閥門的基礎(chǔ)知識及性能
基礎(chǔ)知識性能
一、閥門分類
1.通用分類法
這種分類方法既按原理、作用又按結(jié)構(gòu)劃分，是目前、常用的分類方法。一般分閘閥、截止閥、節(jié)流閥、儀表閥、柱塞閥、隔膜閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、止回閥、減壓閥安全閥、疏水閥、調(diào)節(jié)閥、底閥、過濾器、排污閥等。
2.按用途和作用分類
調(diào)節(jié)閥類——主要用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力等。包括調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、減壓閥等。
止回閥類——用于阻止介質(zhì)倒流。包括各種結(jié)構(gòu)的止回閥。
分流閥類——用于分離、分配或混合介質(zhì)。包括各種結(jié)構(gòu)的分配閥和疏水閥等。
安全閥類——用于介質(zhì)超壓時的安全保護(hù)。包括各種類型的安全閥。
截斷閥類——主要用于截斷或接通介質(zhì)流。包括閘閥、截止閥、隔膜閥、球閥、旋塞閥、碟閥、柱塞閥、球塞閥、針型儀表閥等。
3.按壓力分類
真空閥——工作壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的閥門。
低壓閥——公稱壓力PN 小于1.6MPa的閥門。
中壓閥——公稱壓力PN 2.5－6.4MPa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大于100MPa的閥門。
4.按介質(zhì)溫度分類
高溫閥——t 大于450℃的閥門。
中溫閥—120℃小于 t 小于450℃的閥門。
常溫閥——40℃小于 t 小于120℃的閥門。
低溫閥——100℃小于 t 小于-40℃的閥門。
超低溫閥——t 小于-100℃的閥門。
5.按閥體材料分類
金屬閥體襯里閥門—：襯鉛閥門、襯塑料閥門、襯搪瓷閥門。
非金屬材料閥門——如：陶瓷閥門、玻璃鋼閥門、塑料閥門。
金屬材料閥門——如：銅合金閥門、鋁合金閥門、鉛合金閥門、鈦合金閥門、蒙乃爾合金閥門、鑄鐵閥門、碳鋼閥門、鑄鋼閥門、低合金鋼閥門、高合金鋼閥門。
二、閥門的主要技術(shù)性能
1.強(qiáng)度性能
閥門的強(qiáng)度性能是指閥門承受介質(zhì)壓力的能力。閥門是承受內(nèi)壓的機(jī)械產(chǎn)品，因而必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證長期使用而不發(fā)生破裂或產(chǎn)生變形。
2.密封性能
閥門的密封性能是指閥門各密封部位阻止介質(zhì)泄漏的能力，它是閥門zui重要的技術(shù)性能指標(biāo)。閥門的密封部位有三處：啟閉件與閥座兩密封面間的接觸處；填料與閥桿和填料函的配和處；閥體與閥蓋的連接處。其中前一處的泄漏叫做內(nèi)漏，也就是通常所說的關(guān)不嚴(yán)，它將影響閥門截斷介質(zhì)的能力。對于截斷閥類來說，內(nèi)漏是不允許的。后兩處的泄漏叫做外漏，即介質(zhì)從閥內(nèi)泄漏到閥外。外漏會造成物料損失，污染環(huán)境，嚴(yán)重時還會造成事故。對于易燃易爆、有毒或有放射的介質(zhì)，外漏更是不能允許的，因而閥門必須具有可靠的密封性能。
3.流動性能
介質(zhì)流過閥門后會產(chǎn)生壓力損失（既閥門前后的壓力差），也就是閥門對介質(zhì)的流動有一定的阻力，介質(zhì)為克服閥門的阻力就要消耗一定的能量。從節(jié)約能源上考慮，設(shè)計和制造閥門時，要盡可能降低閥門對流動介質(zhì)的阻力。
4.動作性能
1）.動作靈敏度和可靠性
這是指閥門對于介質(zhì)參數(shù)變化，做出相應(yīng)反應(yīng)的敏感程度。對于節(jié)流閥、減壓閥、調(diào)節(jié)閥等用來調(diào)節(jié)介質(zhì)參數(shù)的閥門以及安全閥、疏水閥等具有特定功能的閥門來說，其功能靈敏度與可靠性是十分重要的技術(shù)性能指標(biāo)。
