化工设计常用阀门的特点及用途

宋炯亮　任欢　张德生

[摘要]阀门的选型在化工管路设计中占有重要的地位，科学、合理地选择阀门既能保证生产安全运行，又能降低装置的建设费用。在化工设计中常用阀门的品种多、功能不同，为管路系统选择合适的阀门须了解常用阀门的特点、用途。

[关键词]化工设计；阀门；管道系统

[DOI]1013939/jcnkizgsc201533055

1概述

阀门是压力管道系统的重要组成部分，其主要功能是：接通和截断介质；防止介质倒流；调节压力、流量；分离、混合或分配介质；防止介质压力超过规定数值，以保证管道或设备安全运行等[1]。只有了解常用阀门的特点及用途，才能在设计中给管道系统选定最适合的阀门。

2常用阀门的特点及用途

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、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。

21闸阀

闸阀是化工生产装置中用得最多的一种类型，流体流经闸阀时不改变流向，当闸阀全开时阻力系数小，适用的口径围、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。在一般情况下，设计中首选闸阀。

闸阀的缺点：高度大；启闭时间长；在启闭过程中，密封面容易被冲蚀；修理比截止阀困难；不适用于含悬浮物和析出结晶的介质；也难于用非金属耐腐蚀材料来制造。

当闸阀部分开启时，介质会在闸板背面产生涡流，易引起闸板的冲蚀和振动，阀座的密封面也容易损坏，因此闸阀不适用于需要调节流量的场合，只适用于全开或全闭的情况，即一般用于控制流体的启闭。

闸阀按阀杆上螺纹位置分明杆式和暗杆式[2]，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。按闸板的结构形式分楔式闸板、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。

闸阀的应用：适用于蒸汽、高温油品及油气等介质及开关频繁的部位，不宜用于易结焦的介质。楔式单闸板闸阀适用于易结焦的高温介质。楔式双闸板闸阀适用于蒸汽、油品和对密封面磨损较大的介质，或开关频繁部位，不宜用于易结焦的介质。

22截止阀

截止阀是化工装置广泛应用的阀型。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。

截止阀的缺点：只允许介质单向流动，安装时有方向性；容易在阀座上沉积固形物，不适用于悬浮液；与同口径的闸阀相比，体积较大，关闭时需要克服介质的阻力，其最大直径仅用到DN200；流体阻力较大，长期运行时，其密封可靠性不强。

截止阀的动作特性是关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动。其主要作用是切断，也可粗略调节流量，但不能作为节流阀使用。截止阀与闸阀相比主要有如下优点： 在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小，耐磨；开启高度比闸阀小；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，Y型截止阀和角式截止阀压力降较小，角式用于流体流向90°变化的场合。

截止阀的应用：适用于蒸汽等介质，不宜用于黏度大、含有颗粒、易结焦、易沉淀的介质，也不易作放空阀及真空系统的阀门。

23止回阀

止回阀又称单向阀，其特点：只允许介质向一个方向流动，当介质顺流时阀瓣会自动打开，当介质反向流动时能自动关闭。

止回阀用于防止流体逆向流动，防止由于流体倒流造成的污染、温升或机械损坏。但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，还应采取其他措施。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。

常用的止回阀有旋启式、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。

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[3]。

止回阀的应用：适用于清净介质，不宜用于含固体颗粒和黏度较大的介质。

24蝶阀

蝶阀也称蝴蝶阀，其特点：流体阻力较小、重量轻、结构简单、结构尺寸小，启闭迅速，制造较其他阀门节省材料。

蝶阀可适用于切断和节流，特别适用于大流量调节，使用温度受密封材料的限制。可用于带有悬浮固体的液体介质，适用于大口径管道。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。

因蝶阀比闸阀经济、调节流量性能好，故能够使用蝶阀的地方最好不要使用闸阀。对于设计压力较低、管道直径较大，要求快速启闭的场合一般选用蝶阀。

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。

蝶阀的应用：适合制成大孔径阀门，用于温度小于300℃、压力小于10MPa的原油、油品、水等介质。随着蝶阀的性能不断改进，目前使用范围在不断扩大。

25旋塞阀

旋塞阀是历史上最早被人们采用的阀件。其特点：密封性可靠、启闭省力、使用寿命长，可双向密封，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。

旋塞阀在管道中主要用于切断、分配和改变介质流向。它使用于多通道结构，以致一个阀门可以获得两个、三个甚至四个不同的流道，这样可以简化管道系统的设计，减少阀门用量以及设备中需要的一些连接配件。

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[4]。在工程上应优先选择无润滑型。

旋塞阀的应用：适用于温度较低、黏度较大的介质和要求开关快速的部位，一般不适用于蒸汽和温度较高的介质。

26球阀

球阀的功能与旋塞阀类似（球阀是旋塞阀的派生产品），由于价格便宜，球阀比旋塞阀使用广泛。球阀特点：在众多阀门中其流体阻力最小，流动性最好，密封效果较好、启闭迅速、维修方便。

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；按阀体结构形式分有一片式、两片式和三片式三种。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。

球阀的应用：一般适用于低温、高压、浆液、黏性流体以及对密封要求较高的介质管道上。对于要求快速启闭的场合一般选用球阀，不能用作调节流量。

27隔膜阀

隔膜阀的结构形式与一般阀门不同，它是依靠柔软的橡胶模或塑料膜来控制流体运动。

隔膜阀流体阻力小、可以双向密封，适用于低压、有腐蚀性的浆液或悬浮黏性流体介质。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。

隔膜阀的应用：适用于温度小于200℃、压力小于10MPa的油品、水、酸性介质和悬浮物的介质，不适用于有机溶剂和强氧化剂的介质。

3结论

阀门在化工系统中占有重要的地位。只有熟练掌握阀门的特点和用途，才能在设计中给管道系统选择合适的阀门，提高化工设计过程的工作效率，减少错误率的发生。

参考文献：

[1]娄爱娟，吴志泉，吴叙美化工设计[M].上海：华东理工大学出版社，2002

[2]中国石化集团上海工程有限公司化工工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社，2003

[3]HG/T 20570-95，工艺系统工程设计技术规定[S].

[4]蔡尔辅石油化工管道设计[M].北京：化学工业出版社，2002