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閥門的選型

更新時間:2023-12-11      點擊次數:169
在流體管道系統中,調節閥是控制元件,其投資約占管道工程費用的30%~50%。閥門的主要功能為啟閉、節流、調節流量、隔離設備和管道系統、防止介質倒流、調節和排泄壓力等。



閥門也是管路中最復雜的元件,它一般由多個零部件裝配而成,技術含量高。

隨著石油化工工業的迅速發展,石油化工生產裝置中的介質大多具有毒性大、可燃、易爆和腐蝕性強的特點,運行工況較復雜苛刻,操作溫度和壓力較高,開工周期長,閥門一旦出現故障,輕者導致介質泄漏,既污染環境又造成經濟損失,重者導致裝置停工停產,甚至造成惡性事故。

因而,在管道設計中,科學合理地選擇閥門既能降低裝置的建設費用,又保證生產安全運行。文章主要介紹了各種常用閥門如閘閥、截止閥、節流閥、旋塞閥、球閥、隔膜調節閥等的選型方法。


一、閥門選型的要點

1明確閥門在設備或裝置中的用途


確定閥門的工作條件:適用介質的性質、工作壓力、工作溫度和操縱控制方式等。
2正確選擇閥門的類型
閥門型式的正確選擇是以設計者對整個生產工藝流程、操作工況的充分掌握為先決條件的,在選擇閥門類型時,設計人員應首先掌握每種閥門的結構特點和性能。
3確定閥門的端部連接
在螺紋連接、法蘭連接、焊接端部連接中,前兩種常用。螺紋連接的閥門主要是公稱通徑在50mm以下的閥門,如果通徑尺寸過大,連接部的安裝和密封十分困難。法蘭連接的閥門,其安裝和拆卸都比較方便,但是較螺紋連接的閥門笨重,價格較高,故它適用于各種通徑和壓力的管道連接。
焊接連接適用于較荷刻的條件下,比法蘭連接更為可靠。但是焊接連接的閥門拆卸和重新安裝都比較困難,所以它的使用僅限于通常能長期可靠地運行,或使用條件荷刻、溫度較高的場合。
4閥門材質的選擇
選擇閥門的殼體、內件和密封面的材質,除了考慮工作介質的物理性能(溫度、壓力)和化學性能(腐蝕性)外,還應掌握介質的清潔程度(有無固體顆粒),除此之外,還要參照國家和使用部門的有關規定。正確合理的選擇閥門的材質可以獲得閥門經濟的使用壽命和最佳的使用性能。閥體材料選用順序為:鑄鐵-碳鋼-不銹鋼,密封圈材料選用順序為:橡膠-銅-合金鋼-F4。
5其它
除此之外,還應確定流經閥門流體的流量及壓力等級等,利用現有的資料(如閥門產品目錄、閥門產品樣本等)選擇適當的閥門。


二、常用閥門介紹

閥門種類多、品種復雜,主要有閘閥、截止閥、節流閥、蝶閥、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,其中常用的有閘閥、截止閥、節流閥、旋塞閥、蝶閥、球閥、止回閥、隔膜閥。