2）.啟閉力和啟閉力矩
啟閉力和啟閉力矩是指閥門開啟或關(guān)閉所必須施加的作用力或力矩。關(guān)閉閥門時，需要使啟閉件與發(fā)座兩密封面間形成一定的密封比壓，同時還要克服閥桿與填料之間、閥桿與螺母的螺紋之間、閥桿端部支承處及其他磨擦部位的摩擦力，因而必須施加一定的關(guān)閉力和關(guān)閉力矩，閥門在啟閉過程中，所需要的啟閉力和啟閉力矩是變化的，其zui大值是在關(guān)閉的zui終瞬時或開啟的zui初瞬時。設(shè)計和制造閥門時應(yīng)力求降低其關(guān)閉力和關(guān)閉力矩。
3）.閉速度
啟閉速度是用閥門完成一次開啟或關(guān)閉動作所需的時間來表示。一般對閥門的啟閉速度無嚴(yán)格要求，但有些工況對啟閉速度有特殊要求，如有的要求迅速開啟或關(guān)閉，以防發(fā)生事故，有的要求緩慢關(guān)閉，以防產(chǎn)生水擊等，這在選用閥門類型時應(yīng)加以考慮。 ℃小于 t 小于120℃的閥門。
三、按介質(zhì)通斷性質(zhì)選用閥門
1.蝶閥
蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°~90°之間，旋轉(zhuǎn)到90°時，閥門則牌全開狀態(tài)。
蝶閥結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，只由少數(shù)幾個零件組成。而且只需旋轉(zhuǎn)90°即可快速啟閉，操作簡單，同時該閥門具有良好的流體控制特性。蝶閥處于*開啟位置時，蝶板厚度是介質(zhì)流經(jīng)閥體時*的阻力，因此通過該閥門所產(chǎn)生的壓力降很小，故具有較好的流量控制特性。蝶閥有彈密封和金屬的密封兩種密封型式。彈性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。
采用金屬密封的閥門一般比彈性密封的閥門壽命長，但很難做到*密封。金屬密封能適應(yīng)較高的工作溫度，彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。 如果要求蝶閥作為流量控制使用，主要的是正確選擇閥門的尺寸和類型。蝶閥的結(jié)構(gòu)原理尤其適合制作大口徑閥門。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，而且還應(yīng)用于熱電站的冷卻水系統(tǒng)。
常用的蝶閥有對夾式蝶閥和法蘭式蝶閥兩種。對夾式蝶閥是用雙頭螺栓將閥門連接在兩管道法蘭之間，法蘭式蝶閥是閥門上帶有法蘭，用螺栓將閥門上兩端法蘭連接在管道法蘭上。 閥門的強(qiáng)度性能是指閥門承受介質(zhì)壓力的能力。閥門是承受內(nèi)壓的機(jī)械產(chǎn)品，因而必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證長期使用而不發(fā)生破裂或產(chǎn)生變形。
2.球閥
球閥是由旋塞閥演變而來。它具有相同的旋轉(zhuǎn)90度提動作，不同的是旋塞體是球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。球面和通道口的比例應(yīng)該是這樣的，即當(dāng)球旋轉(zhuǎn)90度時，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而截斷流動。
球閥只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。*平等的閥體內(nèi)腔為介質(zhì)提供了阻力很小、直通的流道。通常認(rèn)為球閥zui適宜直接做開閉使用，但近來的發(fā)展已將球閥設(shè)計成使它具有節(jié)流和控制流量之用。球閥的主要特點(diǎn)是本身結(jié)構(gòu)緊湊，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。
3.截止閥
截止閥的閥桿軸線與閥座密封面垂直。閥桿開啟或關(guān)閉行程相對較短，并具有非常可靠的切斷動作，使得這種閥門非常適合作為介質(zhì)的切斷或調(diào)節(jié)及節(jié)流使用。
