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在流體管道系統(tǒng)中,閥門擔(dān)當著至關(guān)重要的角色,它不僅是控制元件,更是隔離設(shè)備和管道系統(tǒng)、調(diào)節(jié)流量、防止回流、調(diào)控和排放壓力的關(guān)鍵設(shè)備。閥門的應(yīng)用廣泛,可控制空氣、水、蒸汽等多種類型流體的流動,同時,其選擇也顯得尤為重要。因此,深入了解閥門的分類、特性以及選擇依據(jù),對于確保管道系統(tǒng)的順暢運行至關(guān)重要。
閥門可大致分為兩大類:自動閥門和驅(qū)動閥門。自動閥門依靠介質(zhì)本身的能力進行動作,如止回閥、安全閥等;而驅(qū)動閥門則借助手動、電動、液動或氣動等方式進行操縱,如閘閥、球閥等。此外,閥門還可根據(jù)結(jié)構(gòu)特征、用途和驅(qū)動方式進行更為細致的分類。
了解這些分類信息后,我們能夠更清晰地認識到閥門在流體管道系統(tǒng)中的重要作用,以及如何根據(jù)實際需求選擇合適的閥門。同時,這也為我們提供了深入學(xué)習(xí)閥門知識的起點,幫助我們掌握更多關(guān)于閥門的關(guān)鍵信息。
真空閥,其絕對壓力小于1Mpa,即低于760mm汞柱,常以mm汞柱或mm水柱表示壓力。低壓閥,其公稱壓力PN不超過6Mpa,包括鋼閥。中壓閥,其公稱壓力PN介于5至4Mpa之間。高壓閥,其公稱壓力PN范圍在0至0Mpa。而超高壓閥,其公稱壓力PN則達到或超過100Mpa。
此外,閥門還可根據(jù)介質(zhì)的溫度進行分類。例如,普通閥門適用于介質(zhì)溫度在-40℃至425℃之間的流體;高溫閥門則適用于425℃至600℃的流體,而耐熱閥門則能應(yīng)對600℃以上的高溫。同樣,低溫閥門和超低溫閥門則分別適用于介質(zhì)溫度在-150℃至-40℃以及-150℃以下的流體。
在尺寸方面,閥門可分為小口徑、中口徑、大口徑和特大口徑,這主要取決于其公稱通徑DN的大小。例如,小口徑閥門通常DN小于40mm,而特大口徑閥門則DN達到或超過1400mm。
此外,閥門與管道的連接方式也是分類的一個重要依據(jù)。例如,法蘭連接閥門通過閥體上的法蘭與管道相連;螺紋連接閥門則通過內(nèi)螺紋或外螺紋與管道相接。同時,還有焊接連接、夾箍連接和卡套連接等多種方式。
最后,閥門的特性包括使用特性和結(jié)構(gòu)特性。使用特性主要涉及閥門的類別、產(chǎn)品類型、主要零件的材料以及傳動方式等,這些特性決定了閥門的主要使用性能和使用范圍。而結(jié)構(gòu)特性則主要關(guān)注閥門的內(nèi)部構(gòu)造和設(shè)計特點。
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,這些特性包括閥門的結(jié)構(gòu)長度和總體高度、與管道的連接方式(如法蘭連接、螺紋連接等)、密封面的形式(如鑲?cè)?、螺紋圈等)以及閥桿的結(jié)構(gòu)形式(如旋轉(zhuǎn)桿、升降桿等)。
在選擇閥門時,需要遵循一定的步驟和依據(jù)。首先,要明確閥門在設(shè)備或裝置中的用途,并確定其工作條件,包括適用介質(zhì)、工作壓力和工作溫度等。其次,需要確定與閥門連接管道的公稱通徑和連接方式。此外,還要確定操作閥門的方式,如手動、電動等。同時,根據(jù)管線輸送的介質(zhì)、工作壓力和工作溫度,選擇適當?shù)臍んw和內(nèi)件材料。接下來,確定閥門的種類和型式,以及需要關(guān)注的參數(shù),如允許流阻、排放能力等。此外,還需確定閥門的幾何參數(shù),如結(jié)構(gòu)長度、法蘭連接形式及尺寸等。最后,可以利用現(xiàn)有的資料,如閥門產(chǎn)品目錄和樣本,來選擇適當?shù)拈y門產(chǎn)品。