1閘閥
閘閥是指啟閉體(閥板)由閥桿帶動,沿閥座密封面作升降運動的閥門,可接通或截斷流體的通道。閘閥較截止閥密封性能好,流體阻力小,啟閉省力,具有一定的調節性能,是常用的截斷閥門之一。
缺點是尺寸大、結構較截止閥復雜,密封面易磨損,不易維修,一般不宜作節流用。按閘閥閥桿上螺紋位置分為明桿式和暗桿式兩類。按閘板的結構特點又可分為楔式和平行式兩類。
2截止閥
截止閥是向下閉合式閥門,啟閉件(閥瓣)由閥桿帶動沿閥座(密封面)軸線作升降運動的閥門。與閘閥相比,其調節性能好,密封性能差,結構簡單,制造維修方便,流體阻力較大,價格便宜,是一種常用的截斷閥,一般用于中、小口徑的管道。
3球閥
球閥的啟閉件是帶圓形通孔的球體,球體隨閥桿轉動以實現啟閉的閥門。球閥的結構簡單,開關迅速,操作方便,體積小,重量輕,零部件少,流體阻力小,密封性好,維修方便。
4節流閥
節流閥除閥瓣以外與截止閥結構基本相同,其閥瓣是節流部件,不同形狀具有不同的特性,閥座的通徑不宜過大,因其開啟高度較小介質流速增大,從而加速對閥瓣的沖蝕。節流閥外形尺寸小、重量輕、調節性能好,但調節精度不高。
5旋塞閥
旋塞閥是以帶通孔的塞體作為啟閉件,塞體隨閥桿轉動,以實現啟閉的閥門。旋塞閥結構簡單、開關迅速、操作方便、流體阻力小,部件少、重量輕。旋塞閥有直通式、三通式和四通式。直通式旋塞閥用于截斷介質,三通式和四通式旋塞閥用于改變介質方向或進行介質分流。
6蝶閥
蝶閥是蝶板在閥體內繞固定軸旋轉90°即可完成啟閉作用。蝶閥體積小、重量輕、結構簡單,只由少數幾個零件組成。
而且只需旋轉90°;即可快速啟閉,操作簡單。蝶閥處于開啟位置時,蝶板厚度是介質流經閥體時的阻力,因此通過該閥門所產生的壓力降很小,故具有較好的流量控制特性。蝶閥分彈性軟密封和金屬硬密封兩種密封型式。
彈性密封閥門,密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊,密封性能好,既可用于節流,又可用于中等真空管道和腐蝕性介質。


采用金屬密封的閥門一般較彈性密封的閥門壽命長,但很難做到密封,通常用于流量和壓降變化大、要求節流性能好的場合。金屬密封能適應于較高的工作溫度,彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。


7止回閥
止回閥是能自動阻止流體倒流的閥門,止回閥的閥瓣在流體壓力作用下開啟,流體從進口側流向出口側。當進口側壓力低于出口側時,閥瓣在流體壓差、本身重力等因素作用下,自動關閉,以防止流體倒流。按結構形式分升降式止回閥和旋啟式止回閥。
升降式較旋啟式密封性好,流體阻力大。對于泵吸入管的吸入口處,宜選用底閥,其作用是:開泵前灌注水使泵的入口管充滿水;停泵后保持入口管和泵體充滿水,以備再次啟動。底閥一般只安裝在泵進口的垂直管道上,并且介質自下而上流動。
8隔膜閥
隔膜閥的啟閉件是一塊橡膠隔膜,夾于閥體與閥蓋之間。


隔膜中間突出部分固定在閥桿上,閥體內襯有橡膠,由于介質不進入閥蓋內腔,因此閥桿無需填料箱。隔膜閥結構簡單、密封性能好,便于維修,流體阻力小。隔膜閥分為堰式、直通式、直角式和直流式。

三、常用閥門選型說明


圖片


1閘閥的選型說明


一般情況下,應閘閥。閘閥除適用于蒸汽、油品等介質外,還適用于含有粒狀固體及粘度較大的介質,并適用于放空和低真空系統的閥門。對帶有固體顆粒的介質,閘閥閥體上應帶有一個或兩個吹掃孔。對低溫介質,應選用低溫專用閘閥。
2截止閥選型說明
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、高壓介質的管路或裝置,適用于DN<200mm的蒸汽等介質管道上;
小型閥門可選用截止閥,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,宜選用截止閥或節流閥;
對于劇毒介質,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和含有顆粒易沉淀的介質,也不宜作放空閥及低真空系統的閥門。
3球閥選型說明
球閥適用于低溫、高壓、粘度大的介質。大多數球閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質中,依據密封的材料要求也可用于粉狀和顆粒狀的介質;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合,便于實現事故緊急切斷;
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、腐蝕性介質中;球閥還是低溫、深冷介質的理想閥門,低溫介質的管路系統和裝置上,宜選用加上閥蓋的低溫球閥;選用浮動球球閥時其閥座材料應承接球體和工作介質的載荷,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、可燃介質管道的球閥,應具有防火、防靜電結構。
4節流閥選型說明
節流閥適用于介質溫度較低、壓力較高的場合,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,不宜作隔斷閥。
5旋塞閥選型說明
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,用于溫度較低、粘度大的介質,也適用于帶懸浮顆粒的介質。
6蝶閥選型說明
蝶閥適用于口徑較大(如DN﹥600mm)及結構長度要求短,以及需要進行流量調節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;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止回閥選型說明
止回閥一般適用于清凈介質,不宜用于含有固體顆粒和粘度較大的介質。當≤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,根據殼體及密封件的材質不同可適用于任何工作介質和任何工作溫度范圍。介質為水、蒸汽、氣體、腐蝕性介質、油品、藥品等。介質工作溫度范圍在-196~800℃之間。
8隔膜閥選型說明
隔膜閥適用于工作溫度小于200℃、壓力小于1.0MPa的油品、水、酸性介質和含懸浮物的介質,不適用于有機溶劑和強氧化劑介質;


