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1.前言
. G) u& E4 n3 Z L6 y/ K+ ]7 A 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。, Y! U* Z2 b- K# A9 ]
2.阀之分类1 x/ S/ G6 Y4 g7 x( h& F
(1)阀依其功能,分类如下:1 ~* F& U& Z: h+ L4 b( W
A.开关阀类:闸阀、塞阀、球阀。4 k" j& I$ R6 o( m0 T
B.节流阀类:球型阀、针阀、角阀、碟型阀、隔膜阀。
' e; l; S& B, Q" |$ D8 x; ~$ F C.止回阀类:摆动、升降及双片式逆止阀,底阀。
% T0 T1 q& I& |' C D.压力控制阀类:减压阀、释压阀、安全阀。; j) [# {$ |0 e2 x8 d- r+ E
E.特殊阀类:: u+ Y9 U: C7 [' _, B
a.取样阀
/ [* D0 O) W! N0 p b.流量控制阀
' N$ K" s3 i! P1 r; t8 e" s5 a2 m: d c.排放阀+ e* m; n ~' ]" c, A( y' v
d.其它各式样阀( e* ]) ]6 j! [7 h- i9 ~
(2)依材质分类5 C& x4 w' D1 ?9 l) {
A.非金属阀类:PVC、塑胶(钢)、特氟龙等。
5 |$ B$ q1 n2 q+ N B.金属阀类$ \6 i+ ~# o& \4 b q( o2 A
a.铁金属:铁、钢、不锈钢、合金钢等。: ]4 `( \% U5 \: m/ i) R
b.非金属:铝、铜等。
8 m5 z q6 _; b/ I6 B+ O5 X (3)程方式分类
' b0 l1 D5 a7 e9 r+ t# ` A.铸造阀类:砂模、壳模、脱腊模、压铸等造模法,生产之阀类件。/ b1 K4 Y$ v. Y$ @! d$ s; x
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。" {( p/ l$ Z* @' k& u
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)。
( Y! H+ [' o" p& R D.射出成型阀类:一般用之于PVC、塑胶待非金属阀类之制造。
- k5 m/ ]8 J. p 3.各类阀之特性
6 V- H2 \7 E7 {# @' r (1)闸阀(GATE VALVES)
* n( P( \/ ]; h4 _6 q 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。
+ S2 C; z4 |9 j- R (2)球型阀(GLOBE VALVES)、角阀(ANGLE VALVES)、针阀(NEEDLE VALVE)
) `0 U0 l3 R9 p9 l1 Z5 n9 h) R& Q 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。
/ O( W; C% j' ? 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。0 D2 N$ X% t* J( i% i4 m, D+ M0 U
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。5 m" P6 U6 _ ?, E- z
(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)。6 s s! z' \/ p8 T2 D' ~5 C e- k
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。
6 a# H& h) g8 V n( g. y5 ] (4)球型停止逆止阀(GLOBE STOP-CHECK VALVES); D. b# a& `3 R) d3 W5 l2 T1 n
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。; r0 E( m( y7 k' m4 K! [; c
(5)塞阀(PLUG VALVES)
5 I: A+ g, \. }% x$ l 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)。, g9 f N# r; K ~8 ?. D* o
(6)球阀(BALL VALVE)
& q3 I$ X( ^: s2 e! {$ t( g 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。
( E& o9 O7 r. P* \) `7 @ (7)蝶形阀(BUTTERFLY VALVES)# _1 V; \* e6 n+ i6 u
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)。
$ `4 o. a, \4 H. v6 d" U, j% W (8)隔膜阀(DIAPHRAGM VALVES)
$ P4 }# @- v8 S) T2 ~ 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。7 j; `4 _) e4 `0 n
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。9 R9 s; W# h4 Y0 V+ m6 {- ?3 O. _" Y
(9)安全阀(SAFETY BALVES)、泄压阀(RELIDF VALVES)、安全、泄压阀- A5 h/ r9 s# r* P
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。
, A; ~' U5 I0 Z" q* H 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。
6 M6 q o- M; |7 j 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。0 I( {" q; t& ^6 x1 e' K
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。
6 i J/ c( o s: w+ ]/ w) E (10)冷冻阀类(CRYOGENIC VALVES)% c! [7 ^) Z8 _
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。
