在流体管道系统里,阀门作为关键的控制元件,发挥着隔离设备与管道系统、调节流量、防止回流、调节及排泄压力等重要作用。它能够控制空气、水、蒸汽、各类腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等多种流体的流动。鉴于在管道系统中选择合适的阀门意义重大,所以了解阀门的特性以及选择阀门的步骤和依据就显得尤为关键。
阀门的分类
按驱动方式总分类
一类是自动阀门:这类阀门依靠介质(液体、气体)自身的力量自动动作,例如止回阀、安全阀、调节阀、疏水阀、减压阀等。
二类是驱动阀门:需要借助手动、电动、液动、气动等方式来操纵动作,像闸阀、截止阀、节流阀、蝶阀、球阀、旋塞阀等都属于此类。
按结构特征分类
依据关闭件相对于阀座移动的方向,可分为以下几类:
截门形:关闭件沿着阀座中心移动。
闸门形:关闭件沿着垂直阀座中心移动。
旋塞和球形:关闭件是柱塞或球,围绕本身的中心线旋转。
旋启形:关闭件围绕阀座外的轴旋转。
蝶形:关闭件为圆盘,围绕阀座内的轴旋转。
滑阀形:关闭件在垂直于通道的方向滑动。
按用途分类
根据阀门的不同用途,可分为:
开断用:用于接通或切断管路介质,如截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等。
止回用:用于防止介质倒流,如止回阀。
调节用:用于调节介质的压力和流量,如调节阀、减压阀。
分配用:用于改变介质流向、分配介质,如三通旋塞、分配阀、滑阀等。
安全阀:当介质压力超过规定值时,排放多余介质以保证管路系统及设备安全,如安全阀、事故阀。
其他特殊用途:如疏水阀、放空阀、排污阀等。
按驱动方式分类
根据不同的驱动方式,可分为:
手动:借助手轮、手柄、杠杆或链轮等,由人力驱动,当需要传递较大力矩时,会装有蜗轮、齿轮等减速装置。
电动:借助电机或其他电气装置来驱动。
液动:借助水、油等进行驱动。
气动:借助压缩空气来驱动。
按压力分类
根据阀门的公称压力,可分为:
真空阀:真空压力 < 0.1Mpa(即 760mm 汞柱高)的阀门,通常用 mm 汞柱或 mm 水柱表示压力。
低压阀:公称压力 PN≤1.6Mpa 的阀门(包括 PN≤1.6MPa 的钢阀)。
中压阀:公称压力 PN2.5—6.4MPa 的阀门。
高压阀:公称压力 PN10.0—80.0MPa 的阀门。
超高压阀:公称压力 PN≥100.0MPa 的阀门。
按介质的温度分类
根据阀门工作时的介质温度,可分为:
普通阀门:适用于介质温度 - 40℃~425℃的阀门。
高温阀门:适用于介质温度 425℃~600℃的阀门。
耐热阀门:适用于介质温度 600℃以上的阀门。
低温阀门:适用于介质温度 - 150℃~-40℃的阀门。
超低温阀门:适用于介质温度 - 150℃以下的阀门。
按公称通径分类
根据阀门的公称通径,可分为:
小口径阀门:公称通径 DN<40mm 的阀门。
中口径阀门:公称通径 DN50~300mm 的阀门。
大口径阀门:公称通径 DN350~1200mm 的阀门。
特大口径阀门:公称通径 DN≥1400mm 的阀门。
按与管道连接方式分类
根据阀门与管道连接方式,可分为:
法兰连接阀门:阀体带有法兰,与管道采用法兰连接的阀门。
螺纹连接阀门:阀体带有内螺纹或外螺纹,与管道采用螺纹连接的阀门。
焊接连接阀门:阀体带有焊口,与管道采用焊接连接的阀门。
夹箍连接阀门:阀体上带有夹口,与管道采用夹箍连接的阀门。
卡套连接阀门:采用卡套与管道连接的阀门。
阀门的特性
阀门的特性主要有使用特性和结构特性两种。
使用特性:它决定了阀门的主要使用性能和使用范围,包括阀门的类别(如闭路阀门、调节阀门、安全阀门等)、产品类型(如闸阀、截止阀、蝶阀、球阀等)、阀门主要零件(阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、密封面)的材料以及阀门传动方式等。