研磨顆粒性介質宜選堰式隔膜閥,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。

四、各種閥門試壓方法

一般情況下,工業閥門在使用時不做強度試驗,但修補過后閥體和閥蓋或腐蝕損傷的閥體和閥蓋應做強度試驗。對于安全閥,其整定壓和回座壓力及其他試驗應符合其說明書和有關規程的規定。


閥門安裝之彰應作強度和密封性試驗。低壓閥門抽查20%,如不合格應100%的檢查;中、高壓閥門應100%的檢查。閥門試壓常用的介質有水、油、空氣、蒸汽、氮氣等,各類工業閥門含氣動閥門的試壓方法如下:
1球閥的試壓方法
氣動球閥的強度試驗應在球體半開狀態下進行。
①浮動式球閥密封性試驗:將閥處于半開狀態,一端引入試驗介質,另一端封閉;將球體轉動幾次,閥門處于關閉狀態時打開封閉端檢查,同時檢查填料和墊片處密封性能,不得有滲漏現象。然后從另一端引入試驗介質,重復上述試驗。
②固定式球閥密封性試驗:在試驗前將球體空載轉動幾次,固定式球閥處于關閉狀態,從一端引人試驗介質至規定值;用壓力表檢查引入端密封性能,使用壓力表精度0.5~1級,量程為試驗壓力的1.5倍。
在規定時問內,沒有降壓現象為合格;再從另一端引入試驗介質,重復上述試驗。然后,將閥門處于半開狀態,兩端封閉,內腔充滿介質,在試驗壓力下檢查填料和墊片處,不得有滲漏。
③三通球閥應在各個位置上進行密封性試驗。
2止回閥的試壓方法
止回閥試驗狀態:升降式止回閥閥瓣軸線處于與水平垂直的位置;旋啟式止回閥通道軸線和閥瓣軸線處于與水平線近似平行的位置。
強度試驗時,從進口端引入試驗介質至規定值,另一端封閉,看閥體和閥蓋無滲漏為合格。
密封性試驗從出口端引入試驗介質,在進口端檢查密封面處,填料和墊片處無滲漏為合格。
3減壓閥的試壓方法
①減壓閥的強度試驗一般以單件試驗后組裝,亦可組裝后試驗。強度試驗持續時間:DN<50mm的lmin;dn65~150mm的大于2min;dn>150mm的大于3min。波紋管與組件焊接后,應用減壓閥后最高壓力的1.5倍、用空氣進行強度試驗。
②密封性試驗時按實際工作介質進行。用空氣或水試驗時,以公稱壓力的1.1倍進行試驗;用蒸汽試驗時,以工作溫度下允許的最高工作壓力進行。進口壓力與出口壓力之差要求不小于0.2MPa。
試驗方法為:進口壓力調定后,逐漸調節該閥的調節螺釘,使出口壓力在最大與最小值范圍內能靈敏地、連續地變化,不得有停滯、卡阻現象。對蒸汽減壓閥,當進口壓力調走后,關閉閥后截斷閥,出口壓力為最高和低值,在2min內,其出口壓力的升值應符合表4.176—22中規定,同時,閥后管道容積符合表4.18中規定為合格;
對水、空氣減壓閥,當進口壓力調定后,出口壓力為零時,關閉減壓閥進行密封性試驗,在2min內無泄漏為合格。
4蝶閥的試壓方法
氣動蝶閥的強度試驗與截止閥一樣。蝶閥的密封性能試驗應從介質流人端引入試驗介質,蝶板應開啟,另一端封閉,注入壓力至規定值;檢查填料和其他密封處無滲漏后,關閉蝶板,打開另一端,檢查蝶板密封處無滲漏為合格。作為調節流量用的蝶閥可不做密封性能試驗。
5旋塞閥的試壓方法
