阀门的种类和选用简介

joey51168

　　1.前言
5 ?' Q. Y# G9 |" J; m% F/ Y0 o8 A: U　　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。
. W, n2 q, ?+ b# W9 U1 t+ _+ @% S3 Y  Q* W　　2.阀之分类
　　(1)阀依其功能，分类如下：
　　A.开关阀类：闸阀、塞阀、球阀。
2 @7 J& z# t' e, [　　B.节流阀类：球型阀、针阀、角阀、碟型阀、隔膜阀。
　　C.止回阀类：摆动、升降及双片式逆止阀，底阀。
　　D.压力控制阀类：减压阀、释压阀、安全阀。
0 _, s! h4 J# q3 o6 h4 p& j# T4 `　　E.特殊阀类：
　　a.取样阀
$ G0 D3 X. n. W3 h) y5 S　　b.流量控制阀
　　c.排放阀
　　d.其它各式样阀
　　(2)依材质分类
　　A.非金属阀类：PVC、塑胶(钢)、特氟龙等。
, G1 b$ @! J( |5 P  r　　B.金属阀类
, c: x" n% }4 F- ^3 I　　a.铁金属：铁、钢、不锈钢、合金钢等。
　　b.非金属：铝、铜等。
　　(3)程方式分类
6 I; `1 P2 x" {' _4 R) V　　A.铸造阀类：砂模、壳模、脱腊模、压铸等造模法，生产之阀类件。
　　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。
  |" e( R  B3 L0 a9 t" y　　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)。
/ e- Q6 F1 \3 _3 K) B　　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+ |0 A  F4 [6 H+ m. t　　3.各类阀之特性
' ?$ k6 q+ n5 W' q4 c' {　　(1)闸阀(GATE VALVES)
　　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。
　　(2)球型阀(GLOBE VALVES)、角阀(ANGLE VALVES)、针阀(NEEDLE VALVE)
　　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。
3 g% o, U  G- H8 U' F　　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。
- O3 r! G+ w: C; T8 u& K0 |　　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。
2 m  @4 W# C. @* s5 \) V　　(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)。
/ n, v! ^: P$ ^6 ^: n) D　　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)球型停止逆止阀(GLOBE STOP-CHECK VALVES)
( t- y  f/ V. ~　　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。
　　(5)塞阀(PLUG VALVES)
: ?  V! m" o, f; T( O, C$ z　　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)。
　　(6)球阀(BALL VALVE)
1 }' D7 k: g0 j% {7 ]$ V4 P　　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。
　　(7)蝶形阀(BUTTERFLY VALVES)
4 N1 }. k; l* Q2 ?  u5 p. 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)。
9 Y# Y; n1 E' }" t; d5 u4 M　　(8)隔膜阀(DIAPHRAGM VALVES)
　　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。
　　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。
% M6 N0 q4 a2 F  b- C1 {　　(9)安全阀(SAFETY BALVES)、泄压阀(RELIDF VALVES)、安全、泄压阀
7 e0 P! V# Y& X: k" ]# C$ ^# v! g& l- y　　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。
9 D, n/ c5 m: a' R5 b　　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。
' c8 d7 S, A6 u( ]! a8 W+ |　　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。
  H8 D; A4 f, t1 ]- L7 ]- X　　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。
7 C5 k8 @/ _( `. i" x　　(10)冷冻阀类(CRYOGENIC VALVES)
6 q. k& V! Z3 V6 U: t　　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。
　　(11)其它特殊阀类，列举如下，不作一一介绍。
8 R+ ]% k* B4 t$ v. W. O, E2 d4 \8 U　　A.取样阀
, O0 B* S. D# \+ K7 W  [　　B.底槽冲冼阀
　　C.减压阀
3 p+ i. L$ \+ w3 k- H! o. L* F　　D.反压调整阀
% B  c, |& D$ G. ]　　E.电磁阀
& Z4 a9 S" C& e: s1 I8 J- a　　F.控制阀
　　4.阀之选用要点
　　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。
! n% f+ T! E# G+ S# W/ t　　(1)阀之特性与主要执行功能
　　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。
　　(2)口径或流(容)量“表三所示”
　　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。
; q* r) S" |) l- [4 _) {  ^　　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。
　　C.Cv值可以计算出流经该阀之流量(Q)。
　　Q=CvΔP=7.9Cv
$ n1 b4 B. y. x$ V3 k+ O　　P=液体的密度，LB/FT3
　　ΔP=通过阀之后的压力降,PSI
　　(3)温度VS压力
% }1 V. N/ B% E% g: Y5 `　　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”
　　5.阀之结构材料
　　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：
( K* t+ _6 B5 c- h9 v+ M" \　　A.压力主体材料：阀体、阀盖、底盖、螺栓等。
* g, d  V; `; a2 x1 w: w　　压力主体材料选择所考虑之主要因素：
　　a.流体之温度、压力：
5 n5 k" `& Z. ]1 J　　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。
2 E8 l1 T. D9 N1 {; e　　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。
　　b.材料之腐蚀抗性：
　　阀结构金属发生腐蚀之原因：
　　(A)流体之种类(B)浓度(C)温度
/ P* j. Q! e" x) {; U6 |- z" d　　腐蚀损害之形式：
　　(A)均匀腐蚀(B)孔蚀(C)脱锌和剥离(D)晶粒间腐蚀(E)破裂
　　c.材料之冲蚀抗性：
　　通常耐冲蚀材料必须具备以下之特点：
$ h- m  p/ F; j! k3 h7 D' l' b- ?　　A)强大的氧化被膜材料
* v0 {7 _% z! \1 M  A# [3 ^/ o　　B)降伏点、耐力之材料
　　C)疲劳界限高之材料
2 u) V6 O6 l2 Y' y# q4 \. I0 u6 Z7 z　　D)硬度值较高之材料
　　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
　　主配件材料选择所考虑之因素：
　　a)流体之温度
! f' k+ F, b/ Y, h% K$ {3 x　　b)材料腐蚀抗性
　　c)材料冲蚀抗性
　　d)材料之抗磨损与抗黏滞性
  c- N5 Z. b" {. u) g　　(6)阀盖形式
( `( }& \% L8 e; `9 V　　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。
　　A.锁牙结合式(SCREWED BONNET)
/ x, w+ _! n6 B* {3 N; F4 a8 u　　B.螺栓结合式(BOLTED BONNET)
" l) g0 E2 h. V3 t0 ^3 y6 `. k, l* Y　　C.围焊结合式(SEAL WELDED BONNET)
　　D.压力密封式(PRESSURE SEAL BONNET)
  ]3 H$ \8 `( W1 f! ~　　E.由令结合式(UNION TYPE)
　　(7)阀结构特殊需求
$ R8 l* v& {" ^　　依使用温度，场所不同，而有所特殊的要求列举如下：
1 B# J7 b! t6 k/ h　　A.防火与防静电设计——在球阀设计时与使用须特别注意。
　　B.延伸式阀盖设计——应用于冷冻阀、输送液化气体。
　　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。
4 U. @  g7 w' D# N, P　　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。
　　4.8操作方式
　　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。
文章关键词： 阀