在選擇閥門的依據(jù)方面,需要綜合考慮閥門的用途、使用工況條件和操縱控制方式,以及工作介質(zhì)的性質(zhì)、流體特性要求、安裝尺寸和外形尺寸要求等因素。這些步驟和依據(jù)將幫助您做出明智的閥門選擇。
(5)對閥門產(chǎn)品的可靠性、使用壽命以及電動裝置的防爆性能等附加要求的考慮。
在確定閥門參數(shù)時,需特別留意:若閥門將用于控制目的,則必須明確操作方法、最大和最小流量要求、正常流動時的壓力降、關(guān)閉時的壓力降,以及閥門的最大和最小進口壓力等額外參數(shù)。
遵循上述選擇閥門的依據(jù)和步驟,為了能做出明智的抉擇,我們必須詳細了解各種類型閥門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。畢竟,閥門是管道系統(tǒng)的最終控制元件,其啟閉件決定了介質(zhì)在管道內(nèi)的流束方式,而流道的形狀則賦予了閥門特定的流量特性。
在選擇最適合安裝的閥門時,這一點至關(guān)重要。同時,我們也應(yīng)遵循一些原則來指導(dǎo)我們的選擇:
用于截止和開放介質(zhì)的閥門
流道為直通式的閥門,由于其流阻較小,通常是截止和開放介質(zhì)的首選。相比之下,向下閉合式閥門(如截止閥、柱塞閥)由于流道曲折,流阻較高,因此較少選用。但在允許較高流阻的場合,這類閥門仍有一定的適用性。
用于控制流量的閥門
通常,我們傾向于選擇易于調(diào)節(jié)流量的閥門來控制流量。向下閉合式閥門,特別是截止閥,非常適合這一用途,因為其閥座尺寸與關(guān)閉件的行程之間存在正比關(guān)系。此外,旋轉(zhuǎn)式閥門和撓曲閥體式閥門也可用于節(jié)流控制,但通常僅在有限的閥門口徑范圍內(nèi)適用。需要注意的是,閘閥由于其特殊的開啟方式,通常不用于流量控制。
用于換向分流的閥門
這類閥門需要有三個或更多的通道以滿足換向分流的需求。旋塞閥和球閥因其獨特的結(jié)構(gòu)而非常適用于此目的。然而,在某些情況下,通過適當連接兩個或更多其他類型的閥門,也可以實現(xiàn)換向分流的功能。
適用于帶有懸浮顆粒的介質(zhì)的閥門
當介質(zhì)中存在懸浮顆粒時,應(yīng)優(yōu)先選擇那些在關(guān)閉件沿密封面滑動時具有擦拭作用的閥門。若關(guān)閉件對閥座的運動是豎直的,則可能夾持顆粒,因此這類閥門僅適用于基本清潔或密封面材料允許嵌入顆粒的介質(zhì)。球閥和旋塞閥在啟閉過程中會對密封面進行擦拭,因此非常適合用于帶有懸浮顆粒的介質(zhì)。
接下來,我們進一步探討各種閥門的選型說明:
閘閥的選型
閘閥是一個不錯的選擇,尤其適用于蒸汽、油品等介質(zhì),同時也適用于含有粒狀固體及粘度較大的介質(zhì)。對于帶有固體顆粒的介質(zhì),閘閥閥體上通常會配備一個或兩個吹掃孔。若介質(zhì)處于低溫狀態(tài),應(yīng)選用專門的低溫閘閥。
截止閥的選型
