閥門的正確選用
上海申弘閥門有限公司
4.1 基本原則
正確選擇閥門首先要清楚工藝要求,要符合壓力、溫度和介質(zhì)特性,其次要清楚功能要求,是自動還是手動,是切斷還是調(diào)節(jié),是嚴格切斷還是基本切斷,后要考慮成本,能用低規(guī)格的就不用高規(guī)格的,能用簡單的就不用復雜的。正確、合理地選用閥門,可以獲得的使用壽命和*的性能。
閥門選用原則
閥門是介質(zhì)流通或壓力系統(tǒng)中的一種設施,它用來調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量或壓力。其功能包括切斷或接通介質(zhì),控制流量,改變流量,改變介質(zhì)流向,防止介質(zhì)回流,控制壓力或泄放壓力。上海申弘閥門有限公司主營閥門有:減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。 依照閥門的用途和作用來分,可分為:切斷閥類(其作用是接通和截斷管路內(nèi)的介質(zhì),如球閥、閘閥、截止閥、蝶閥和隔膜閥);調(diào)節(jié)閥類(其作用是用來調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力的參數(shù),如調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥和減壓閥等);止回閥類(其作用是防止管路中介質(zhì)倒流,如止回閥和底閥);分流閥類(其作用是用來分配、分離或混合管路中的介質(zhì),如分配閥、疏水閥等);安全閥類 依驅(qū)動形式來分,可分為:手動閥;動力驅(qū)動閥(如電動閥、氣動閥);自動類(此類不手須外力驅(qū)動,而利用介質(zhì)本身的能量來使閥門動作,如止回閥、安全閥、自力式減壓閥和疏水閥等) 依公稱壓力分類可分為:真空閥門(工作壓力低于標準大氣壓);低壓閥門(公稱壓力小于或等于1.6Mp);中壓閥門(公稱壓力為2.5MPA、4.0MPA、6.4MPA);高壓閥門(公稱壓力10MPA—80MPA);超高壓閥門(大于100MPA) 按溫度等級分類可分為:超低溫閥門(工作溫度低于—80℃);低溫閥門(工作溫度介于—40℃~—80℃);常溫閥門(工作溫度高于—40℃,而低于或等于120℃);中溫閥門(工作溫度高于120℃,而低于450℃);高溫閥門(工作溫度高于450℃) 通常分類法是按照既考慮工作原理和作用,又考慮閥門結構,此為國內(nèi)通常分類法,可分為:閘閥;蝶閥;截止閥;止回閥;旋塞閥;球閥;夾管閥;隔膜閥;柱塞閥等。
下面介紹一下各種閥門的優(yōu)缺點:
閘閥:閘閥是指關閉件(閘板)沿通道軸線的垂直方向移動的閥門,在管路上主要作為切斷介質(zhì)用,即全開或全關使用。一般,閘閥不可作為調(diào)節(jié)流量使用。它可以適用低溫壓也可以適用于高溫高壓,并可根據(jù)閥門的不同材質(zhì)。但閘閥一般不用于輸送泥漿等介質(zhì)的管路中。
優(yōu)點:
①流體阻力??;
②啟、閉所需力矩較小;
③可以使用在介質(zhì)向兩方向流動的環(huán)網(wǎng)管路上,也就是說介質(zhì)的流向不受限制;
④全開時,密封面受工作介質(zhì)的沖蝕比截止閥??;
⑤形體結構比較簡單,制造工藝性較好;
⑥結構長度比較短。
缺點:
①外形尺寸和開啟高度較大,所需安裝的空間亦較大;②在啟閉過程中,密封面人相對摩擦,摩損較大,甚至要在高溫時容易引起擦傷現(xiàn)象;
③一般閘閥都有兩個密封面,給給加工、研磨和維修增加了一些困難;
④啟閉時間長。 蝶閥:蝶閥是用圓盤式啟閉件往復回轉(zhuǎn)90°左右來開啟、關閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。
優(yōu)點:
①結構簡單,體積小,重量輕,耗材省,別用于大口徑閥門中;
②啟閉迅速,流阻??;
③可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì),依據(jù)密封面的強度也可用于粉狀和顆粒狀介質(zhì)??蛇m用于通風除塵管路的雙向啟閉及調(diào)節(jié),廣泛用于冶金、輕工、電力、石油化工系統(tǒng)的煤氣管道及水道等。
缺點:
