上海沪工阀门厂(集团)有限公司

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摘要:对管道中常用阀门的安装、分类及特性进行了论述,并着重介绍如何选择阀门以及阀门在管道中的安装步骤和阀门的选择原则。

关键词:阀门;安装;分类;特性

阀门是用来控制管道中流体的流向、压力及流量的基础元件。阀门是管路流体输送系统中的控制部件,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。

1 阀门的分类

1.1 按用途和作用分类

(1)截断阀类主要用于截断或接通介质流。包括闸阀截止阀、隔膜阀、球阀旋塞阀蝶阀、柱塞阀、球塞阀、针型仪表阀等。

(2)调节阀类主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。

(3)止回阀类用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀

(4)分流阀类用于分离、分配或混合介质。包括各种结构的分配阀和疏水阀等。

(5)安全阀类用于介质超压时的安全保护。包括各种类型的安全阀。

1.2 按主要参数分类

1.2.1 按压力分类

(1)真空阀工作压力低于标准大气压的阀门。

(2)低压阀公称压力 PN≤1.6 MPa 的阀门。

(3)中压阀公称压力 PN 为 2.5、4.0、6.4 MPa 的阀门。

(4)高压阀公称压力 PN 为 10.0~80.0 MPa 的阀门。

(5)超高压阀公称压力 PN≥100 MPa 的阀门。

1.2.2 按介质温度分类

(1)高温阀用于介质工作温度 t > 450 ℃ 的阀门。

(2)中温阀用于介质工作温度 120 ℃ 的阀门。

(3)常温阀用于介质工作温度 -40 ℃ ≤ t ≤ 120 ℃ 的阀门。

(4)低温阀用于介质工作温度 -100 ℃ ≤ t ≤ -40 ℃ 的阀门。

(5)超低温阀用于介质工作温度 t < -100 ℃ 的阀门。

1.2.3 按阀体材料分类

(1)非金属材料阀门:如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门。

(2)金属材料阀门:如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钦合金阀门、蒙乃尔合金阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、铸钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门。

(3)金属阀体衬里阀门:如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门。

1.3 通用分类法

这种分类方法既按原理、作用划分又按结构划分,是目前国际、国内最常用的分类方法。一般分为闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀、安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过滤器、排污阀等。

2 阀门的特性

2.1 使用特性

它确定了阀门的主要使用性能和使用范围。属于阀门使用特性的有:阀门类别(闭路阀门、调节阀门、安全阀门等);产品类型(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);阀门传动方式等。

2.2 结构特性

它确定了阀门的安装、维修、保养等方法的一些结构特性。属于结构特性的有:阀门的结构长度和总体高度、与管道的连接形式(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(镶圈、螺纹圈、堆焊、喷焊、阀体本体);阀杆结构形式(旋转杆、升降杆)等。

3 选择阀门的步骤和依据

3.1 选择阀门的步骤

(1)明确阀门在设备或装置中的用途,确定阀门的工作条件:适用介质、工作压力、工作温度等。

(2)确定与阀门连接管道的公称通径和连接方式:法兰、螺纹、焊接等。

(3)确定操作阀门的方式:手动、电动、电磁、气动或液动、电气联动或电液联动等。

(4)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: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。

(5)选择阀门的种类:闭路阀门、调节阀门、安全阀门等。

(6)确定阀门的形式:闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、节流阀、安全阀、减压阀、蒸汽疏水阀等。