截止閥適用于對流體阻力無特別要求或壓力損失不大的管路,以及高溫、高壓介質(zhì)的管路或裝置。它也常用于DN<200mm的蒸汽等介質(zhì)管道上。小型閥門如針形閥、儀表閥等也可選用截止閥。需要注意的是,盡管截止閥可用于流量或壓力調(diào)節(jié),但若對調(diào)節(jié)精度要求不高且管路直徑較小,則宜選用截止閥或節(jié)流閥。對于劇毒介質(zhì),建議選用波紋管密封的截止閥。然而,截止閥不適用于粘度較大的介質(zhì)和含有顆粒易沉淀的介質(zhì),也不宜作為放空閥及低真空系統(tǒng)的閥門。
球閥的選型
球閥在低溫、高壓以及粘度大的介質(zhì)中表現(xiàn)出色。它們廣泛應(yīng)用于帶有懸浮固體顆粒的介質(zhì),并可根據(jù)密封材料的要求用于粉狀和顆粒狀介質(zhì)。全通道球閥雖不適用于流量調(diào)節(jié),卻適合需要快速啟閉的場合,便于在事故時緊急切斷。在密封性能嚴格、磨損嚴重、縮口通道、啟閉迅速、高壓截止(壓差大)、低噪音、有氣化現(xiàn)象、操作力矩小以及流體阻力小的管路中,球閥是理想的選擇。此外,球閥還適用于輕型結(jié)構(gòu)、低壓截止和腐蝕性介質(zhì)。對于低溫、深冷介質(zhì),球閥更是首選,特別是在低溫介質(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,其閥座材料需能承接球體和工作介質(zhì)的載荷。大口徑球閥操作時需較大力,DN≥200mm的球閥建議選用蝸輪傳動。固定球球閥則適用于較大口徑及壓力較高的場合。此外,工藝劇毒物料和可燃介質(zhì)管道上的球閥,應(yīng)具備防火、防靜電結(jié)構(gòu)。
節(jié)流閥適用于介質(zhì)溫度較低、壓力較高的場合,主要用于調(diào)節(jié)流量和壓力,但不適用于粘度大和含固體顆粒的介質(zhì),不宜作為隔斷閥使用。
旋塞閥適用于需要快速啟閉的場合,通常不適用于蒸汽及溫度較高的介質(zhì)。對于溫度較低、粘度大的介質(zhì)或帶懸浮顆粒的介質(zhì),旋塞閥則是個不錯的選擇。
蝶閥適用于口徑較大(如DN>600mm)及結(jié)構(gòu)長度要求短的場合,特別適合進行流量調(diào)節(jié)及快速啟閉。它一般用于溫度≤80℃、壓力≤0MPa的水、油品和壓縮空氣等介質(zhì)。由于蝶閥的壓力損失相對較大,因此更適用于壓力損失要求不嚴的管路系統(tǒng)。
最后,止回閥主要適用于清凈介質(zhì),不宜用于含有固體顆粒和粘度較大的介質(zhì)。在選擇時,還需根據(jù)管徑大小來決定具體的止回閥類型。
當DN≥450mm時,推薦選用緩沖型止回閥;若DN在100至400mm范圍內(nèi),對夾式止回閥同樣適用。旋啟式止回閥可承受高達42MPa的工作壓力,其殼體和密封件材質(zhì)靈活,可適用于各種工作介質(zhì)和溫度范圍,從水、蒸汽到腐蝕性介質(zhì)、油品和藥品等,介質(zhì)工作溫度范圍可達-196至800℃。
接下來是隔膜閥的選型要點。隔膜閥適用于工作溫度低于200℃、壓力小于0MPa的油品、水、酸性介質(zhì)及含懸浮物介質(zhì),但不適用于有機溶劑和強氧化劑介質(zhì)。對于研磨顆粒性介質(zhì),建議選用堰式隔膜閥,并需參考其流量特性表。若介質(zhì)具有粘性、水泥漿或沉淀特性,則宜選用直通式隔膜閥。除非有特定要求,隔膜閥一般不推薦用于真空管路和真空設(shè)備。
鑒于閥門在應(yīng)用中的多樣性和復(fù)雜性,選擇正確的閥門至關(guān)重要,它直接影響到系統(tǒng)的安全和性能。因此,學(xué)會根據(jù)實際需求選擇合適的閥門是每個工程師的必備技能。