6 R) r% A& a/ q* ~2 y* @6 x S/ `6 K* b (11)其它特殊阀类,列举如下,不作一一介绍。8 ~; T6 G X7 {& \! D1 I7 _
A.取样阀
! x# b5 J, M* r8 U- w5 w B.底槽冲冼阀& _: R/ E3 Y5 j" _" D# g4 [
C.减压阀
8 E3 W* _, O% l8 l D.反压调整阀2 w' k+ R. v& c: b8 i& l" w9 k
E.电磁阀- H6 |) R: ]* B: k; @
F.控制阀! U6 w- Y$ `" B
4.阀之选用要点. h- [' R X# H8 I* B: f
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 d9 }% z+ B7 e. T: U; z (1)阀之特性与主要执行功能
' o1 u# g! u1 a 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。
e+ Z- C1 B! g" C7 {) k. e x7 H! @ (2)口径或流(容)量“表三所示”
6 {/ v+ z# T" l 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。
+ r8 P& a' z' k1 Q5 k9 g- T 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。5 E8 c- s( |. ^: W
C.Cv值可以计算出流经该阀之流量(Q)。' O+ w) D/ B) y' |0 w6 d
Q=CvΔP=7.9Cv8 u% h) V# K* U m" j6 J1 }
P=液体的密度,LB/FT3
9 u o! d" R- s; K ΔP=通过阀之后的压力降,PSI
+ G, h8 t1 P7 G# K (3)温度VS压力
! [6 s. K; x$ E8 H' [, c 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”# P* P. F* \' l3 J: K. d) q
5.阀之结构材料' b# G# Y J9 M$ X
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:
6 m1 Z2 e, Z. C& a! a A.压力主体材料:阀体、阀盖、底盖、螺栓等。
" m8 ^& T3 Y* j' g; g; h! A/ L 压力主体材料选择所考虑之主要因素:, {' q+ G- y8 D( y
a.流体之温度、压力:- `- x7 u+ T3 w# `
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。" F g( j5 x+ C) K$ |
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。4 ^ r+ Q# ?6 p
b.材料之腐蚀抗性:
t6 S" n1 ~' A3 `* ?) ` k 阀结构金属发生腐蚀之原因:) p y5 o& X) |6 `
(A)流体之种类(B)浓度(C)温度: {/ T1 d6 N( X+ E. s2 m9 E
腐蚀损害之形式:: I- U' w3 r8 Z9 M* w B' k( o2 U* A
(A)均匀腐蚀(B)孔蚀(C)脱锌和剥离(D)晶粒间腐蚀(E)破裂8 @1 H; @8 Y5 E9 W7 w# W8 `
c.材料之冲蚀抗性:' S9 g" f( P- |+ x
通常耐冲蚀材料必须具备以下之特点:% D7 B8 C9 _8 X9 i! D8 E
A)强大的氧化被膜材料
) v5 e5 w- {" [ B)降伏点、耐力之材料, J" u. G7 B3 d S% U+ U
C)疲劳界限高之材料; U' E8 d1 k6 @; Y# Q- _
D)硬度值较高之材料- L! W! N+ b" E( `3 S0 b
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) J: Y! K# b& b* s- V* R5 C+ O
主配件材料选择所考虑之因素:
+ S0 U5 X4 Y: t& R4 }: U a)流体之温度
+ T# ?' L* ~9 l- h0 v b)材料腐蚀抗性, d1 Y6 ^& m2 @# A: L
c)材料冲蚀抗性& \: V% T4 q" Y0 c% w$ G) J
d)材料之抗磨损与抗黏滞性- m' S4 k ~, ^- y$ E
(6)阀盖形式$ e. A$ E3 K! S+ h3 x; R9 m
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。
7 O2 D" q3 _" O5 f; g# A- ~ A.锁牙结合式(SCREWED BONNET)% t+ x- P6 ^8 Q- P8 l' y" G- x* n7 ~3 j) \
B.螺栓结合式(BOLTED BONNET)) r- r4 o' I3 ~* F
C.围焊结合式(SEAL WELDED BONNET)" L- P; x- |9 a' G+ A8 m
D.压力密封式(PRESSURE SEAL BONNET). Q, {2 F( i6 D8 P5 r
E.由令结合式(UNION TYPE)1 \& t; G# O' @+ l7 j9 Y; d
(7)阀结构特殊需求' ?* }, ]1 d6 L) K4 ~9 ?! v8 }
依使用温度,场所不同,而有所特殊的要求列举如下:
3 x5 \) T6 |; v2 E A.防火与防静电设计——在球阀设计时与使用须特别注意。' A' e; g7 ]) J- [1 |
B.延伸式阀盖设计——应用于冷冻阀、输送液化气体。
9 Q# Z2 c3 U% f+ b9 D: R 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。: S) g8 E- E* O( m( }+ a7 F
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。2 F! }9 K" P+ \/ _. A" F9 {% n
4.8操作方式
' g2 Y" q3 s3 k* O( S8 U 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 B$ r9 |4 T. ]; t
文章关键词: 阀 |
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