仪表阀门基础知识

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1、第五节 阀门基本知识阀门是管路流体输送系统中控制部件,它是用来改变通路断面和介质流动 方向,具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。用于流体控制的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的 各种阀门，其品种和规格繁多， 阀门的公称通径从极微小的仪表阀大至通径达 10m 的工业管路用阀。阀门可用于控制水、蒸汽、油品、气体、泥浆、各种腐蚀 性介质、 液态金属和放射性流体等各种类型流体的流动 ，阀门的工作压力可 从1.3xl0MPa到1000MPa的超高压，工作温度从-269C的超低温到1430C的 高温。阀门的控制可采用多种传动方式， 如手动、电动、液动、气动、蜗轮、 电磁

2、动、电磁-液动、电-液动、气-液动、正齿轮、伞齿轮驱动等；可以在 压力、温度或其它形式传感信号的作用下， 按预定的要求动作，或者不依赖传 感信号而进行简单的开启或关闭，阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、 滑移、旋摆或回转运动， 从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。一、阀门的用途阀门是一种管路附件 ,它是用来改变通路断面和介质流动方向 ,控制输送 介质运动的一种装置,具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等 功能。具体讲，阀门有以下几种用途：1.1 截断阀类：接通或截断管路中各段中的介质。如闸阀、截止阀、球阀、旋 塞阀、隔膜阀、蝶阀等。1.2 调节阀类：调节管路中介质的流量和

3、压力。如节流阀、调节阀、减压阀、 安全阀等。1.3 分流阀类：改变管路中介质的流动方向，用于分配、分离或混合介质。如 分配阀、三通旋塞阀、三通或四通球阀、疏水阀等。二、阀门的分类阀门的种类繁多，随着各类成套设备工艺流程和性能的不断改进，阀门种 类还在不断增加，但总的来说可分为两大类：2.1 自动阀门依靠介质（液体、气体、蒸汽等 ） 本身的能力而自行动作的阀门。如安全 阀、止回阀、减压阀、疏水阀、水力控制阀、紧急切断阀、排气阀等。2.2 驱动阀门借助手动、电动、液动和气动来操纵的阀门。如闸阀、截止阀、节流阀、 蝶阀、球阀、平衡阀、柱塞阀、旋塞阀等。阀门依靠自动或驱动机构使启闭件升降、滑移、旋摆或

4、回转达运动，从而 改变其流道面积的大小，以实现其控制功能。此外，阀门还有以下几种分类方法。2.3 按结构特征分根据闭启件相对于阀座的移动方向可分为： 截门形：闭启件沿着阀座的中心线移动。 闸门形：闭启件沿着垂直于阀座中心线的方向移动。 旋塞和球形：启闭件是柱塞或球体，围绕本身的轴线旋转。 旋启形：启闭件围绕阀座外的轴线旋转。蝶形：启闭件的圆盘，围绕阀内的轴线旋转（中线式）或阀座外的轴线旋转 （偏心式）滑阀形：启闭件在垂直于通道的方向上向上滑动。2.4 按操纵方法分：根据不同的操纵方法可分为：手动阀门-借助手轮、手柄、扳手、杠杆或链轮等。由人力来操纵的阀门， 当需要传递较大的力矩时，可装蜗轮、齿

5、轮等减速装置。电动阀门-借助于电动机、电磁或其他电气来操纵的阀门。 液动或气动阀门-借助于液体（水、油等液体介质）或气体操纵的阀门。 自动阀门-依靠介质（液体、气体、蒸汽）本身的能力而自行动作的阀门。2.5 按压力分：真空阀一工作压力低于标准大气压的阀门，绝对压力小于0.1MPa（即760mm 汞柱高）的阀门，通常用毫米水柱（mmH20）或毫米汞柱（mmHg）表示压力。低压阀门一公称压力PNW1.6MPa的阀门。中压阀门一公称压力PN2.56.4MPa的阀门（2564kg）。高压阀门一公称压力PN10.080.0MPa的阀门(100800kg)。超高压阀门一公称压力$100MPa的阀门(100

6、01万kg)。2. 6按介质工作温度分：常温阀40CW tW120C的阀门。中温阀一120CW tW450C的阀门。高温阀一t450C的阀门。低温阀-100CW tW-40C的阀门。超低温阀-t-100C的阀门。2 . 7按阀体材料分类：金属阀体衬里阀门：衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门。 非金属材料阀门如：陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门。 金属材料阀门如：铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀 门、蒙乃尔合金阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、铸钢阀门、低合金钢阀门、高合 金钢阀门。2 . 8按阀体衬里材料分类：金属材料：铜合金、合金钢、硬质合金 非金属材料：橡胶、衬胶、氟塑料、尼龙橡胶2. 9

