閥門(mén)分類(lèi)總會(huì ) (教科書(shū)級)
在流體管道系統中,閥門(mén)是控制元件,其主要作用是隔離設備和管道系統、調節流量、防止回流、調節和排泄壓力。
閥門(mén)可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品、液態(tài)金屬和放射性介質(zhì)等各種類(lèi)型流體的流動(dòng)。由于管道系統選擇最適合的閥門(mén)顯得非常重要,所以,了解閥門(mén)的特性及選擇閥門(mén)的步驟和依據也變得至關(guān)重要起來(lái)。
一、閥門(mén)的分類(lèi)
閥門(mén)總的可分兩大類(lèi):
1.自動(dòng)閥門(mén)依靠介質(zhì)(液體、氣體)本身的能力而自行動(dòng)作的閥門(mén)。
如止回閥、安全閥、調節閥、疏水閥、減壓閥、排氣閥等。
2.驅動(dòng)閥門(mén)
借助手動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)來(lái)操縱動(dòng)作的閥門(mén)。
如閘閥,截止閥、節流閥、蝶閥、球閥、旋塞閥等。
按結構特征,根據關(guān)閉件相對于閥座移動(dòng)的方向可分為:
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截門(mén)形:關(guān)閉件沿著(zhù)閥座中心移動(dòng);
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閘門(mén)形:關(guān)閉件沿著(zhù)垂直閥座中心移動(dòng);
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旋塞和球形:關(guān)閉件是柱塞或球,圍繞本身的中心線(xiàn)旋轉;
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旋啟形:關(guān)閉件圍繞閥座外的軸旋轉;
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碟形:關(guān)閉件的圓盤(pán),圍繞閥座內的軸旋轉;
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滑閥形:關(guān)閉件在垂直于通道的方向滑動(dòng)。
按用途,根據閥門(mén)的不同用途可分為:
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開(kāi)斷用:用來(lái)接通或切斷管路介質(zhì),如截止閥、閘閥、球閥、蝶閥等。
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止回用:用來(lái)防止介質(zhì)倒流,如止回閥。
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調節用:用來(lái)調節介質(zhì)的壓力和流量,如調節閥、減壓閥。
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分配用:用來(lái)改變介質(zhì)流向、分配介質(zhì),如三通旋塞、分配閥、滑閥等。
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安全閥:在介質(zhì)壓力超過(guò)規定值時(shí),用來(lái)排放多余的介質(zhì),保證管路系統及設備安全,如安全閥、事故閥。
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其它特殊用途:如疏水閥、放空閥、排污閥等。
按驅動(dòng)方式,根據不同的驅動(dòng)方式可分為:
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手動(dòng):借助手輪、手柄、杠桿或鏈輪等,有人力驅動(dòng),傳動(dòng)較大力矩時(shí)裝有蝸輪、齒輪等減速裝置。
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電動(dòng):借助電機或其他電氣裝置來(lái)驅動(dòng)。
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液動(dòng):借助(水、油)來(lái)驅動(dòng)。
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氣動(dòng):借助壓縮空氣來(lái)驅動(dòng)。
按壓力,根據閥門(mén)的公稱(chēng)壓力可分為:
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真空閥:絕對壓力<0.1Mpa即 760mm汞柱高的閥門(mén),通常用mm汞柱或mm水柱表示壓力。
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低壓閥:公稱(chēng)壓力PN≤1.6Mpa的閥門(mén)(包括PN≤1.6MPa的鋼閥)
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中壓閥:公稱(chēng)壓力PN2.5—6.4MPa的閥門(mén)。
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高壓閥:公稱(chēng)壓力PN10.0—80.0MPa的閥門(mén)。
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超高壓閥:公稱(chēng)壓力PN≥100.0MPa的閥門(mén)。
按介質(zhì)的溫度分,根據閥門(mén)工作時(shí)的介質(zhì)溫度可分為:
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普通閥門(mén):適用于介質(zhì)溫度-40℃~425℃的閥門(mén)。
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高溫閥門(mén):適用于介質(zhì)溫度425℃~600℃的閥門(mén)。
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耐熱閥門(mén):適用于介質(zhì)溫度600℃以上的閥門(mén)。
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低溫閥門(mén):適用于介質(zhì)溫度-150℃~ -40℃的閥門(mén)。