①流量調(diào)節(jié)范圍不大,當開啟達30%時,流量就將進95%以上。
②由于蝶閥的結構和密封材料的限制,不宜用于高溫、高壓的管路系統(tǒng)中。一般工作溫度在300℃以下,PN40以下。
③密封性能相對于球閥、截止閥較差,故用于密封要求不是很高的地方。 球閥:是由旋塞閥演變而來,它的啟閉件是一個球體,利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°實現(xiàn)開啟和關閉的目的。球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動方向,設計成V形開口的球閥還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。
優(yōu)點:
①具有低的流阻(實際為0);
②因在工作時不會卡?。ㄔ跓o潤滑劑時),故能可靠地應用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體中;
③在較大的壓力和溫度范圍內(nèi),能實現(xiàn)*密封;
④可實現(xiàn)快速啟閉,某些結構的啟閉時間僅為0.05~0.1s,以保證能用于試驗臺的自動化系統(tǒng)中??焖賳㈤]閥門時,操作無沖擊。
⑤球形關閉件能在邊界位置上自動定位;
⑥工作介質(zhì)在雙面上密封可靠;
⑦在全開和全閉時,球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離,因此高速通過閥門的介質(zhì)不會引起密封面的侵蝕;
⑧結構緊湊、重量輕,可以認為它是用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)的合理的閥門結構;
⑨閥體對稱,尤其是焊接閥體結構,能很好地承受來自管道的應力;
⑩關閉件能承受關閉時的高壓差。⑾全焊接閥體的球閥,可以直埋于地下,使閥門內(nèi)件不受浸蝕,高使用壽命可達30年,是石油、天然氣管線的閥門。
缺點:
①因為球閥主要的閥座密封圈材料是聚四氟乙烯,它對幾乎所有的化學物質(zhì)都有是惰性的,且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性,包括較高的膨脹系數(shù),對冷流的敏感性和不良的熱傳導性,要求閥座密封的設計必須圍繞這些特性進行。所以,當密封材料變硬時,密封的可靠性就受到破壞。而且,聚四氟乙烯的耐溫等級較低,只能在小于180℃情況下使用。超過此溫度,密封材料就會老化。而考慮使用的情況下,一般只會在120℃不使用。
②它的調(diào)節(jié)性能相對于截止閥要差一些,尤其是氣動閥(或電動閥)。
截止閥:
是指關閉件(閥瓣)沿閥座中心線移動的閥門。根據(jù)閥瓣的這種移動形式,閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關系。由于該類閥門的閥桿開啟或關閉行程相對較短,而且具有非??煽康那袛喙δ?,又由于閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關系,非常適合于對流量的調(diào)節(jié)。因此,這種類型的閥門非常遷合作為切斷或調(diào)節(jié)以及節(jié)流用。
優(yōu)點:
①在開啟和關閉過程中,由于閥瓣與閥體密封面間的磨擦力比閘閥小,因而耐磨。
②開啟高度一般僅為閥座通道的1/4,因此比閘閥小得多;
③通常在閥體和閥瓣上只有一個密封面,因而制造工藝性比較好,便于維修。
④由于其填料一般為石棉與石墨的混合物,故耐溫等級較高。一般蒸汽閥門都用截止閥。
缺點:
①由于介質(zhì)通過閥門的流動方向發(fā)生了變化,因此截止閥的小流阻也較高于大多數(shù)其他類型的閥門;
②由于行程較長,開啟速度較球閥慢。
旋塞閥:
是指關閉件成柱塞形的旋轉(zhuǎn)閥,通過90°的旋轉(zhuǎn)使閥塞上的通道口與閥體上的通道口相通或分開,實現(xiàn)開啟或關閉的一種閥門。閥塞的形狀可成圓柱形或圓錐形。其原理與球閥基本相似,球閥是在旋塞閥的基礎上發(fā)展起來的,其主要用于油田開采,同時也用于石油化工。 隔膜閥:是指在閥體和閥蓋內(nèi)裝有一撓性膜或組合隔膜,其關閉件是與隔膜相連接的一種壓縮裝置。閥痤可以堰形,也可以是直通流道的管壁。
