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阀门的种类和选用简介

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发表于 2011-7-13 23:58:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  1.前言
) `/ q' l* F- |3 \( B2 @! t; E  阀用于管路系统中,处理液体之控制装置,选择阀的第一步骤是必须了解各种阀之功能及我们所希冀的阀,在装妥之后能完成我们所托付的任务与功效。
  e) |" ^7 m( w+ }  2.阀之分类
/ l, ~, L; E# I. @% O  (1)阀依其功能,分类如下:# w4 {  Z& D" c: }% g0 T( Z7 d. S2 i- T
  A.开关阀类:闸阀、塞阀、球阀。
  [+ _# k( G; S, b% |+ i4 y  B.节流阀类:球型阀、针阀、角阀、碟型阀、隔膜阀。: K1 p& x- Q8 e! ^  N; [% D
  C.止回阀类:摆动、升降及双片式逆止阀,底阀。
* `8 i) g0 ^! H3 P  D.压力控制阀类:减压阀、释压阀、安全阀。
/ y& [( j+ l$ _: G  E.特殊阀类:
- m& P* h. w% M. M; [8 d  a.取样阀
" F8 o0 G" _$ P5 ?1 W3 d  b.流量控制阀
* A, U9 K5 _$ W$ [  c.排放阀0 d& F. l# I: A6 ?  ]; i3 C( w
  d.其它各式样阀) N% M. c: K/ h1 w1 H/ G+ [
  (2)依材质分类! G6 j$ I" ^3 l2 ?
  A.非金属阀类:PVC、塑胶(钢)、特氟龙等。4 Z. j9 [/ H6 E
  B.金属阀类4 @3 n+ i0 L' y4 N, [
  a.铁金属:铁、钢、不锈钢、合金钢等。+ q; {9 D7 X- F
  b.非金属:铝、铜等。
  k) `! ^' s, I3 {" h( O" ^9 a( L  (3)程方式分类' z( u, `) N, d+ O1 M
  A.铸造阀类:砂模、壳模、脱腊模、压铸等造模法,生产之阀类件。; e1 l$ I- l& B2 f. ~) {7 Z
  B.锻造阀类:由模锻或自由锻或丸(方)材值接加工,生产之阀类件。
4 Q" w! y3 K% k  z2 N  C.焊接制造阀类:体、盖分别由若干部分组合焊接制造而成,此类阀必须注意焊接程序规范及其鉴定(WPS与PQR)。' @' ~' J- A" N7 L
  D.射出成型阀类:一般用之于PVC、塑胶待非金属阀类之制造。. A$ r* o" I- I6 {- a+ ?$ N
  3.各类阀之特性4 T2 M7 C  a/ R9 b# c
  (1)闸阀(GATE VALVES)( I9 S. _2 T" `" m5 y! l8 N3 v
  闸阀是为了于一管线上某一部位系统需要“全开、全关”控制且流体流过仅能以微少之压力降产生时而设计使用的。当一系统中某一部份需予隔离,而不须考虑流体节流(THROTTING)的控制时闸阀是非常理想而适合的。因当节流使用时,则流体会产生高速流经门座,而造成流体之冲蚀门、座及壳体(产生拉丝现象),或引起震动而损伤。  J: N, p) L. F& v0 v4 W! ^
  (2)球型阀(GLOBE VALVES)、角阀(ANGLE VALVES)、针阀(NEEDLE VALVE)9 Q! @0 K, x5 o' N& I! h
  球型阀因球体有球柱状的外形而称之,主要是为须紧闭,经常开关及当流体须控制流量之节流作用而设计,其最主要特点是有效的节流,使拉丝现象减到最少因而减少阀门及阀座之浸(冲)蚀,但因阀座是平行于流线,流体流经该类阀座时流向之改变,将在阀中产生扰流,以及降力的下降,仅适合不荷求因压力降所造成扬程失时,方可使用。
) r; @  S- q: R5 u% D4 Z  角阀的结构,特性是由球型阀修正而来,仅是出口与进中成90度直角之区别。1 K& M' S- _+ _! V5 m+ s5 B