结构特性:它决定了阀门的安装、维修、保养等方法,包括阀门的结构长度和总体高度、与管道的连接形式(如法兰连接、螺纹连接、夹箍连接、外螺纹连接、焊接端连接等)、密封面的形式(如镶圈、螺纹圈、堆焊、喷焊、阀体本体)以及阀杆结构形式(如旋转杆、升降杆)等。
选择阀门的步骤和依据
选择步骤
明确阀门在设备或装置中的用途,确定其工作条件,如适用介质、工作压力、工作温度等。
确定与阀门连接管道的公称通径和连接方式,如法兰、螺纹、焊接等。
确定操作阀门的方式,如手动、电动、电磁、气动或液动、电气联动或电液联动等。
根据管线输送的介质、工作压力、工作温度确定所选阀门的壳体和内件的材料,如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、碳素钢、合金钢、不锈耐酸钢、铜合金等。
选择阀门的种类,如闭路阀门、调节阀门、安全阀门等。
确定阀门的型式,如闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、节流阀、安全阀、减压阀、蒸汽疏水阀等。
确定阀门的参数:对于自动阀门,需根据不同需求先确定允许流阻、排放能力、背压等,再确定管道的公称通径和阀座孔的直径。
确定所选用阀门的几何参数,如结构长度、法兰连接形式及尺寸、开启和关闭后阀门高度方向的尺寸、连接的螺栓孔尺寸和数量、整个阀门外型尺寸等。
利用现有的资料,如阀门产品目录、阀门产品样本等选择适当的阀门产品。
选择阀门的依据
在了解选择阀门步骤的同时,还需进一步了解选择阀门的依据,包括:
所选用阀门的用途、使用工况条件和操纵控制方式。
工作介质的性质,如工作压力、工作温度、腐蚀性能,是否含有固体颗粒,介质是否有毒,是否是易燃、易爆介质,介质的黏度等。
对阀门流体特性的要求,如流阻、排放能力、流量特性、密封等级等。
安装尺寸和外形尺寸要求,如公称通径、与管道的连接方式和连接尺寸、外形尺寸或重量限制等。
对阀门产品的可靠性、使用寿命和电动装置的防爆性能等的附加要求。
在选定参数时,若阀门用于控制目的,还必须确定额外参数,如操作方法、流量要求、正常流动的压力降、关闭时的压力降、阀门的进口压力。
根据上述选择阀门的依据和步骤,要合理、正确地选择阀门,还必须详细了解各种类型阀门的内部结构,以便能对优先选用的阀门做出正确抉择。
管道的控制依赖于阀门。阀门启闭件控制着介质在管道内的流束方式,阀门流道的形状使阀门具备一定的流量特性,在选择管道系统适合安装的阀门时,必须考虑到这一点。
选择阀门应遵循的原则
截止和开放介质用的阀门:流道为直通式的阀门流阻较小,通常作为截止和开放介质用的阀门。向下闭合式阀门(如截止阀、柱塞阀)因流道曲折,流阻比其他阀门高,故较少选用,仅在允许有较高流阻的场合可选用。
控制流量用的阀门:通常选择易于调节流量的阀门,向下闭合式阀门(如截止阀)适合这一用途,因为其阀座尺寸与关闭件的行程成正比。旋转式阀门(如旋塞阀、蝶阀、球阀)和挠曲阀体式阀门(如夹紧阀、隔膜阀)也可用于节流控制,但通常仅在有限的阀门口径范围内适用。闸阀由于只有在接近关闭位置时才能较好地控制流量,故通常不用于流量控制。
换向分流用的阀门:根据换向分流的需要,这类阀门可有三个或更多的通道。旋塞阀和球阀较适用于此目的,因此大部分用于换向分流的阀门都选取这两类中的一种。不过在有些情况下,其他类型的阀门,只要将两个或更多个适当地相互连接,也可作换向分流用。
带有悬浮颗粒的介质用阀门:当介质中带有悬浮颗粒时,适合采用关闭件沿密封面的滑动带有擦拭作用的阀门。如果关闭件对阀座的来回运动是竖直的,可能会夹持颗粒,因此这种阀门除非密封面材料允许嵌入颗粒,否则只适用于基本清洁的介质。球阀和旋塞阀在启闭过程中对密封面均有擦拭作用,故适宜用在带有悬浮颗粒的介质中。
