1.1
什么是阀门
阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数(温度、压力和流量)的管路附件。根据其功能,可分为截止阀、止回阀、调节阀等。阀门是流体输送系统中的控制部件,具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。1.2
阀门的分类
工程上阀门种类很多,由于流体的压力、温度和物理化学性能的不同,所以对流体系统的控制要求也不相同,其中闸阀、截止阀(节流阀,针型阀)、止回阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜阀在化工装置中应用最广泛。
1.1 闸阀
一般用于控制流体的启闭,流体阻力小,密封性能好,介质的流向不受限制,开闭所需外力较小,结构长度较短。
阀杆有明杆和暗杆之分,明杆式闸阀适用于腐蚀介质,在化工工程上基本使用明杆式闸阀。暗杆闸阀主要用于水道上,多用于低压、无腐蚀性介质的场合,如一些铸铁和铜阀门。闸板的结构形式包括楔式闸板、平行式闸板。
楔式闸板有单闸板,双闸板之分。平行式闸板多用于油气输送系统,在化工装置中不常用。
1.2 截止阀
主要作切断用。截止阀流体阻力大,启闭力矩大,而且有流向要求。截止阀与闸阀相比主要有如下优点:
(1)在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小,耐磨。
(2)开启高度比闸阀小。
(3)截止阀通常只有一个密封面,制造工艺好,便于维修。
截止阀和闸阀一样也有明杆和暗杆之分,在此不再赘述。根据阀体结构不同截止阀有直通式、角式和Y型。直通式应用最广泛,角式用于流体流向90°变化的场合。
另外节流阀和针形阀也属截止阀一类,比普通截止阀调节功能强。
1.3止回阀
止回阀又称单向阀,用于防止流体逆向流动,所以安装止回阀时,应注意介质的流动方向应与止回阀上的箭头方向一致。止回阀的类型非常多,且各个制造商有不同的产品,但是从结构上主要分为旋启式和升降式。旋启式止回阀主要包括单瓣型和双瓣型。
1.4 蝶阀
蝶阀可用于带有悬浮固体的液体介质的启闭和节流,流体阻力较小、重量轻,结构尺寸小,启闭迅速,适用于大口径管道上。蝶阀有一定调节功能,可以运送浆体。由于以往的加工工艺落后,蝶阀一直用在水系统上,而很少用在工艺系统上,随着材料、设计及加工的改进,蝶阀已经越来越多地用在工艺系统上了。
蝶阀有软密封和硬密封两种类型。选择软密封和硬密封主要取决于流体介质的温度。相对而言软密封要比硬密封的密封性能好。
软密封有橡胶及PTFE(聚四氟乙烯)阀座两种。橡胶阀座蝶阀(橡胶衬里阀体)多用在水系统上,为中线型结构,这种蝶阀在管道安装时可以不使用垫片,因为其橡胶衬里的翻边可以充当垫片的功能。PTFE阀座蝶阀多用在工艺系统上,一般为单偏心或双偏心结构。
硬密封的品种很多,如硬质固定密封圈,多层密封(Laminatedseal)等,由于制造商的设计往往不同,其泄漏率也不一样。硬密封蝶阀的结构以三偏心为佳,解决了热胀补偿和磨损补偿的问题。双偏心或三偏心结构硬密封蝶阀亦具有双向密封功能,其逆向(低压侧至高压侧)密封压力应不低于正向(高压侧至低压侧)的80%。设计选型应与制造商协商。
1.5 旋塞阀
旋塞阀流体阻力小,密封性能好,使用寿命长,可以双向密封,所以往往用在高度或极度危害的物料上,但是启闭力矩比较大,价格也比较高。旋塞阀腔体内不积液,特别是对间歇装置的物料不会造成污染,所以在有些场合必须使用旋塞阀。
旋塞阀流道可分为直通、三通、四通,适用于气、液相流体多向分配。
旋塞阀可分为无润滑及润滑型两种。带有强制润滑的油封式旋塞阀,由于强制润滑使旋塞和旋塞的密封面间形成一层油膜。这样密封性能更好,启闭省力,防止密封面受到损伤,但是必须考虑润滑是否对物料有污染,而且需定期维护优先选择无润滑型。
旋塞阀的阀座(Sleeve)密封是连续的,包围了整个旋塞,所以流体不会与轴接触。另外旋塞阀还有一层金属复合材料的隔膜作为第二道密封,所以旋塞阀可以严格控制外部泄漏。旋塞阀一般是没有填料的,当有特殊要求时(如不允许有外部泄漏等),则需要填料,作为第三道密封。