  针阀亦是由塞式球型阀修正而来,阀塞为细长型有锥度的针状,特别适用于低流量范围的流量控制。
8 W3 _# U/ N7 w$ S' g# W- w7 O& e! `  (3)逆止阀(CHECK VALVES)-----摆动式(SWING TYPE)、升降式(LIFT TYPE)、斜盘(门)式(TILTING DISC)、双片式(DUALPLATE)、底阀(FOOT VALVES)。
8 i, U% R+ Y0 W* Z# n  此类阀其作用为容许流体朝一方向自由流动,而限制其反流动,当流体通过系统时的压力,把阀门开启,任何流体的反向,会把阀门关闭,关闭的完成,是赖止回机构的重量或赖反压,或赖弹簧或赖以上几种的组合。
4 d0 J! p$ U2 F9 R, s- q; V6 a  (4)球型停止逆止阀(GLOBE STOP-CHECK VALVES)
! N1 B& V& ]6 x) J7 L: L5 c  止阀类似3.3项之升降式逆止阀,但加装阀杆及手输(或别的辅助操作装置)做为流体之关断及止回用,止阀不能以任何机械传动方式打开,只靠上游流体压力将阀门升举,离开阀座面。6 x( z0 `. X5 l
  (5)塞阀(PLUG VALVES)
2 C' t. o" Y% K7 N  此阀由插入阀体中之阀塞(门),为一具有锥度中间开槽的塞件而得名、结构简单属古老型式之阀,由全开至关只须转90度即可、阀塞(门)之流口可为任何尺寸与形状,也可作成多孔型式来配合三或四条管线连接,而能有不同的流向组合。一般用于全开或全关,不作节流使用(除非开口特殊钻石形状并经处理过)。/ `" A7 j8 d- X3 H4 U' Y; O
  (6)球阀(BALL VALVE)8 K( B! F& ]1 r
  球阀是由塞阀修改而来,以球塞代替柱塞,来控制液体、阀塞(门)内通道截面积,则与配合管线的管径相同,流体作直线通过阀体,且吸有微小之压力降。现一般均使用PTEE、EPDM等材料,为阀座,因此,气泡密封性佳。且改良为防火及防静电之安全设计,被广泛使用,但因阀座为PTFE材质,其使用温度一般受限于250度以下。1 {& b  H& `( r4 H% A
  (7)蝶形阀(BUTTERFLY VALVES)8 Q4 b1 X6 q  G" t3 r1 Y/ Q
  此阀的构造,是根据管子挡扳的原理,其流动控制元件是一有倾角的盘(门)(其材质可为金属或金属外缘包上塑胶、特氟隆等),圆盘固定在心轴上,并以能旋转的心轴来控制开闭(开、闭只须90度之旋转),阀座可为金属、橡胶、特氟隆等材料,而固定于阀体壁上,此阀构造简单,其阀体为薄饼(WAFER)型、重量轻,不占空间适合于节流及开闭之用。尤其用于大流量之控制(不适用于小流量)。: x% {+ X2 R0 a: N5 G
  (8)隔膜阀(DIAPHRAGM VALVES)* S1 e( f: B$ f2 z& e5 U* e
  此阀实际上不过是“钳夹”的阀,一个弹性的,可扰的膜片,用螺椿连接在压缩件上,压缩件是由阀杆所操作而上下移动,当压缩件上升,膜片就高举,而造成通路,当压缩件下降,膜片就压在阀体堰上(假使为堰式阀)或压在轮廓的底部(假使为直通式),此阀适用于开关及节流之用。
3 S6 {3 Q# S: ~3 o" r- E' k! P" o  隔膜阀是特别适用于运送有腐蚀性,有粘性的流体,例如泥浆、食品、药品、织维性粘合液等,因管线中,此阀的操作机构,是不暴露在运送流体中,故不具污染性,也不需要填料,阀杆填料部也不可能会泄漏。) o% v5 d! Z' G) h& u; u5 S
  (9)安全阀(SAFETY BALVES)、泄压阀(RELIDF VALVES)、安全、泄压阀# D! C5 c+ F) l0 T; ]( h
  工厂中,使用高温、高压气体的机会相当大,尤其在电厂、化学工厂,由于压力异常而造成塔槽、锅炉、管线等压力容器、设备被破坏而生泄漏,火灾或爆炸的机率相当高,为了防止此类意外事故之发生,使制程稳定操作,依美国机械工程师协会(ASME)之规定,必须在所有高压设备均装设此等安全排放装置之阀类。