①旋塞閥進行強度試驗時,介質從一端引入,封閉其余通路,將塞子依次旋轉到全開的各工作位置進行試驗,閥體未發現滲漏為合格。
②密封性試驗時,直通式旋塞應保持腔內與通路壓力相等,將塞子旋轉到關閉位置,從另一端進行檢查,然后將塞子旋轉180°重復上述試驗;
三通式或四通式旋塞閥應保持腔內與通路一端壓力相等,將塞子依次旋轉到關閉位置,壓力從直角端引入,從其他端同時進行檢查。
旋塞閥試驗前允許在密封面上涂一層非酸性稀潤滑油,在規定時間內未發現滲漏和擴大的水滴為合格。旋塞閥試驗時間可短一些,一般按公稱通徑規定為l~3min。
煤氣用的旋塞閥應以1.25倍工作壓力進行空氣密封性試驗。
6隔膜閥的試壓方法
隔膜閥強度試驗從任一端引入介質,開啟閥瓣,另一端封閉,試驗壓力升至規定值后,看閥體和閥蓋無滲漏為合格。然后降壓至密封性試驗壓力,關閉閥瓣,打開另一端進行檢查,無滲漏為合格。
7截止閥和節流閥的試壓方法
截止閥和節流閥的強度試驗,通常將組裝好的閥門放在試壓架中,打開閥瓣,注入介質至規定值,檢查閥體和閥蓋是否冒汗和滲漏。也可單件進行強度試驗。密封性試驗只做截止閥。
試驗時截止閥的閥桿成垂直狀態,閥瓣開啟,介質從閥瓣底下一端引入至規定值,檢查填料和墊片處;待合格后關閉閥瓣,打開另一端檢查是否有滲漏。如果閥門強度和密封性試驗都要做時,可先做強度試驗,然后降壓至密封性試驗規定值,檢查填料和墊片處;再關閉閥瓣,打開出口端檢查密封面是否滲漏。
8閘閥的試壓方法
閘閥的強度試驗與截止閥一樣。閘閥的密封性試驗有兩種方法。
①閘板開啟,使閥內壓力升至規定值;然后關閉閘板,立即取出閘閥,檢查閘板兩側密封處有否滲漏或者直接往閥蓋上的堵頭內注入試驗介質至規定值,檢查閘板兩側密封處。以上方法叫做中間試壓。這種方法不宜在公稱通徑DN32mm以下的閘閥做密封試驗。
②另一種方法是將閘板開啟,使閥門試驗壓力升至規定值;然后關閘板,打開一端盲板,檢查密封面是否滲漏。再倒頭,作以上重復試驗至合格為止。
氣動閘閥填料和墊片處密封性試驗應在閘板密封性試驗之前進行。
9安全閥的試壓方法
①安全閥的強度試驗與其他閥門一樣,是用水作試驗的。試驗閥體下部時,壓力從進I=I端引入,密封面封閉;試驗閥體上部和閥蓋時,壓力從出El端引入,其他端封閉。在規定時間內閥體和閥蓋無滲漏現象為合格。
②密封性試驗和定壓試驗,一般使用介質是:蒸汽用安全閥以飽和蒸汽為試驗介質;氨或其他氣體用閥以空氣為試驗介質;水和其他非腐蝕性液體用閥以水為試驗介質。對于一些重要位置的安全閥常用氮氣為試驗介質。
密封試驗以公稱壓力值為試驗壓力進行試驗,其次數不少于兩次,在規定時間內無滲漏為合格。驗漏方法有兩種:一是將安全閥各連接處密封,用黃油把薄紙封貼在出El法蘭上,薄紙鼓起為漏,不鼓起為合格;

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固定球閥,通過旋轉閥門中的球體來控制閥門的打開和關閉,球體中間有一個通孔,可以旋轉90°,通孔的直徑等于或小于管道的直徑,當球體旋轉90°時,管道進出口面都是球面,從而關閉閥門,截斷流體。