(7)确定阀门的参数:对于自动阀门,根据不同需要先确定允许流阻、排放能力、背压等,再确定管道的公称通径和阀座孔的直径。

(8)确定所选用阀门的几何参数: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、整个阀门外形尺寸等。

(9)利用现有的资料:阀门产品目录、阀门产品样本等选择适当的阀门产品。

3.2 选择阀门的依据

(1)所选用阀门的用途、使用工况条件和操纵控制方式。例如泵房水泵出口阀门的选择,首先需满足水泵能闭阀启动及停止以减小启动电流及停机时对水泵的冲击;其次需配备止回阀门,在水泵机组意外停机时能迅速关闭阀门以防止水泵长时间反转;第三,需配备消除水锤的阀门以保障水泵机组运行安全。理解了所选阀门的用途后,还需了解安装现场及使用条件方能正确选择阀门。如选择电动蝶阀+微阻缓闭式止回阀,电动蝶阀可满足闭阀启动及停机。微阻缓闭式止回阀用于防止水泵反转及水锤,由于结构相对简单故障率较低,但安装长度较长、水阻较大,适合有较大安装空间,对能耗要求不高的泵站如小型泵站使用;选择液控缓闭式止回阀可同时满足水泵出口阀门必需的三项功能,且安装长度可以很小,水阻比较小,但由于结构复杂,需一套高压液压系统,因此故障率较高且维修困难,因此适合安装于大型泵站且有较多备用机组的场合;水泵出口也可选择多功能水泵控制阀,其安装长度小于电动蝶阀+微阻缓闭式止回阀,不用电动或液压系统空置,结构最为简单,故障率很低,且水锤消除效果最好,但水阻最高,适合水锤比较严重或无人值守泵站使用。

(2)工作介质的性质: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,介质的粘度等。

(3)对阀门流体特性的要求:流阻、排放能力、流量特性、密封等级等。

(4)安装尺寸和外形尺寸要求: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。

(5)对阀门产品的可靠性、使用寿命和电动装置的防爆性能等附加要求。在选定参数时应注意:如果阀门要用于控制目的,必须确定如下额外参数:操作方法、最大和最小流量要求、正常流动的压力降、关闭时的压力降、阀门的最大和最小进口压力。

根据上述选择阀门的依据和步骤,在合理、正确地选择阀门时还必须对各种类型阀门的内部结构进行详细了解,以便能对优先选用的阀门作出正确的选择。

管道的最终控制是阀门。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,在选择管道系统最适合安装的阀门时必须考虑到这一点。

4 选择阀门必须遵循的原则

4.1 截止和开放介质用的阀门

流道为直通式的阀门,常用的有蝶阀、闸阀等,其流阻较小,通常选择作为截止和开放介质用的阀门。而向下闭合式阀门(截止阀、柱塞阀)由于其流道曲折,流阻比其他阀门高,故较少选用。在允许有较高流阻的场合,如输送的介质为气体的场合可选用向下闭合式阀门。在选用蝶阀时,当输送的介质有较多杂质时,如输送原水或污水时,应选用卧式蝶阀,因为其阀轴为水平方向,流道底部不易堆积杂物及水垢,利于保护阀板密封圈。选用闸阀也应尽量选择阀门流道底部无凹槽的品种以避免由于槽中杂物堆积造成阀门泄漏。

4.2 控制流量用的阀门

通常选择易于调节流量的阀门作为控制流量用。向下闭合式阀门(如截止阀)适于这一用途,因为它的阀座尺寸与关闭件的行程之间成正比关系。旋转式阀门(旋转塞阀、蝶阀、球阀)和挠曲阀体式阀门(夹紧阀、隔膜阀)也可用于节流控制,但通常只能在有限的阀门口径范围内适用。闸阀是以圆盘形闸板对圆形阀座口做横切运动,它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。

4.3 换向分流用的阀门

根据换向分流的需要,这种阀门可有三个或更多的通道。旋塞阀和球阀较适用于这一目的,因此,大部分用于换向分流的阀门都选取这类阀门中的一种。但是在有些情况下,其他类型的阀门,只要把两个或更多个阀门适当地相互连接起来,也可作换向分流用。

4.4 带有悬浮颗粒的介质用阀门

当介质中带有悬浮颗粒时,最适于采用其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,那么就可能夹持颗粒。因此,这种阀门除非密封面材料可以允许嵌人颗粒,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。

5 结语

目前,无论在市政供水、石油化工,还是在别的行业的管道系统,阀门应用、操作频率和服务千变万化,要控制或杜绝哪怕是低微的泄漏,最重要、最关键的设备还是阀门。管道的最终控制是阀门,阀门在各个领域的服务和可靠表现是独一无二的。


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