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閥門技術(shù)篇之--總論
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),、漿體,、油品、液態(tài)金屬和放射性介質(zhì)等各種類型流體的流動,。由于管道系統(tǒng)選擇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,。
一,、閥門的分類
閥門總的可分兩大類：
1自動閥門
依靠介質(zhì)（液體、氣體）本身的能力而自行動作的閥門,。
如止回閥,、安全閥、調(diào)節(jié)閥,、疏水閥,、減壓閥等,。
2驅(qū)動閥門
1）手動
手動閥門是用最基本的驅(qū)動方式，也就是由人工手動來操作的閥門,。手動的形式包括手輪,、手柄或板手直接驅(qū)動和通過傳動機構(gòu)渦輪進行驅(qū)動兩種。
當閥門的啟動力矩較大時,，普通手柄或手輪操作費力困難,，可通過齒輪或渦輪傳動進行驅(qū)動。齒輪傳動分直齒圓柱齒輪傳動和錐齒傳動,。齒輪傳動減速比小,，適用于閘閥和截止閥，渦輪傳動減速比較大,，適用于蝶閥,、球閥等。
2）氣動
氣動閥門的驅(qū)動形式是以一定壓力的空氣為動力源,，利用氣缸做活塞運動來驅(qū)動閥門啟閉的,。一般氣動的空氣壓力小于0.8MPa。氣動驅(qū)動裝置適用于扭矩較小的蝶閥,、球閥和旋塞閥,。
3）電動
電動閥門是用電力驅(qū)動的閥門，也是常用的閥門驅(qū)動方式之一,，電動閥門的優(yōu)點如下：
1.啟閉快,，閥門啟閉時間大大縮減。
2.可以減輕閥門操作人員的工作強度,，尤其適用于高壓閥門和大口徑閥門,。
3.電動閥門一般安裝高空或者操作環(huán)境危險的地方，可以進行遠距離操縱,，保障操作人員的安全,。
4.有利于整個系統(tǒng)的自動化。
5.電源比氣源和液源容易獲得,，電線的鋪設(shè)和維護也比壓縮空氣和液壓管線簡單得多,。
4）液動閥門
是以液體（一般用油）壓力作為驅(qū)動裝置的動力源。驅(qū)動閥門的啟閉,。液體為不可壓縮的流體, 用它作動力源,，動作就比較平穩(wěn),沖擊振動小。而且油還能直到良好的潤滑作用,，減小了密封圈的磨損,，延長了使用壽命。
液動閥門按其所提供的動力源形式,，可分為電液聯(lián)動和氣液聯(lián)動,。
(a)電液聯(lián)動閥門 由液壓操縱系統(tǒng),、驅(qū)動裝置、行程控制機構(gòu)和閥本體等幾部分組成,。
(b)氣液聯(lián)動閥門 實際上是一種自力式驅(qū)動閥門,，即以輸送管道內(nèi)的氣體介質(zhì)壓力為其動力源,經(jīng)氣液換能罐將氣壓能轉(zhuǎn)換為液壓能,然后驅(qū)動閥門動作。它由操縱系統(tǒng),、氣液換能裝置、驅(qū)動裝置和閥本體等幾部分組成,。
按結(jié)構(gòu)特征,，根據(jù)關(guān)閉件相對于閥座移動的方向可分為：
截門形：關(guān)閉件沿著閥座中心移動；
閘門形：關(guān)閉件沿著垂直閥座中心移動,；
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)；
旋啟形：關(guān)閉件圍繞閥座外的軸旋轉(zhuǎn),；
碟形：關(guān)閉件的圓盤,，圍繞閥座內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)；
滑閥形：關(guān)閉件在垂直于通道的方向滑動,。
按用途,，根據(jù)閥門的不同用途可分為：
開斷用：用來接通或切斷管路介質(zhì)，如截止閥,、閘閥,、球閥、蝶閥等,。
止回用：用來防止介質(zhì)倒流,，如止回閥。
調(diào)節(jié)用：用來調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量,，如調(diào)節(jié)閥,、減壓閥。
分配用：用來改變介質(zhì)流向,、分配介質(zhì),，如三通旋塞、分配閥,、滑閥等,。
安全閥：在介質(zhì)壓力超過規(guī)定值時，用來排放多余的介質(zhì),，保證管路系統(tǒng)及設(shè)備安全,，如安全閥、事故閥,。
其它特殊用途：如疏水閥,、放空閥,、排污閥等。
按驅(qū)動方式,，根據(jù)不同的驅(qū)動方式可分為：
手動：借助手輪,、手柄、杠桿或鏈輪等,，有人力驅(qū)動,，傳動較大力矩時裝有蝸輪、齒輪等減速裝置,。
電動：借助電機或其他電氣裝置來驅(qū)動,。
液動：借助（水、油）來驅(qū)動,。
氣動：借助壓縮空氣來驅(qū)動,。
按壓力，根據(jù)閥門的公稱壓力可分為：
真空閥：絕對壓力<0.1Mpa即 760mm汞柱高的閥門,，通常用mm汞柱或mm水柱表示壓力,。
