhì),用于溫度較低、粘度大的介質(zhì),也適用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)。
6、蝶閥選型說(shuō)明
蝶閥適用于口徑較大(如DN﹥600mm)及結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度要求短,以及需要進(jìn)行流量調(diào)節(jié)及啟閉要求快速的場(chǎng)合,一般用于溫度≤80℃、壓力≤1.0MPa的水、油品和壓縮空氣等介質(zhì);由于蝶閥相對(duì)于閘閥、球閥壓力損失比較大,故蝶閥適用于壓力損失要求不嚴(yán)的管路系統(tǒng)中。
7、止回閥選型說(shuō)明
止回閥一般適用于清凈介質(zhì),不宜用于含有固體顆粒和粘度較大的介質(zhì)。當(dāng)DN≤40mm時(shí),宜采用升降止回閥(僅允許安裝在水平管道上);當(dāng)DN=50~400mm時(shí),宜采用旋啟式升降止回閥(在水平和垂直管道上都可安裝,如安裝在垂直管道上,介質(zhì)流向要由下而上);當(dāng)DN≥450mm時(shí),宜采用緩沖型止回閥;當(dāng)DN=100~400mm也可選用對(duì)夾式止回閥;旋啟式止回閥可以做成很高的工作壓力,PN可以達(dá)到42MPa,根據(jù)殼體及密封件的材質(zhì)不同可適用于任何工作介質(zhì)和任何工作溫度范圍。介質(zhì)為水、蒸汽、氣體、腐蝕性介質(zhì)、油品、藥品等。介質(zhì)工作溫度范圍在-196~800℃之間。
8、隔膜閥選型說(shuō)明
隔膜閥適用于工作溫度小于200℃、壓力小于1.0MPa的油品、水、酸性介質(zhì)和含懸浮物的介質(zhì),不適用于有機(jī)溶劑和強(qiáng)氧化劑介質(zhì);研磨顆粒性介質(zhì)宜選堰式隔膜閥,選用堰式隔膜閥要參照它的流量特性表;粘性流體、水泥漿以及沉淀性介質(zhì)宜選用直通式隔膜閥;除特定要求,隔膜閥不宜用于真空管路和真空設(shè)備上。
閥門應(yīng)用、操作頻率和服務(wù)千變?nèi)f化,要控制或杜絕那怕是低微的泄漏,最重要、最關(guān)鍵的設(shè)備還數(shù)閥門。學(xué)會(huì)正確選擇閥門至關(guān)重要。