當球閥回轉90°時,管道進出口面都是球孔面,流體通過閥門,球閥可旋轉到不同的角度,從而可控制流體的大??;固定球閥常用于一般管線上,如輸送水,油,蒸汽等。


截止閥,又稱截門閥,通過旋轉閥桿施加壓力,可以密封掉閥座出口,從而阻止流體流通;截止閥常用在天然氣,液化氣,硫酸等一些腐蝕性氣體,液體管路中。

閘閥,就像一個閘門一樣,通過旋轉閥桿,控制閘板做上下垂直運動來控制流體,閘板兩邊的密封圈能密封整個截面,閘閥只能做全開和全關,不能作為調節流量的閥門使用;閘閥主要用在自來水,污水,船舶等管道上作為截流裝置使用。

旋啟式止回閥,是靠流體的壓力將閥蓋打開,當閥門進出口管道內流體的壓力均衡時,閥蓋又能靠自身的重力關閉,阻止流體通過,其主要作用是防止流體倒流,屬于自動閥類;主要用于石油,化工,制藥等管路上。

蝶閥,又叫翻板閥,可以旋轉90°,通過旋轉閥桿帶動碟板轉動,改變碟板的角度就能控制流體的流量,可用于截斷,接通,調節管路中的流體;常用于供水,供氣等管路中,作為調節和截流裝置。

調節閥,又叫控制閥,用于控制流體的大小,當閥門調節部位收到調節信號,閥桿會根據信號自動控制閥門的開關程度,從而達到對流體流速及壓力的調節;常用于供熱,燃氣,石化等管路中。

溢流閥和減壓閥的作用


溢流閥是防止系統超載,保證安全。減壓閥是在保證系統不過載的前提下,降低系統壓力.
可以說溢流閥是被動工作,而減壓閥是主動工作.
1,減壓閥保持出口處壓力不變,而溢流閥保持進口處壓力不變;
2,在不工作時,減壓閥進出口互通,而溢流閥進出口不通;
3,非工作狀態時,減壓閥的閥口是敞開的,而溢流閥是常閉的
溢流閥和減壓閥的區別
溢流閥是壓力控制閥,主要是控制系統壓力,還起卸荷的作用.
減壓閥是一種使閥出口壓力低于進口壓力的壓力調節閥。
1、減壓閥主要是用來降低液壓系統某一分支油路的壓力,使分支壓力比主油 路壓力低且穩定,在調定壓力的范圍內,減壓閥也像溢流閥那樣是關閉的。
但是隨著系統壓力的升高當達到減壓閥調定的壓力時,減壓閥打開,部分油液會經過他返回油箱(此時有一定壓力的油回油箱,油箱的油溫會上升),這一支路的油壓是不會上升了。它起到對本支路的減壓與穩壓作用!溢流閥則不同,它裝在泵的出口處會保證系統的整體壓力穩定且不會超壓。所以他有安全、調壓、穩壓等作用!
2、溢流閥一般并聯在系統的支路中起調壓、穩壓與減壓作用,而減壓閥一般串聯在某一支路上起減壓與保壓本支路的作用!
溢流閥是常閉的,只是當系統超壓才動作;減壓閥是常通的,通過狹窄通道減壓。
溢流閥的作用是:穩壓、溢流、過載保護。減壓閥是減小壓力,,液壓系統某一部分壓里減小。用途不一樣。所以不能代替。
溢流閥控制進油口壓力,減壓閥控制出油口壓力。
舉個例子說明
給你個簡單的解釋,所謂溢流閥,你可以從溢流這個詞去理解,就是如果液壓泵輸出當然流量過多就會從溢流閥溢出,從而使進入系統的流量減小,進而使系統的壓強穩定,這個穩定的壓強就是通過溢流閥控制的;
而減壓閥又分為定差減壓閥和定值減壓閥,前者就是是進入液壓閥和流出液壓閥的壓力差是恒定值,假設你設定的值是10,進入減壓閥的壓力是x那么減壓閥的出口壓力即為x-10;
定值減壓閥就是輸出地壓力恒定,舉個例子如果定值減壓閥的值設為20,只要進入減壓閥的壓力大于20,那么減壓閥的出口壓力就恒為20。



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