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超低溫閥門(mén):適用于介質(zhì)溫度-150℃以下的閥門(mén)。
按公稱(chēng)通徑分,根據閥門(mén)的公稱(chēng)通徑可分為:
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小口徑閥門(mén):公稱(chēng)通徑DN<40mm的閥門(mén)。
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中口徑閥門(mén):公稱(chēng)通徑DN50~300mm的閥門(mén)。
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大口徑閥門(mén):公稱(chēng)通徑DN350~1200mm的閥門(mén)。
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特大口徑閥門(mén):公稱(chēng)通徑DN≥1400mm的閥門(mén)。
按與管道連接方式分,根據閥門(mén)與管道連接方式可分為:
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法蘭連接閥門(mén):閥體帶有法蘭,與管道采用法蘭連接的閥門(mén)。
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螺紋連接閥門(mén):閥體帶有內螺紋或外螺紋,與管道采用螺紋連接的閥門(mén)。
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焊接連接閥門(mén):閥體帶有焊口,與管道采用焊接連接的閥門(mén)。
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夾箍連接閥門(mén):閥體上帶有夾口,與管道采用夾箍連接的閥門(mén)。
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卡套連接閥門(mén):采用卡套與管道連接的閥門(mén)。
二、閥門(mén)的特性
閥門(mén)的特性一般有兩種,使用特性和結構特性。
它確定了閥門(mén)的主要使用性能和使用范圍,屬于閥門(mén)使用特性的有:
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閥門(mén)的類(lèi)別(閉路閥門(mén)、調節閥門(mén)、安全閥門(mén)等);
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產(chǎn)品類(lèi)型(閘閥、截止閥、蝶閥、球閥等);
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閥門(mén)主要零件(閥體、閥蓋、閥桿、閥瓣、密封面)的材料;
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閥門(mén)傳動(dòng)方式等。
2、結構特性
它確定了閥門(mén)的安裝、維修、保養等方法的一些結構特性,屬于結構特性的有:
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閥門(mén)的結構長(cháng)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);
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密封面的形式(鑲圈、螺紋圈、堆焊、噴焊、閥體本體);
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閥桿結構形式(旋轉桿、升降桿)等。
三、選擇閥門(mén)的步驟和依據
1、選擇步驟(1)明確閥門(mén)在設備或裝置中的用途,確定閥門(mén)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(mén)連接管道的公稱(chēng)通徑和連接方式:法蘭、螺紋、焊接等。
(3)確定操作閥門(mén)的方式:手動(dòng)、電動(dòng)、電磁、氣動(dòng)或液動(dòng)、電氣聯(lián)動(dòng)或電液聯(lián)動(dòng)等。
(4)根據管線(xiàn)輸送的介質(zhì)、工作壓力、工作溫度確定所選閥門(mén)的殼體和內件的材料: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(mén)的種類(lèi):閉路閥門(mén)、調節閥門(mén)、安全閥門(mén)等。
(6)確定閥門(mén)的型式:閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、節流閥、安全閥、減壓閥、蒸汽疏水閥等。
(7)確定閥門(mén)的參數:對于自動(dòng)閥門(mén),根據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(chēng)通徑和閥座孔的直徑。
(8)確定所選用閥門(mén)的幾何參數:結構長(cháng)度、法蘭連接形式及尺寸、開(kāi)啟和關(guān)閉后閥門(mén)高度方向的尺寸、連接的螺栓孔尺寸和數量、整個(gè)閥門(mén)外型尺寸等。
(9)利用現有的資料:閥門(mén)產(chǎn)品目錄、閥門(mén)產(chǎn)品樣本等選擇適當的閥門(mén)產(chǎn)品。
2選擇閥門(mén)的依據
在了解掌握選擇閥門(mén)步驟的同時(shí),還應進(jìn)一步了解選擇閥門(mén)的依據。
(1)所選用閥門(mén)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(mén)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(chēng)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(mén)產(chǎn)品的可靠性、使用壽命和電動(dòng)裝置的防爆性能等的附加要求。
在選定參數時(shí)應注意:
如果閥門(mén)要用于控制目的,必須確定如下額外參數:操作方法、最大和最小流量要求、正常流動(dòng)的壓力降、關(guān)閉時(shí)的壓力降、閥門(mén)的最大和最小進(jìn)口壓力。
根據上述選擇閥門(mén)的依據和步驟,合理、正確地選擇閥門(mén)時(shí)還必須對各種類(lèi)型閥門(mén)的內部結構進(jìn)行詳細了解,以便能對優(yōu)先選用的閥門(mén)做出正確的抉擇。