優(yōu)點:①操縱機構與介質(zhì)通路隔開,不但保證了工作介質(zhì)的純凈,同時也防止管路中介質(zhì)沖擊操縱機構工作部件的可能性,閥桿處不需要采用任何形式的單獨密封,除非在控制有害介質(zhì)中作這安全設施使用;
②由于工作介質(zhì)接觸的僅僅是隔膜和閥體,二者均可以采用多種不同的材料,因此該閥能理想控制多種工作介質(zhì),尤其適合帶有化學腐蝕或懸浮顆粒的介質(zhì)。
③結構簡單,只由閥體、隔膜和閥蓋組合件三個部件構成。該閥易于快速拆卸和維修,更換隔膜可以在現(xiàn)場及短時間內(nèi)完成。
缺點:
①由于受閥體襯里工藝和隔膜制造工藝和限制,較大的閥體襯里和較大的隔膜制造工藝都很難,故隔膜不宜用于較大的管徑,一般應用在DN≤200mm以下的管路上。
②由于受隔膜材料的限制,隔膜閥適用于低壓及溫度不高的場合。一般不超過180℃;
③調(diào)節(jié)性能相對較差,只在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)(一般在關閉至2/3開度時,可用于流量調(diào)節(jié))。 安全閥:是指在受壓容器、設備或管路上,作為超壓保護裝置。當設備、容器或管路內(nèi)的壓力升高超過允許值時,閥門自動開啟,繼而全量排放,以防止設備、容器或管路和壓力繼續(xù)升高;當壓力降低到規(guī)定值時,閥門應自動及時關閉,從而保護設備、容器或管路的安全運行。 蒸汽疏水閥:在輸送蒸汽、壓縮空氣等介質(zhì)中,會有一些冷凝水形成,為了保證裝置的工作效率和安全運轉(zhuǎn),就應及時排放這些無用且有害的介質(zhì),以保證裝置的消耗和使用。它有以下作用:
①能迅速排除產(chǎn)生的凝結水;
②防止蒸汽泄露;
③排除空氣及其他不凝性氣體。 減壓閥:是通過調(diào)節(jié),將進口壓力減至某一需要的出口壓力,并依靠介質(zhì)本身的能量,使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。
止回閥:又稱逆流閥、逆止閥、背壓閥和單向閥。這些閥門是靠管路中介質(zhì)本身的流動產(chǎn)生的力自動開啟和關閉的,屬于一種自動閥門。止回閥用于管路系統(tǒng),其主要作用是防止介質(zhì)倒流、防止泵及驅(qū)動電動機反轉(zhuǎn),以及容器介質(zhì)的泄放。止回閥還可用于給其中的壓力可能升至超過系統(tǒng)壓的輔助系統(tǒng)提供補給的管路上。主要可分為旋啟式(依重心旋轉(zhuǎn))與升降式(沿軸線移動)。 流量系數(shù)的定義:
1、 C:在閥門全開情況下,溫度為5~40℃的水,閥兩端壓差為1kgf/cm2 時,每小時流經(jīng)閥的體積(以m3表示)。C是流量系數(shù)的通用符號,我國過去使用。
2、 Kv:在閥門全開情況下,溫度為5~40℃的水,閥兩端壓差為100KPA時,每小時流經(jīng)閥的體積(以m3表示)。Kv=1.01C,目前我國使用。
3、Cv:在閥門全開情況下,溫度為15℃(華氏60度)的水,閥兩端壓差為1lb/in2 時每小時流經(jīng)閥的體積(以m3表示)。Cv=1.167C
閥門的選用
4.2 選用通則
♥ 管徑不大于50mm時,宜采用截止閥或球閥,管徑大于50mm時采用閘閥、蝶閥。
♥ 管徑小時宜采用螺紋連接,管徑大時采用法蘭連接。
♥ 安裝空間小的部位宜采用蝶閥、球閥,如必須采用閘閥,要選暗桿式的。
閥門的選用
♥ 要求流動阻力小的部位(如水泵吸程管上),宜采用閘閥、蝶閥。
♥ 需雙向流動的管段上應采用閘閥、球閥、蝶閥,不采用截止閥。
♥ 需調(diào)節(jié)流量、壓力時宜采用節(jié)流閥、截止閥,不需要調(diào)節(jié)流量、壓力時采用閘閥、蝶閥。
♥ 經(jīng)常啟閉的部位宜采用截止閥,不經(jīng)常啟閉的部位采用閘閥。
閥門的選用
♥ 介質(zhì)清潔時可采用截止閥,介質(zhì)中含有懸浮顆?;蚪橘|(zhì)粘稠時采用閘閥、球閥、蝶閥或旋塞閥。
♥ 蒸汽管路中宜采用截止閥、閘閥,水管路中宜采用蝶閥、閘閥。
♥ 毒性、易燃易爆性、腐蝕性介質(zhì)宜采用隔膜閥、球閥,一般介質(zhì)采用閘閥、截止閥、蝶閥。以上十條只提出選用閥門時的通用原則,具體每種閥門的選用請參考第二章。與本文相關的論文是;什么是閥門