低壓閥：公稱壓力PN≤1.6Mpa的閥門（包括PN≤1.6MPa的鋼閥）
中壓閥：公稱壓力PN2.5—6.4MPa的閥門。
高壓閥：公稱壓力PN10.0—80.0MPa的閥門,。
超高壓閥：公稱壓力PN≥100.0MPa的閥門,。
按介質(zhì)的溫度分，根據(jù)閥門工作時的介質(zhì)溫度可分為：
普通閥門：適用于介質(zhì)溫度-40℃～425℃的閥門,。
高溫閥門：適用于介質(zhì)溫度425℃～600℃的閥門,。
耐熱閥門：適用于介質(zhì)溫度600℃以上的閥門。
低溫閥門：適用于介質(zhì)溫度-150℃～ -40℃的閥門,。
超低溫閥門：適用于介質(zhì)溫度-150℃以下的閥門,。
按公稱通徑分，根據(jù)閥門的公稱通徑可分為：
小口徑閥門：公稱通徑DN<40mm的閥門,。
中口徑閥門：公稱通徑DN50～300mm的閥門,。
大口徑閥門：公稱通徑DN350～1200mm的閥門。
特大口徑閥門：公稱通徑DN≥1400mm的閥門,。
按與管道連接方式分,，根據(jù)閥門與管道連接方式可分為：
法蘭連接閥門：閥體帶有法蘭，與管道采用法蘭連接的閥門,。
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。
焊接連接閥門：閥體帶有焊口,，與管道采用焊接連接的閥門,。
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,。
卡套連接閥門：采用卡套與管道連接的閥門,。
二,、閥門的特性
閥門的特性一般有兩種，使用特性和結(jié)構(gòu)特性,。
1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；
閥門傳動方式等,。
2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)?、螺紋圈、堆焊,、噴焊,、閥體本體）；
閥桿結(jié)構(gòu)形式（旋轉(zhuǎn)桿,、升降桿）等,。
三、選擇閥門的步驟和依據(jù)
1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,、電動,、電磁、氣動或液動,、電氣聯(lián)動或電液聯(lián)動等,。
（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)：對于自動閥門,，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)長度,、法蘭連接形式及尺寸,、開啟和關(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?shù)拈y門產(chǎn)品。
2選擇閥門的依據(jù)
在了解掌握選擇閥門步驟的同時,，還應(yīng)進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）對閥門流體特性的要求：流阻,、排放能力,、流量特性、密封等級等等,。
（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）對閥門產(chǎn)品的可靠性,、使用壽命和電動裝置的防爆性能等的附加要求,。
在選定參數(shù)時應(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,、正常流動的壓力降,、關(guān)閉時的壓力降、閥門的最大和最小進口壓力,。
根據(jù)上述選擇閥門的依據(jù)和步驟,，合理、正確地選擇閥門時還必須對各種類型閥門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行詳細了解,，以便能對優(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)適合安裝的閥門時必須考慮到這一點。
選擇閥門應(yīng)遵循的原則：
1,、截止和開放介質(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，因為它的閥座尺寸與關(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圓形閥座口做橫切運動,，它只有在接近關(guān)閉位置時,，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，只要把兩個或更多個閥門適當?shù)叵嗷ミB接起來,，也可作換向分流用,。
4、帶有懸浮顆粒的介質(zhì)用閥門
