一、阀门概述:使在流体系统中,用来控制流体的方向、压力、流量的装置。
是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止,并能控制其流量的装置。
是管路流体输送系统中控制部件,它是用来改变通路断面和介质流动方向,具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。
用于流体控制的阀门,从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门,其品种和规格繁多,阀门的公称通径从极微小的仪表阀大至通径达10m的工业管路用阀。
阀门可用于控制水、蒸汽、油品、气体、泥浆、各种腐蚀性介质、液态金属和放射性流体等各种类型流体的流动,阀门的工作压力可从到1000MPa 的超高压,工作温度从-269℃的超低温到1430℃的高温。
阀门的控制可采用多种传动方式,如手动、电动、液动、气动、蜗轮、电磁动、电磁—液动、电—液动、气—液动、正齿轮、伞齿轮驱动等。
可以在压力、温度或其它形式传感信号的作用下,按预定的要求动作,或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭,阀门依靠驱动或自动机构使启闭件做升降、滑移、旋摆或回转运动,从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。
二、阀门分类:根据启闭阀门的作用不同,阀门的分类方法很多,这里介绍下列几种。
1、按作用和用途分类(1)截断阀:截断阀又称闭路阀,其作用是接通或截断管路中的介质。
截断阀类包括闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜阀等。
(2)止回阀:止回阀又称单向阀或逆止阀,其作用是防止管路中的介质倒流。
水泵吸水管的底阀也属于止回阀类。
(3)安全阀:安全阀类的作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值,从而达到安全保护的目的。
(4)调节阀:调节阀类包括调节阀、节流阀和减压阀,其作用是调节介质的压力、流量等参数。
(5)分流阀:分流阀类包括各种分配阀和疏水阀等,其作用是分配、分离或混合管路中的介质。
2、按公称压力分类(1)真空阀:指工作压力低于标准大气压的阀门。
(2)低压阀:指公称压力PN ≤ 的阀门。
(3)中压阀:指公称压力PN 为、、的阀门。
(4)高压阀:指公称压力PN 为10~80Mpa的阀门。
(5)超高压阀:指公称压力PN≥100Mpa的阀门。
三、闸阀1、概述可广泛用于自来水、污水、建筑、石油、化工、食品、医药、轻纺、电力、船舶、冶金、能源系统等体管线上作为调节和截流装置使用。
闸阀(gate valve)的启闭件是闸板,闸板的运动方向与流体方向相垂直,闸阀只能作全开和全关,不能作调节和节流。
闸阀的闸板运动方向与流体方向相垂直,闸阀只能作全开和全关,不能作调节和节流。
闸板有两个密封面,最常用的模式闸板阀的两个密封面形成楔形、楔形角随阀门参数而异。
闸阀驱动方式分类:手动闸阀,气动闸阀,电动闸阀。
2、分类按密封面配置可分为楔式闸板式闸阀和平行闸板式闸阀,楔式闸板式闸阀又可分为:单闸极式、双闸板式和弹性闸板式;平行闸板式闸阀可分为单闸板式和双闸板式。
按阀杆的螺纹位置划分,可分为明杆闸阀和暗杆闸阀两种。
3、适用范围闸阀适用于 DN150 ~ 2500 、工作温度 -29~425℃(碳钢)或 -29~500℃(不锈钢)的小口径管路上,用于截断或接通管路中的介质,选用不同的材质,可分别适用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介质、尿素等多种介质。
在石油管道上应用较多。
4、优缺点优点:(1)流体阻力小,密封面受介质的冲刷和侵蚀小;(2)开闭较省力;(3)介质流向不受限制,不扰流、不降低压力;(4)经久耐用,使用简单;(5)形体简单,结构长度短,制造工艺性好,适用范围广。
缺点:(1)密封面之间易引起冲蚀和擦伤,维修比较困难;(2)外形尺寸较大,开启需要一定的空间,开闭时间长;(3)结构较复杂。
5、安装特点(1)安装位置、高度、进出口方向必须符合设计要求,连接应牢固紧密。
(2)安装在保温管道上的各类手动阀门,手柄均不得向下。
(3)阀门安装前必须进行外观检查,阀门的铭牌应符合现行国家标准《通用阀门标志》GB 12220的规定。
对于工作压力大于 MPa 及在主干管上起到切断作用的阀门,安装前应进行强度和严密性能试验,合格后方准使用。
强度试验时,试验压力为公称压力的倍,持续时间不少于5min,阀门壳体、填料应无渗漏为合格。
严密性试验时,试验压力为公称压力的倍;试验压力在试验持续的时间应符合GB 50243标准要求,以闸板密封面无渗漏为合格。
四、蝶阀1、概述蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。
是指以关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘,围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀,在管道上主要起切断和节流用。
蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板,在阀体内绕其自身的轴线旋转,从而达到启闭或调节的目的。
蝶阀全开到全关通常是小于90° ,蝶阀和蝶杆本身没有自锁能力,为了蝶板的定位,要在阀杆上加装蜗轮减速器。
采用蜗轮减速器,不仅可以使蝶板具有自锁能力,使蝶板停止在任意位置上,还能改善阀门的操作性能。
2、优缺点优点:①结构简单,体积小,重量轻,耗材省,特别用于大口径阀门中;②启闭迅速,流阻系数小;③可用于带悬浮固体颗粒的介质,依据密封面的强度也可用于粉状和颗粒状介质。
可适用于通风除尘管路的双向启闭及调节,广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工系统的煤气管道及水道等。