截止閥的閥瓣一旦處于開啟狀況，它的閥座和閥瓣密封面之間就不再的接觸，并具有非常可靠的切斷動作，合得這種閥門非常適合作為介質(zhì)的切斷或調(diào)節(jié)及節(jié)流使用。
截止閥一旦處于開啟狀態(tài)，它的閥座和閥瓣密封面之間就不再有接觸，因而它的密封面機(jī)械磨損較小，由于大部分截止閥的閥座和閥瓣比較容易修理或更換密封元件時無需把整個閥門從管線上拆下來，這對于閥門和管線焊接成一體的場合是很適用的。介質(zhì)通過此類閥門時的流動方向發(fā)生了變化，因此截止閥的流動阻力較高于其它閥門。
常用的截止閥有以下幾種：1）角式截止閥；在角式截止閥中，流體只需改變一次方向，以致于通過此閥門的壓力降比常規(guī)結(jié)構(gòu)的截止閥小。2）直流式截止閥；在直流式或Y形截止閥中，閥體的流道與主流道成一斜線，這樣流動狀態(tài)的破壞程度比常規(guī)截止閥要小，因而通過閥門的壓力損失也相應(yīng)的小了。3）柱塞式截止閥：這種形式的截止閥是常規(guī)截止閥的變型。在該閥門中，閥瓣和閥座通常是基于柱塞原理設(shè)計的。閥瓣磨光成柱塞與閥桿相連接，密封是由套在柱塞上的兩個彈性密封圈實(shí)現(xiàn)的。兩個彈性密封圈用一個套環(huán)隔開，并通過由閥蓋螺母施加在閥蓋上的載荷把柱塞周圍的密封圈壓牢。彈性密封圈能夠更換，可以采用各種各樣的材料制成，該閥門主要用于“開”或者“關(guān)”，但是備有特制形式的柱塞或特殊的套環(huán)，也可以用于調(diào)節(jié)流量。
4.閘閥
閘閥是作為截止介質(zhì)使用，在全開時整個流通直通，此時介質(zhì)運(yùn)行的壓力損失zui小。閘閥通常適用于不需要經(jīng)常啟閉，而且保持閘板全開或全閉的工況。不適用于作為調(diào)節(jié)或節(jié)流使用。對于高速流動的介質(zhì)，閘板在局部開啟狀況下可以引起閘門的振動，而振動又可能損傷閘板和閥座的密封面，而節(jié)流會使閘板遭受介質(zhì)的沖蝕。從結(jié)構(gòu)形式上，主要的區(qū)別是所采用的密封元件的形式。根據(jù)密封元件的形式，常常把閘閥分成幾種不同的類型，如：楔式閘閥、平行式閘閥、平行雙閘板閘閥、楔式雙閘板閘等。zui常用的形式是楔式閘閥和平行式閘閥。
四、按閥門驅(qū)動性質(zhì)選用閥門
1.電力驅(qū)動的閥門
電力驅(qū)動閥門是常用的驅(qū)動方式的閥門，通常稱這種驅(qū)動裝置形式的驅(qū)動裝置為閥門電動裝置，閥門電動裝置的特點(diǎn)如下：1）啟閉迅速，可以大大縮短啟閉閥門所需的時間；2）可以大大減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，特別適用于高壓、大口徑閥門；3）適用于安裝在不能手動操作或難于接近的位置，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱，而且安裝高度以不受限制；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，其電線的敷設(shè)和維護(hù)也比壓縮空氣和液壓管線簡單得多。
閥門電動裝置的缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，在潮濕的地方使用更為困難，用于易爆介質(zhì)時，需要采用隔爆措施。
閥門電動裝置按所驅(qū)動的閥門類型不同，可分為Z型和Q型兩大類。Z型閥門電動裝置的輸出軸可以轉(zhuǎn)出很多圈，適用于驅(qū)動閘閥、截止閥、隔膜閥等；Q型閥門電動裝置的輸出軸只能旋轉(zhuǎn)90。，適用于驅(qū)動旋塞閥、球閥和蝶閥等。按其防護(hù)類型有普通型、隔爆型（以B表示）、耐熱型（以R表示）和三合一型（即戶外、防腐、隔爆，以S表示）。
閥門電動裝置一般由傳動機(jī)構(gòu)（減速器）、電動機(jī)、行程控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩限制機(jī)構(gòu)、手動-電動切換機(jī)構(gòu)、開度指示器等組成。