旋塞阀的设计结构使得旋塞阀可以在线调节密封阀座。由于长时间的运行,密封面会有所磨损,因为旋塞是锥形的,可以通过阀盖的螺栓往下压紧旋塞,使其和阀座紧密配合达到密封效果。
1.6 球阀
球阀的功能与旋塞阀类似(球阀是旋塞阀的派生产品)。球阀密封效果好,所以应用广泛。球阀启闭迅速,启闭力矩比旋塞阀小,阻力非常小,维修方便,适用于浆液、粘性流体以及对密封要求较高的介质管道上。并且由于价格便宜,球阀比旋塞阀使用广泛。球阀一般可以从球体结构形式、阀体结构形式、流道形式和阀座材料来进行分类。
按球体结构形式分有浮动球阀和固定球阀。前者多用于小口径,后者用于大口径,一般以DN(CLASS),DN(CLASS和CLASS)为界。
按阀体结构形式分有一片式、两片式和三片式这三种。一片式又有顶装式和侧装式两种。
按流道形式分有全通径和缩径。缩径球阀比全通径球阀用材料少,价格便宜,如果工艺条件允许,可以考虑优先使用。球阀流道可分为直通、三通、四通,适用于气、液相流体多向分配。按阀座材料分有软密封和硬密封。当用于可燃介质或者外部环境有可能燃烧时,软密封球阀应具有防静电、防火设计,制造商的产品应通过防静电、防火试验,如按照API等。这同样适用于软密封蝶阀和旋塞阀(旋塞阀仅能符合防火试验中的外部防火要求)。
1.7 隔膜阀
隔膜阀可以双向密封,适用于低压,有腐蚀性的浆液或悬浮粘性流体介质。并且由于操作机构和介质通道隔开,依靠弹性隔膜切断流体,特别适用于食品和医药卫生工业中的介质。隔膜阀使用温度取决于隔膜材料的耐温性能。从结构上可分为直通式和堰式。
1.3
各种类型阀门的特点及适用范围
一.闸阀(1)流体流经闸阀时不改变流向,当闸阀全开时阻力系数几乎是所有阀门中最小的,而且适用的口径范围、压力温度范围都很宽。与同口径的截止阀相比,其安装尺寸较小,因而是化工生产装置中用得最多的一种类型。(2)闸阀手柄分明杆、暗杆两种:明杆闸阀用于两套以上相同设备的交替切换时,特别有利,其明杆可明显标示出阀门的开关情况。(3)当闸阀半开时,阀芯易产生振动,所以闸阀只适用于全开或全闭的情况,不适于需要调节流量的场合。(4)闸阀阀体内有刻槽,所以不适用于含固体微粒的流体。近年来有带吹气口的闸阀可适用于这种情况。二.截止阀(1)截止阀是化工装置广泛应用的阀型。它的密封性能可靠,也适于调节流量,一般多装在泵出口、调节阀旁路流量计上游等需调节流量之处。(2)流体流经阀芯时改变流向,因而压力降大,同时易在阀座上沉积固形物,故不适用于悬浮液。(3)截止阀与同口径的闸阀相比,体积较大,因而限制了它的最大口径(最大DNl50~)。(4)Y型截止阀和角式截止阀与普通直通阀相比,压力降较小,且角式阀兼有改变流向功能。(5)针形阀也是截止阀的一种,其阀芯为锥形,可用于小流量微调或用作取样阀。三.旋塞、柱塞阀、球阀(1)三者功能相似,都是可以迅速启闭的阀门。阀芯有横向开孔,液体直流通过,压力降小,适用于悬浮液或粘稠液。阀芯又可作成上形或丁形通道而成为三通、四通阀。外形规整,易于作成夹套阀用于需保温的情况,这几类阀可较方便地制成气动或电动阀进行遥控。(2)三者的不同在于柱塞阀,球阀的工作压力略高。四.蝶阀有一定的调节功能,特别适用于大流量调节,使用温度受密封材料的限制。五.止回阀(1)止回阀是用以防止流体逆向流动的阀。一般用于防止由于流体倒流造成的污染、温升或机械损坏。(2)常用的有旋启式、升降式和球式三类。旋启式直径比后两种较大,可安装在水平管或垂直管上,安装在垂直管上时流体应自下而上流动。升降式和球式口径较小,且只能安装在水平管路上。(3)止回阀只能用以防止突然倒流但密封性能欠佳,因此对严格禁止混合的物料,还应采取其它措施。(4)离心泵进口为吸上状态时,为保持泵内液体在进口管端装设的底阀也是一种止回阀。当容器为敞口时,底阀可带滤网。六.隔膜阀及管夹阀这两种阀在使用时,流体只与隔膜或软管接触而不触及阀体其它部位,特别适用于腐蚀性流体或粘稠液、悬浮液等。但使用范围受隔膜或软管的材质所限。