缺点:①流量调节范围不大,当开启达30%时,流量就将进95%以上。
②由于蝶阀的结构和密封材料的限制,不宜用于高温、高压的管路系统中。
一般工作温度在300℃以下,PN40(6~40)以下。
③密封性能相对于球阀、截止阀较差,故用于密封要求不是很高的地方。
3、用途蝶阀是用圆盘式(又称蝶板)的启闭件转动90°或90°左右来开启和关闭通道的旋转阀。
蝶阀阀瓣的运动带有擦拭性,故大多数蝶阀可用于带悬浮固体颗粒的介质。
4、特点(1)外形尺寸小,其长度很短,结构简单,重量轻。
(2)操作方便,启闭迅速,开闭只需旋转阀瓣90°(3)密封性和调节性能良好,由于采用橡胶作密封圈,压缩与回弹性好(即不会硬化),所以密封性好。
阀瓣在开启15°~70°之间,能进行灵敏的流量控制。
(4)操作力矩和流体阻力小。
据测量,蝶阀流体阻力小于除球阀外的其他类型阀门。
(5)由于密封材质的限制,蝶阀的使用压力和工作温度范围较小。
五、球阀1、概述是由旋塞阀演变而来,它的启闭件是一个球体,利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。
球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向,设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。
阀体可以是整体的,也可以是组合式的。
球阀的主要特点是本身结构紧凑,密封可靠,结构简单,维修方便,密封面与球面常在闭合状态,不易被介质冲蚀,易于操作和维修,适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质,而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等,在各行业得到广泛的应用。
2、优缺点优点:①具有最低的流阻(实际为0);②因在工作时不会卡住(在无润滑剂时),故能可靠地应用于腐蚀性介质和低沸点液体中;③在较大的压力和温度范围内,能实现完全密封;④可实现快速启闭,某些结构的启闭时间仅为~,以保证能用于试验台的自动化系统中。
快速启闭阀门时,操作无冲击。
⑤球形关闭件能在边界位置上自动定位;⑥工作介质在双面上密封可靠;⑦在全开和全闭时,球体和阀座的密封面与介质隔离,因此高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀;⑧结构紧凑、重量轻,可以认为它是用于低温介质系统的最合理的阀门结构;⑨阀体对称,尤其是焊接阀体结构,能很好地承受来自管道的应力;⑩关闭件能承受关闭时的高压差。
⑾全焊接阀体的球阀,可以直埋于地下,使阀门内件不受侵蚀,最高使用寿命可达30年,是石油、天然气管线最理想的阀门。
缺点:①因为球阀最主要的阀座密封圈材料是聚四氟乙烯,它对几乎所有的化学物质都有是惰性的,且具有摩擦系数小、性能稳定、不易老化、温度适用范围广和密封性能优良的综合性特点。
但聚四氟乙烯的物理特性,包括较高的膨胀系数,对冷流的敏感性和不良的热传导性,要求阀座密封的设计必须围绕这些特性进行。
所以,当密封材料变硬时,密封的可靠性就受到破坏。
而且,聚四氟乙烯的耐温等级较低,只能在小于180℃情况下使用。
超过此温度,密封材料就会老化。
而考虑长期使用的情况下,一般只会在120℃不使用。
②它的调节性能相对于截止阀要差一些,尤其是气动阀(或电动阀)。
六、截止阀1、概述截止阀是指启闭件(阀瓣)沿阀座中心线移动的阀门。
根据阀瓣的这种移动形式,阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。
由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短,而且具有非常可靠的切断功能,又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系,非常适合于对流量的调节。
因此,这种类型的阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。
截止阀的启闭件是塞形的阀瓣,密封面呈平面或锥面,阀瓣沿流体的中心线作直线运动。
阀杆的运动形式,有升降杆式(阀杆升降,手轮不升降),也有升降旋转杆式(手轮与阀杆一起旋转升降,螺母设在阀体上)。
截止阀只适用于全开和全关,不允许作调节和节流2、优缺点优点:①在开启和关闭过程中,由于阀瓣与阀体密封面间的摩擦力比闸阀小,因而耐磨。
②开启高度一般仅为阀座通道的1/4,因此比闸阀小得多;③通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面,因而制造工艺性比较好,便于维修。
④由于其填料一般为石棉与石墨的混合物,故耐温等级较高。
一般蒸汽阀门都用截止阀。
缺点:①由于介质通过阀门的流动方向发生了变化,因此截止阀的最小流阻也较高于大多数其他类型的阀门;②由于行程较长,开启速度较球阀慢。
3、用途截止阀是利用阀瓣(截止阀的关闭件叫阀瓣)沿着瓣座(阀座)通道的中心线移动,来控制管路启闭的一种闭路阀。
截止阀一般适用于各种压力及各种温度条件下,在规定的标准范围内,输送液体和气体介质,但不适用于输送含有固体沉淀或析出晶体的液体。
在低压管路中截止阀也可用来调节管路中介质的流量。
由于受到结构的限制,截止阀的公称通径在250mm以下。
若是在介质压力较高和流速较大的管路上,其密封面会很快磨损。
因此需调节流量时,必须用节流阀。
4、特点:(1)密封面的磨损和擦伤不严重,因此工作较可靠,使用寿命长。
(2)密封面面积较小,结构较简单,制造密封面所需工时和密封圈所需贵重材料均较闸阀少。
(3)启闭时,阀瓣行程小,因而截止阀高度小。
操作方便。
(4)利用螺纹移动阀瓣,不会发生突然启闭现象,就不易发生“水锤”现象。
(5)启闭力矩大启闭较费力。
关闭时,阀瓣运动方向与介质运动压力作用方向相反,必须克服介质的作用力,故启闭力矩大,因此,影响大通径截止阀的应用。
(6)流动阻力较大。
在各类截断阀中截止阀的流动阻力最大。