當介質(zhì)中帶有懸浮顆粒時,，適于采用其關(guān)閉件沿密封面的滑動帶有擦拭作用的閥門,。如果關(guān)閉件對閥座的來回運動是豎直的，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程中對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,。
四、閥門選型說明
1閘閥
一般情況下，應(yīng)選擇閘閥,。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,。對帶有固體顆粒的介質(zhì)，閘閥閥體上應(yīng)帶有一個或兩個吹掃孔,。對低溫介質(zhì),，應(yīng)選用低溫專用閘閥。
2截止閥
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)密封耐磨的材料要求也可用于粉狀和漿體的介質(zhì)輸送,；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合,，便于實現(xiàn)事故緊急切斷,；通常在密封性能嚴格、磨損,、縮口通道,、啟閉動作迅速、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,；選用浮動球球閥時其閥座材料應(yīng)承接球體和工作介質(zhì)的載荷，大口徑的球閥在操作時需要較大的力,，DN≥200mm的球閥應(yīng)選用蝸輪傳動形式,；固定球球閥適用于較大口徑及壓力較高的場合；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安全閥
安全閥是啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài),，當設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高超過規(guī)定值時，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值的特殊閥門,。安全閥屬于自動閥類,，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上,，控制壓力不超過規(guī)定值,，對人身安全和設(shè)備運行起重要保護作用。
5旋塞閥
旋塞閥適用于要求快速啟閉的場合,，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
蝶閥適用于口徑較大（如DN>600mm）及結(jié)構(gòu)長度要求短，以及需要進行流量調(diào)節(jié)及啟閉要求快速的場合,，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的管路系統(tǒng)中,。
7止回閥
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DN≤40mm時,，宜采用升降止回閥（僅允許安裝在水平管道上）,；
當DN＝50～400mm時，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DN≥450mm時,，宜采用緩沖型止回閥,；
當DN＝100～400mm也可選用對夾式止回閥；
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
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),，不適用于有機溶劑和強氧化劑介質(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,。
結(jié)束語
閥門行業(yè)到目前為止，已能生產(chǎn)種類齊全的閘閥,、截止閥,、節(jié)流閥、旋塞閥,、球閥,、電動閥、隔膜閥,、止回閥,、安全閥、減壓閥,、蒸汽疏水閥和緊急切斷閥等12大類,、3000多個型號、4000多個規(guī)格的閥門產(chǎn)品,；工作壓力為600MPa,，公稱通徑達5350mm,，工作溫度為1200℃,，工作溫度為-196℃，適用介質(zhì)為水,、漿體,、油品,、天然氣、強腐蝕性介質(zhì)（如濃硝酸,、中濃度硫酸等）,、易燃介質(zhì)（如笨、乙烯等）,、有毒介質(zhì)（如硫化氫）,、易爆介質(zhì)及帶放射性介質(zhì)（金屬鈉、-回路純水等）,。閥門承壓件材質(zhì)鑄銅,、鑄鐵、球墨鑄鐵,、高硅鑄鐵,、鑄鋼、鍛鋼,、高,、低合金鋼、不銹耐酸鋼,、哈氏合金,、因科鎳爾、蒙乃爾合金,、雙相不銹鋼,、鈦合金等。
面對如此眾多的閥門品種和如此復(fù)雜的各種工況,，要選擇管道系統(tǒng)安裝的閥門產(chǎn)品,，首先應(yīng)了解閥門的特性；其次應(yīng)掌握選擇閥門的步驟和依據(jù),；再者應(yīng)遵循選擇閥門的原則,。