管道的最終控制是閥門(mén)。閥門(mén)啟閉件控制著(zhù)介質(zhì)在管道內的流束方式,閥門(mén)流道的形狀使閥門(mén)具備一定的流量特性,在選擇管道系統最適合安裝的閥門(mén)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。
選擇閥門(mén)應遵循的原則:
1、截止和開(kāi)放介質(zhì)用的閥門(mén)
流道為直通式的閥門(mén),其流阻較小,通常選擇作為截止和開(kāi)放介質(zhì)用的閥門(mén)。向下閉合式閥門(mén)(截止閥、柱塞閥)由于其流道曲折,流阻比其他閥門(mén)高,故較少選用。在允許有較高流阻的場(chǎng)合,可選用閉合式閥門(mén)。
2、控制流量用的閥門(mén)
通常選擇易于調節流量的閥門(mén)作為控制流量用。向下閉合式閥門(mén)(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。旋轉式閥門(mén)(旋塞閥、蝶閥、球閥)和撓曲閥體式閥門(mén)(夾緊閥、隔膜閥)也可用于節流控制,但通常只能在有限的閥門(mén)口徑范圍內適用。閘閥是以圓盤(pán)形閘板對圓形閥座口做橫切運動(dòng),它只有在接近關(guān)閉位置時(shí),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(mén)
根據換向分流的需要,這種閥門(mén)可有三個(gè)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(mén)都選取這類(lèi)閥門(mén)中的一種。但是在有些情況下,其他類(lèi)型的閥門(mén),只要把兩個(gè)或更多個(gè)閥門(mén)適當地相互連接起來(lái),也可作換向分流用。
4、帶有懸浮顆粒的介質(zhì)用閥門(mén)
當介質(zhì)中帶有懸浮顆粒時(shí),最適于采用其關(guān)閉件沿密封面的滑動(dòng)帶有擦拭作用的閥門(mén)。如果關(guān)閉件對閥座的來(lái)回運動(dòng)是豎直的,那末就可能夾持顆粒,因此這種閥門(mén)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(guò)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(mén)選型說(shuō)明
1、閘閥的選型一般情況下,應首選閘閥。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的閥門(mén)。對帶有固體顆粒的介質(zhì),閘閥閥體上應帶有一個(gè)或兩個(gè)吹掃孔。對低溫介質(zhì),應選用低溫專(zhuān)用閘閥。
2、截止閥選型說(shuō)明
截止閥適用于對流體阻力要求不嚴的管路上,即對壓力損失考慮不大,以及高溫、高壓介質(zhì)的管路或裝置,適用于DN<200mm的蒸汽等介質(zhì)管道上;小型閥門(mén)可選用截止閥,如針形閥、儀表閥、取樣閥、壓力計閥等;截止閥有流量調節或壓力調節,但對調節精度要求不高,而且管路直徑又比較小時(shí),宜選用截止閥或節流閥;對于劇毒介質(zhì),宜選用波紋管密封的截止閥;但截止閥不宜用于粘度較大的介質(zhì)和含有顆粒易沉淀的介質(zhì),也不宜作放空閥及低真空系統的閥門(mén)。
3、球閥選型說(shuō)明
球閥適用于低溫、高壓、粘度大的介質(zhì)。大多數球閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中,依據密封的材料要求也可用于粉狀和顆粒狀的介質(zhì);全通道球閥不適用于流量調節,但適用于要求快速啟閉的場(chǎng)合,便于實(shí)現事故緊急切斷;通常在密封性能?chē)栏?、磨損、縮口通道、啟閉動(dòng)作迅速、高壓截止(壓差大)、低噪音、有氣化現象、操作力矩小、流體阻力小的管路中,推薦使用球閥;球閥適用于輕型結構、低壓截止、腐蝕性介質(zhì)中;球閥還是低溫、深冷介質(zhì)的最理想閥門(mén),低溫介質(zhì)的管路系統和裝置上,宜選用加上閥蓋的低溫球閥;選用浮動(dòng)球球閥時(shí)其閥座材料應承接球體和工作介質(zhì)的載荷,大口徑的球閥在操作時(shí)需要較大的力,DN≥200mm的球閥應選用蝸輪傳動(dòng)形式;固定球球閥適用于較大口徑及壓力較高的場(chǎng)合;另外,用于工藝劇毒物料、可燃介質(zhì)管道的球閥,應具有防火、防靜電結構。
4、節流閥選型說(shuō)明
節流閥適用于介質(zhì)溫度較低、壓力較高的場(chǎng)合,適用于需要調節流量和壓力的部位,不適用于粘度大和含有固體顆粒的介質(zhì),不宜作隔斷閥。
5、旋塞閥選型說(shuō)明
旋塞閥適用于要求快速啟閉的場(chǎng)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、蝶閥選型說(shuō)明
蝶閥適用于口徑較大(如DN>600mm)及結構長(cháng)度要求短,以及需要進(jìn)行流量調節及啟閉要求快速的場(chǎng)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中。
7、止回閥選型說(shuō)明
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)。
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當DN≤40mm時(shí),宜采用升降止回閥(僅允許安裝在水平管道上);
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當DN=50~400mm時(shí),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);
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當DN≥450mm時(shí),宜采用緩沖型止回閥;
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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、隔膜閥選型說(shuō)明
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備上。
閥門(mén)應用、操作頻率和服務(wù)千變萬(wàn)化,要控制或杜絕那怕是低微的泄漏,最重要、最關(guān)鍵的設備還數閥門(mén)。學(xué)會(huì )正確選擇閥門(mén)至關(guān)重要。
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