6 Y8 h4 l. e& `) a% a. d4 i  此类阀之构造类似角阀,依其作动方式之不同可分为弹箕负载式(SPRING LOADED TYPE)及辅助阀作动式(PILOT OPERATED TYPE)。基本上是依力平衡方式作动装置。一旦阀盘(门)所受之压力大于弹箕或辅助阀之设定压力时,阀盘就会被此压力推开,其压力容器内之气(液)体会被排出,以降低该压力容器内之压力。
3 ?8 I9 Y- J0 u  安全阀须设计成有全开急泄的作用,其容量超压以及冲放必须受ASME法规的规定。
% W" `3 \, x6 H* h/ [  泄压阀,设计成在初压力增加时,阀慢慢开启,且没有法规作依据,亦不必需立刻开启到全开位置,但压力增加时,它要继续不断的开启。
( E+ s4 o6 x& [2 y  `# f  Y9 i' m  (10)冷冻阀类(CRYOGENIC VALVES)8 X/ q) y1 A# F' |8 e: F2 R
  用于在冷冻场所之运送液化气体(氧、氮、氢、氦)通常是用青铜或300系列不锈钢材质制成,阀的形式,可以是闸阀、球型阀、球阀、针阀、碟形阀等,该阀类异于上述各普通阀类之处理,其一是有延伸式阀盖,如此设计,是要有一足够之气室,防止阀杆填料冻结,而影响操作与密封性,及减少了通通阀杆的热泄漏,也在管线与手输之间,提供了绝热的空间,其二是在双阀座之密闭式空穴内在关闭时,必须考虑排泄掉入之液化气体,避免汽化时产生过高之压力。- e# f; E, g  c' \' c/ f9 D% g) A9 t
  (11)其它特殊阀类,列举如下,不作一一介绍。
$ |9 H# P1 X, v6 L. c/ c  A.取样阀
  v0 y; s3 K2 ~  B.底槽冲冼阀8 H! X+ M, G% O+ B( U, N
  C.减压阀
8 M+ f) s7 Z- ]6 U5 o3 V+ m# f/ S# c  D.反压调整阀1 B; p* Y; e9 G$ h
  E.电磁阀& F: r6 U0 b7 T. i
  F.控制阀
$ ?8 }) C/ N* r- v  4.阀之选用要点) p) ~/ k) z% l* g$ O2 [( O) R
  选用适宜阀类需依下列程序,逐一检核,如此被选取用之阀才能符合其功能,执行所交付之任务。
9 X$ U+ T4 P3 ~" J& \$ p  (1)阀之特性与主要执行功能. F) t" H1 R  d6 }& A# g
  了解各类阀之特性及其执行功能,为选用合适性阀类之第一步骤,其各类阀之特性,分类及主要执行功能前面第2、第3节已述及,现归纳整理为表一、表二、供其选用参考。
3 u/ Y9 V4 `$ v% {  (2)口径或流(容)量“表三所示”3 p7 m; H* m! l% s4 V
  A.阀之公称直径,与流道之直径不一定一致,其选择之大小,由输送流体之条件算出需求Cv值,然后由Cv值(参考制造厂商目录)选定适合阀之口径。, T+ V( J2 _3 R- d8 t$ e! l4 s: e" c9 D4 P
  B.Cv值之定义为在华氏60度下之水流经阀后,其压力降在1时,其每分钟测得之美国仑,即为该阀之Cv值。- E1 {+ V' C# G) L4 R
  C.Cv值可以计算出流经该阀之流量(Q)。8 O7 d1 }& l2 A
  Q=CvΔP=7.9Cv
" p3 A5 _. P. g$ A# i  P=液体的密度,LB/FT3
: N- I# s' h$ M  ΔP=通过阀之后的压力降,PSI* g/ l' L% {* H1 l; H- j
  (3)温度VS压力
" [3 x3 c# n6 U- y  阀的“温度VS压力”是指阀在某一定的温度下所规定的允许且安全的压力(但此压力为在没有冲击下的最大允许压力)。“如表四所示”: y" W3 e2 r/ O; f
  5.阀之结构材料
2 f& [7 {4 ^4 D4 H) O4 E  阀类结构上材料的选择,在阀之功能寿命上可说极其重要,然一般阀之结构材料主要区分为二大类:
5 H4 C2 ^4 y- U+ V# M: L! G6 L- o  A.压力主体材料:阀体、阀盖、底盖、螺栓等。: i5 Z0 p  w- m$ I1 ]! x7 J2 z
  压力主体材料选择所考虑之主要因素:3 x6 b+ S& a* S0 M. g7 l% _8 @9 _