阀门选型说明
闸阀的选型:一般情况下,应优先选用闸阀。闸阀除适用于蒸汽、油品等介质外,还适用于含有粒状固体及粘度较大的介质,并适用于放空和低真空系统的阀门。对带有固体颗粒的介质,闸阀阀体上应带有一个或两个吹扫孔。对低温介质,应选用低温专用闸阀。
截止阀选型说明:截止阀适用于对流体阻力要求不严的管路上,即对压力损失考虑不大,以及高温、高压介质的管路或装置,适用于 DN<200mm 的蒸汽等介质管道上;小型阀门可选用截止阀,如针形阀、仪表阀、取样阀、压力计阀等;截止阀有流量调节或压力调节,但对调节精度要求不高,而且管路直径又比较小时,宜选用截止阀或节流阀;对于剧毒介质,宜选用波纹管密封的截止阀;但截止阀不宜用于粘度较大的介质和含有颗粒易沉淀的介质,也不宜作放空阀及低真空系统的阀门。
球阀选型说明:球阀适用于低温、高压、粘度大的介质。大多数球阀可用于带悬浮固体颗粒的介质中,依据密封的材料要求也可用于粉状和颗粒状的介质;全通道球阀不适用于流量调节,但适用于要求快速启闭的场合,便于实现事故紧急切断;通常在密封性能严格、磨损、缩口通道、启闭动作迅速、高压截止(压差大)、低噪音、有气化现象、操作力矩小、流体阻力小的管路中,推荐使用球阀;球阀适用于轻型结构、低压截止、腐蚀性介质中;球阀还是低温、深冷介质的理想阀门,低温介质的管路系统和装置上,宜选用加上阀盖的低温球阀;选用浮动球球阀时其阀座材料应承接球体和工作介质的载荷,大口径的球阀在操作时需要较大的力,DN≥200mm 的球阀应选用蜗轮传动形式;固定球球阀适用于较大口径及压力较高的场合;另外,用于工艺剧毒物料、可燃介质管道的球阀,应具有防火、防静电结构。
节流阀选型说明:节流阀适用于介质温度较低、压力较高的场合,适用于需要调节流量和压力的部位,不适用于粘度大和含有固体颗粒的介质,不宜作隔断阀。
旋塞阀选型说明:旋塞阀适用于要求快速启闭的场合,一般不适用于蒸汽及温度较高的介质,用于温度较低、粘度大的介质,也适用于带悬浮颗粒的介质。
蝶阀选型说明:蝶阀适用于口径较大(如 DN﹥600mm)及结构长度要求短,以及需要进行流量调节及启闭要求快速的场合,一般用于温度≤80℃、压力≤1.0MPa 的水、油品和压缩空气等介质;由于蝶阀相对于闸阀、球阀压力损失比较大,故蝶阀适用于压力损失要求不严的管路系统中。
止回阀选型说明:止回阀一般适用于清净介质,不宜用于含有固体颗粒和粘度较大的介质。当 DN≤40mm 时,宜采用升降止回阀(仅允许安装在水平管道上);当 DN=50~400mm 时,宜采用旋启式升降止回阀(在水平和垂直管道上都可安装,如安装在垂直管道上,介质流向要由下而上);当 DN≥450mm 时,宜采用缓冲型止回阀;当 DN=100~400mm 也可选用对夹式止回阀;旋启式止回阀可以做成很高的工作压力,PN 可以达到 42MPa,根据壳体及密封件的材质不同可适用于任何工作介质和任何工作温度范围,介质可为水、蒸汽、气体、腐蚀性介质、油品、药品等,介质工作温度范围在 - 196~800℃之间。
隔膜阀选型说明:隔膜阀适用于工作温度小于 200℃、压力小于 1.0MPa 的油品、水、酸性介质和含悬浮物的介质,不适用于有机溶剂和强氧化剂介质;研磨颗粒性介质宜选堰式隔膜阀,选用堰式隔膜阀要参照它的流量特性表;粘性流体、水泥浆以及沉淀性介质宜选用直通式隔膜阀;除特定要求,隔膜阀不宜用于真空管路和真空设备上。
阀门的应用、操作频率和服务多种多样,要控制或杜绝哪怕是低微的泄漏,重要、关键的设备还是阀门。因此,学会正确选择阀门至关重要。
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