在流體管道系統(tǒng)中,閥門是控制元件,其主要作用是隔離設(shè)備和管道系統(tǒng)、調(diào)節(jié)流量、防止回流、調(diào)節(jié)和排泄壓力。由于管道系統(tǒng)選擇最適合的閥門顯得非常重要,所以,了解閥門的特性及選擇閥門的步驟和依據(jù)也變得至關(guān)重要起來。
閥門行業(yè)到目前為止,已能生產(chǎn)種類齊全的閘閥、截止閥、節(jié)流閥、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12大類、3000多個(gè)型號、4000多個(gè)規(guī)格的閥門產(chǎn)品;最高工作壓力為600MPa,最大公稱通徑達(dá)5350mm,最高工作溫度為1200℃,最低工作溫度為-196℃,適用介質(zhì)為水、蒸汽、油品、天然氣、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)(如濃硝酸、中濃度硫酸等)、易燃介質(zhì)(如笨、乙烯等)、有毒介質(zhì)(如硫化氫)、易爆介質(zhì)及帶放射性介質(zhì)(金屬鈉、—回路純水等)。閥門承壓件材質(zhì)鑄銅、鑄鐵、球墨鑄鐵、高硅鑄鐵、鑄鋼、鍛鋼、高、低合金鋼、不銹耐酸鋼、哈氏合金、因科鎳爾、蒙乃爾合金、雙相不銹鋼、鈦合金等。并且能夠生產(chǎn)各種電動、氣動、液動閥門驅(qū)動裝置。面對如此眾多的閥門品種和如此復(fù)雜的各種工況,要選擇管道系統(tǒng)最適合安裝的閥門產(chǎn)品,我以為,首先應(yīng)了解閥門的特性;其次應(yīng)掌握選擇閥門的步驟和依據(jù);再者應(yīng)遵循選擇閥門的原則。
閥門的特性一般有兩種,使用特性和結(jié)構(gòu)特性
使用特性:它確定了閥門的主要使用性能和使用范圍,屬于閥門使用特性的有:閥門的類別(閉路閥門、調(diào)節(jié)閥門、安全閥門等);產(chǎn)品類型(閘閥、截止閥、蝶閥、球閥、電磁閥等);閥門主要零件(閥體、閥蓋、閥桿、閥瓣、密封面)的材料;閥門傳動方式等。
結(jié)構(gòu)特性: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,屬于結(jié)構(gòu)特性的有:閥門的結(jié)構(gòu)長度和總體高度、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);密封面的形式(鑲?cè)?、螺紋圈、堆焊、噴焊、閥體本體);閥桿結(jié)構(gòu)形式(旋轉(zhuǎn)桿、升降桿)等。
選擇閥門的步驟和依據(jù)大體如下:
⑴選擇步驟
①明確閥門在設(shè)備或裝置中的用途,確定閥門的工作條件:適用介質(zhì)、工作壓力、工作溫度等等。
②確定與閥門連接管道的公稱通徑和連接方式:法蘭、螺紋、焊接等。
③確定操作閥門的方式:手動、電動、電磁、氣動或液動、電氣聯(lián)動或電液聯(lián)動等。
④根據(jù)管線輸送的介質(zhì)、工作壓力、工作溫度確定所選閥門的殼體和內(nèi)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選擇閥門的種類:閉路閥門、調(diào)節(jié)閥門、安全閥門等。
⑥確定閥門的型式:閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、節(jié)流閥、安全閥、減壓閥、蒸汽疏水閥、等。
⑦確定閥門的參數(shù):對于自動閥門,根據(jù)不同需要先確定允許流阻、排放能力、背壓等,再確定管道的公稱通徑和閥座孔的直徑。
⑧確定所選用閥門的幾何參數(shù):結(jié)構(gòu)長度、法蘭連接形式及尺寸、開啟和關(guān)閉后閥門高度方向的尺寸、連接的螺栓孔尺寸和數(shù)量、整個(gè)閥門外型尺寸等。
⑨利用現(xiàn)有的資料:閥門產(chǎn)品目錄、閥門產(chǎn)品樣本等選擇適當(dāng)?shù)拈y門產(chǎn)品。
⑵選擇閥門的依據(jù)
考察閥門的幾項(xiàng)主要技術(shù)性能
強(qiáng)度性能
閥門的強(qiáng)度性能是指閥門承受介質(zhì)壓力的能力。閥門是承受內(nèi)壓的機(jī)械產(chǎn)品,因而必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度,以保證長期使用而不發(fā)生破裂或產(chǎn)生變形。
密封性能
閥門的密封性能是指閥門各密封部位阻止介質(zhì)泄漏的能力,它是閥門最重要的技術(shù)性能指標(biāo)。閥門的密封部位有三處:啟閉件與閥座兩密封面間的接觸處;填料與閥桿和填料函的配和處;閥體與閥蓋的連接處。其中前一處的泄漏叫做內(nèi)漏,也就是通常所說的關(guān)不嚴(yán),它將影響閥門截?cái)嘟橘|(zhì)的能力。對于截?cái)嚅y類來說,內(nèi)漏是不允許的。后兩處的泄漏叫做外漏,即介質(zhì)從閥內(nèi)泄漏到閥外。外漏會造成物料損失,污染環(huán)境,嚴(yán)重時(shí)還會造成事故。對于易燃易爆、有毒或有放射的介質(zhì),外漏更是不能允許的,因而閥門必須具有可靠的密封性能。
流動介質(zhì)
介質(zhì)流過閥門后會產(chǎn)生壓力損失(既閥門前后的壓力差),也就是閥門對介質(zhì)的流動有一定的阻力,介質(zhì)為克服閥門的阻力就要消耗一定的能量。從節(jié)約能源上考慮,設(shè)計(jì)和制造閥門時(shí),要盡可能降低閥門對流動介質(zhì)的阻力。
啟閉力和啟閉力矩
啟閉力和啟閉力矩是指閥門開啟或關(guān)閉所必須施加的作用力或力矩。關(guān)閉閥門時(shí),需要使啟閉件與發(fā)座兩密封面間形成一定的密封比壓,同時(shí)還要克服閥桿與填料之間、閥桿與螺母的螺紋之間、閥桿端部支承處及其他磨擦部位的摩擦力,因而必須施加一定的關(guān)閉力和關(guān)閉力矩,閥門在啟閉過程中,所需要的啟閉力和啟閉力矩是變化的,其最大值是在關(guān)閉的最終瞬時(shí)或開啟的最初瞬時(shí)。設(shè)計(jì)和制造閥門時(shí)應(yīng)力求降低其關(guān)閉力和關(guān)閉力矩。
啟閉速度
啟閉速度是用閥門完成一次開啟或關(guān)閉動作所需的時(shí)間來表示。一般對閥門的啟閉速度無嚴(yán)格要求,但有些工況對啟閉速度有特殊要求,如有的要求迅速開啟或關(guān)閉,以防發(fā)生事故,有的要求緩慢關(guān)閉,以防產(chǎn)生水擊等,這在選用閥門類型時(shí)應(yīng)加以考慮。
動作靈敏度和可靠性
這是指閥門對于介質(zhì)參數(shù)變化,做出相應(yīng)反應(yīng)的敏感程度。對于節(jié)流閥、減壓閥、調(diào)節(jié)閥等用來調(diào)節(jié)介質(zhì)參數(shù)的閥門以及安全閥、疏水閥等具有特定功能的閥門來說,其功能靈敏度與可靠性是十分重要的技術(shù)性能指標(biāo)。