  a.流体之温度、压力:
  F8 \" b( c; k% t7 x# Y( N  A)高温使用:金属材料一般在高温环境中,其抗拉强度与寿命随温度之升高而有所降低,其潜变之强度亦有所影响。
9 @1 [' B( j& z9 s( G7 w9 Q  B)低温使用:金属材料在低温之使用场合中,其破坏之韧性急剧降低产生低温脆性的现象。2 E- y9 f0 ^8 \5 x
  b.材料之腐蚀抗性:
4 ?2 \+ }2 m* t7 a2 ?  阀结构金属发生腐蚀之原因:" |( t7 w! r  t* A! y
  (A)流体之种类(B)浓度(C)温度' c1 @$ n  Y4 Q( ?* V) q' f
  腐蚀损害之形式:5 F' l* D8 L( i/ _8 m
  (A)均匀腐蚀(B)孔蚀(C)脱锌和剥离(D)晶粒间腐蚀(E)破裂
) P- Z5 Z- O. }5 s; G7 F; l  c.材料之冲蚀抗性:
/ E/ B; U1 m" K! f6 o9 i5 s8 ^  通常耐冲蚀材料必须具备以下之特点:
: A. L8 ~+ h4 R: Q: g  K- F& `; q  A)强大的氧化被膜材料, L9 v7 r% [5 s) x) a3 o, K
  B)降伏点、耐力之材料
, J8 Y; X+ v' D9 c6 S: I  C)疲劳界限高之材料
) q- D3 H" y3 t) |# U* t1 Z9 j9 ]  D)硬度值较高之材料- ]( M. L$ X1 Q
  B.主要配件材料(TRIIM):阀门座面、阀座座面、阀杆、导套及内部小零件等, Z4 x. j, f5 F, I' H9 o
  主配件材料选择所考虑之因素:0 A. E. b/ _% {& R
  a)流体之温度" q# e9 R) G" r* e. q  Q4 S; l
  b)材料腐蚀抗性! G  T9 b9 i3 `$ ^& |3 G
  c)材料冲蚀抗性
0 e& q9 J! |! b0 F1 s) L* L  d)材料之抗磨损与抗黏滞性  ^7 f) j, Q9 x( V( J. ]( A6 }
  (6)阀盖形式
, S, A7 k5 `4 _4 h  一般阀盖与阀体结合方式,有下列数种,依阀之尺寸,使用状况,温度压力及泄漏造成的危险性等条件,供其评估选择。) Q+ b0 i# s: _, ^2 k2 X
  A.锁牙结合式(SCREWED BONNET)/ O: h: P; d: m4 ]
  B.螺栓结合式(BOLTED BONNET)
, R7 l1 u9 O9 W8 D  F1 z, g! [  C.围焊结合式(SEAL WELDED BONNET)
, p) ]+ y" S. k  D.压力密封式(PRESSURE SEAL BONNET)
3 K& `7 Y' }2 @0 x: q  E.由令结合式(UNION TYPE)
' K! ~3 }2 M7 \1 g" ]: F  (7)阀结构特殊需求
9 M8 G! E* w" J, }$ y  依使用温度,场所不同,而有所特殊的要求列举如下:
& q/ V1 G% P. a! f, B  A.防火与防静电设计——在球阀设计时与使用须特别注意。- }" e+ p# ]/ _: l' W: A
  B.延伸式阀盖设计——应用于冷冻阀、输送液化气体。
1 d* }3 o" x, d& d  C.噪音与空蚀之限制——尤其应用于控制阀设计与使用之特别考虑。9 {/ r% p  e' r& u3 X4 r
  D.防填料泄漏之伸缩囊之引用设计——须绝对封闭不外场所考虑。* u) R6 U6 ~3 S$ u5 Q2 t
  4.8操作方式
1 K6 j8 f* g6 N2 o4 R  一般限于安装环境、操作、运转条件或次数,而有电动、气动驱动装置之考虑,且因电脑之应用普及,现及发展至整个系统制程之连线与监控,无须人为驱动。但因于轮或加装齿轮减速装置之经济性与耐用性,仍大部份被人所乐意采用。
9 x/ H6 r8 r& ?, j) l文章关键词: 阀
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