阀门在工业生产中的应用及选型经验

靳晓荣 郝丽明 谢彬 朱音 任翠宏

摘 要：随着现代工业的不断发展，过程控制的多样性和工艺条件的复杂性，对于控制阀的需求量不断增加，在流体管道系统中，阀门是接通或切断管道介质，改变介质的流动方向，调节介质的压力和流量，保护管路设备正常运行的重要控制元件。

关键词：阀门；特性；选型步骤；选型说明

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.054

甘肃银光聚银化工有限公司年产10万吨TDI装置就拥有上万台各式各样的阀门，但往往由于制造、使用选型、维修不当等原因发生跑、冒、滴、漏等现象，由此造成的产品质量低、能耗提高、设备腐蚀，甚至造成停车等事故已屡见不鲜。这时就对从事阀门操作人员、维修人员以及工程技术人员提出了新的要求，除了正确操作阀门、及时检维修之外，对于了解阀门的分类、特性和结构及阀门选型的步骤和依据也变得至关重要。

1 阀门的分类

阀门的类型多种多样，包括直通阀（单座、双座）、角阀、三通阀、球阀、偏心旋转阀等。总体的可分两大类：自动阀门和驱动阀门。自動阀门是依靠介质（液体、气体）本身的能力而自行动作的阀门。驱动阀门是借助手动、电动、液动、气动来操纵动作的阀门。

2 阀门的特性和结构

（1）阀门的特性。1）使用特性：阀门的类别，如：闭路阀门、调节阀门、安全阀门等；产品类型，如：闸阀、蝶阀、球阀等；阀门主要零件，包括：阀体、阀盖、阀杆、阀芯、密封面等。2）结构特性：阀门的结构长度和总体高度与管道的连接形式，如：法兰连接、螺纹连接、焊接端连接等；密封面的形式如：螺纹圈、堆焊、喷焊、阀体本体等；阀杆结构形式等。

（2）阀门的结构。阀门的品种有很多，主要有上下阀盖、阀体、阀芯、阀座、填料等零部件组成，根据不同的使用要求，有多种结构形式。1）阀的上阀盖形式。上阀盖位于执行机构和阀体之间，为了适应不同的工作温度和密封要求，有四种常见结构。①普通型，适用于高温场所，工作温度范围为-20～200℃。②吸（散）热型，介质工作温度在-60～450℃，阀盖上有多层吸（散）热片，以保证密封填料在允许温度范围内工作。③长颈型，适用于深度冷冻场所，介质工作温度范围-250～-60℃。④波纹管密封型，阀杆可动部分采用波纹管密封，可以避免介质泄露以及人身中毒和爆炸事故，适用于强毒性、易挥发、易渗透或贵重的工艺介质。2）阀芯。①直行程阀芯，可分为平板型、柱塞型、窗口型、多级型和套筒型等五种形式。②角行程阀芯，包括偏心旋转阀芯、碟型阀芯和球形阀芯，其中球形阀芯有“O”形球形阀芯和“V”形球形阀芯两种。

3 阀门的选型步骤和原则

（1）阀门选型的步骤。1）首先要确认阀门在设备或装置中的用途，确定阀门的工作条件包括流通介质、工作压力、工作温度等。2）阀门与管道连接方式（法兰连接、螺纹连接或焊接等）以及相连接管道的公称通径。3）确认阀门选用的控制方式（手动、电动、气动或液动等）以及阀门的形式（闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、薄膜阀、节流阀、安全阀、减压阀等）。4）选择阀体组件材质时，主要考虑工艺介质的腐蚀性、温度、压力、气蚀和冲刷等因素。考虑气蚀和冲刷等因素时，可选用特殊合金或特殊结构形式的阀；一般腐蚀性要求，阀体和阀芯常选用普通不锈钢（1Cr18Ni9Ti），耐腐蚀要求较高时，可选用二钛不锈钢（Cr18Ni12Mo2Ti），还可选用适用于大多数腐蚀介质的全钛材质。 5）确认阀门参数以及阀门的几何参数。阀门参数包括：允许流阻、排放能力、背压等，管道的公称通径等。阀门的几何参数包括：法兰间距、法兰连接形式及尺寸、连接的螺栓数量、整个阀门外型尺寸等。

（2）选择阀门的原则。介质中带有悬浮颗粒时，如果关闭件对阀座的来回运动是竖直的，那么就可能夹持颗粒，因此这种阀门除非密封面材料可以允许嵌入颗粒，否则只适用于基本清洁的介质。球阀和旋塞阀在启闭过程中对密封面均有擦拭作用，故适宜用在带有悬浮颗粒的介质中。

4 各类阀门的选型说明

（1）球阀。球阀按阀芯形式可分为“O”型球阀和“V”型球阀两种。“V”型球阀是在球形阀芯上开了一个“V”形口。工作时，执行机构推杆经球阀的曲柄使阀芯旋转，随著球的旋转改变开口面积。“V”型球阀由于流路简单，流通能力大，阀座采用软质材料，密封可靠，特别适合于纤维、纸浆、低温、粘度大的介质。依据密封的材料要求也可用于粉状和颗粒状的介质的控制。

（2）蝶阀。蝶阀又称翻板阀，是一种角行程的阀门。主要由阀体、挡板、挡板轴及曲柄等零件组成。适用于口径较大及结构长度要求短，以及需要进行流量调节及启闭要求快速的场合，由于蝶阀比闸阀、球阀压损大，所以蝶阀适用于压力损失要求不严的管路系统中。

（3）隔膜阀。隔膜阀由阀体、隔膜、阀芯阀盖和阀杆等零部件组成。薄膜通过阀杆带动阀芯作上下移动，以改变流通面积，达到流量调节。隔膜阀结构简单，流通阻力小，流通能力大，可用于高黏度和悬浮颗粒流体的调节，对于强酸、强碱等高腐蚀场所，可选用阀体衬里为橡胶或聚四氟乙烯材料，但隔膜和衬里材料不耐高温，使用温度不宜超过150℃。

（4）截止阀。截止阀适合于对流体阻力要求不严的管路上，以及高温、高压介质的管路或装置；对调节精度要求不高，而且管路直径又比较小时，特别推荐选用截止阀。

（5）旋塞阀。旋塞阀适用于要求快速开关的场合，适用于温度较低、粘度大的介质或带悬浮颗粒的介质。一般不适合用在蒸汽及温度较高的介质管路上。

（6）闸阀的选型。闸阀适用范围较广，不但适用于蒸汽、油品等介质，还适用于含有粒状固体及粘度较大的介质和用于排空和低真空系统的阀门。

总之，阀门应用、操作频率和服务千变万化，要控制或杜绝那怕是低微的泄漏，最重要、最关键的设备还数阀门，学会正确选择阀门是保证生产线安全平稳运行的重要保障。

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