2.氣動和液動閥門
氣動閥門和液動是以一定壓力的空氣、水或油為動力源,利用氣缸（或液壓缸）和活塞的運(yùn)動來驅(qū)動閥門的，一般氣動的空氣壓力小于0.8MPa,液動的水壓或油壓為2.5MPa~25MPa?；蚋裟らy；回轉(zhuǎn)型氣、液驅(qū)動裝置用于驅(qū)動裝置用于驅(qū)動球閥、蝶閥或旋塞閥。液動裝置的驅(qū)動力大，適用于驅(qū)動大口徑閥門。如用于驅(qū)動旋塞閥、球閥和蝶閥時，必須將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換面回轉(zhuǎn)運(yùn)動。除了采用氣缸或液壓缸的活塞來驅(qū)動外，不有采用氣動薄膜驅(qū)動的，因其行程和驅(qū)動力較小，故主要用于調(diào)節(jié)閥。
3.手動閥門
手動閥門是zui基本的驅(qū)動方式的閥門。它包括用手輪、手柄或板手直接驅(qū)動和通過傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動兩種。當(dāng)閥門的啟力矩較大時，可通過齒輪或蝸輪傳動進(jìn)行驅(qū)動，以達(dá)到省略的目的。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，蝸輪傳動減速比較大，適用于旋塞閃、球閥和蝶閥。
五、按調(diào)節(jié)介質(zhì)參數(shù)選用閥門
在生產(chǎn)過程中，為了使介質(zhì)的壓力、流量等參數(shù)符合工藝流程的要求，需要安裝調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對上述參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的主要工作原理，是靠改變閥門閥瓣與閥瓣與閥座間的流通面積，達(dá)到調(diào)節(jié)上述參數(shù)的目的。屬于這類閥門的統(tǒng)稱為控制閥，其中分為依靠介質(zhì)本身動力驅(qū)動的稱為自驅(qū)式控制閥如減壓閥、穩(wěn)壓閥等，凡上來動力驅(qū)動的（如電力 、壓縮空氣和液動力）稱為他驅(qū)式控制閥，如電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥等。
六、按防止介質(zhì)倒流選用閥門
這種類型的閥門的作用是只允許介質(zhì)向一個方向流動，而且阻止方向流動。通常這種閥門是自動工作的，在一個方向流動的流體壓力作用下，閥瓣打開；流體反方向流動時，由流體壓力和閥瓣的自重合閥瓣作用于閥座，從而切斷流動。其中止回閥就屬于這種類型的閥門，它包括旋啟式止回閥和升降式止回閥。旋啟式止回閥有一介鉸鏈機(jī)構(gòu)，還有一個像門一樣的閥瓣自由地靠在傾斜的閥座表面上。為了確保閥瓣每次都能到達(dá)閥座面的合適位置，閥瓣設(shè)計在鉸鏈機(jī)構(gòu)，以便閥瓣具有足夠有旋啟空間，并使閥瓣真正的、全面的與閥座接觸。閥瓣可以全部用金屬制成，也可以在金屬上鑲嵌皮革、橡膠、或者采用合成覆蓋面，這取決于使用性能的要求。旋啟式止回閥在*打開的狀況下，流體壓力幾乎不受阻礙，因此通過閥門的壓力降相對較小。升降式止回閥的閥瓣座落位于閥體上閥座密封面上。此閥門除了閥瓣可以自由地升降之外，其余部分如同截止閥一樣，流體壓力使閥瓣從閥座密封面上抬起，介質(zhì)回流導(dǎo)致閥瓣回落到閥座上，并切斷流動。根據(jù)使用條件，閥瓣可以是全金屬結(jié)構(gòu)，也可以是在閥瓣架上鑲嵌橡膠墊或橡膠環(huán)的形式。像截止閥一樣，流體通過升降式止回閥的通道也是狹窄的，因此通過升降式止回閥的壓力降比旋啟式止回閥大些，而且旋啟式止回閥的流量受到的限制很少。
七、閥單位換算
1.壓力單位
1 bar = 100 kPa ⊙1 kgf/cm2 = 98.07 kPa ⊙1 psi = 6.89 kPa
2.長度單位
1 in = 25.4 mm
3.長度單位
℃= （℉-32）x5/9 ⊙℉= （℃x9/5）+32
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