7、按公称通径分：小口径阀门-公称通径DN40mm的阀门。中口径阀门一公称通径DN50300mm的阀门。大口径阀门一公称通径DN3501200mm的阀门。特大口径阀门一公称通径DN1200mm的阀门。 2.10按与管道连接的方式分：螺纹连接阀门- 阀体上带有内螺纹或外螺纹，与管道采用螺纹连接。法兰连接阀门- 阀体上带有法兰，与管道采用法兰连接。焊接连接阀门- 阀体上带有焊口，与管道采用焊接。对夹连接阀门- 用双头螺栓将阀门连接在管道上的法兰之间。夹箍连接阀门- 阀体上带有夹口纹，与管道采用夹箍连接。卡套连接阀门- 采用卡套与管道连接。三、阀门的主要技术性能1. 强度性能阀门的强度性能是指阀门承受介

8、质压力的能力。阀门是承受内压的机械产 品，因而必须具有足够的强度和刚度，以保证长期使用而不发生破裂或产生变 形。2. 密封性能阀门的密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力，它是阀门最重 要的技术性能指标。阀门的密封部位有三处：启闭件与阀座两密封面间的接触 处；填料与阀杆和填料函的配和处；阀体与阀盖的连接处。其中前一处的泄漏 叫做内漏，也就是通常所说的关不严，它将影响阀门截断介质的能力。对于截 断阀类来说，内漏是不允许的。后两处的泄漏叫做外漏，即介质从阀内泄漏到 阀外。外漏会造成物料损失，污染环境，严重时还会造成事故。对于易燃易爆、 有毒或有放射的介质，外漏更是不能允许的，因而阀门必须具有

9、可靠的密封性 能。3. 流动性能介质流过阀门后会产生压力损失(既阀门前后的压力差)，也就是阀门对 介质的流动有一定的阻力，介质为克服阀门的阻力就要消耗一定的能量。从节 约能源上考虑，设计和制造阀门时，要尽可能降低阀门对流动介质的阻力。4. 动作性能1) .动作灵敏度和可靠性这是指阀门对于介质参数变化，做出相应反应的敏感程度。对于节流阀、 减压阀、调节阀等用来调节介质参数的阀门以及安全阀、疏水阀等具有特定功 能的阀门来说，其功能灵敏度与可靠性是十分重要的技术性能指标。2) .启闭力和启闭力矩启闭力和启闭力矩是指阀门开启或关闭所必须施加的作用力或力矩。关闭 阀门时，需要使启闭件与发座两密封面间形成

10、一定的密封比压，同时还要克服 阀杆与填料之间、阀杆与螺母的螺纹之间、阀杆端部支承处及其他磨擦部位的 摩擦力，因而必须施加一定的关闭力和关闭力矩，阀门在启闭过程中，所需要 的启闭力和启闭力矩是变化的，其最大值是在关闭的最终瞬时或开启的最初瞬 时。设计和制造阀门时应力求降低其关闭力和关闭力矩。3) .闭速度启闭速度是用阀门完成一次开启或关闭动作所需的时间来表示。一般对阀 门的启闭速度无严格要求，但有些工况对启闭速度有特殊要求，如有的要求迅 速开启或关闭，以防发生事故，有的要求缓慢关闭，以防产生水击等，这在选 用阀门类型时应加以考虑。C小于t小于120C的阀门。四、按介质通断性质选用阀门1. 蝶阀蝶

11、阀的蝶板安装于管道的直径方向。在蝶阀阀体圆柱形通道内，圆盘形蝶 板绕着轴线旋转，旋转角度为090之间，旋转到90时，阀门则牌全开状 态。蝶阀结构简单、体积小、重量轻，只由少数几个零件组成。而且只需旋转 90即可快速启闭，操作简单，同时该阀门具有良好的流体控制特性。蝶阀处 于完全开启位置时，蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力，因此通过该阀门 所产生的压力降很小，故具有较好的流量控制特性。蝶阀有弹密封和金属的密 封两种密封型式。弹性密封阀门，密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边。采用金属密封的阀门一般比弹性密封的阀门寿命长，但很难做到完全密 封。金属密封能适应较高的工作温度，弹性密封则具有受温度限

12、制的缺陷。如 果要求蝶阀作为流量控制使用，主要的是正确选择阀门的尺寸和类型。蝶阀的 结构原理尤其适合制作大口径阀门。蝶阀不仅在石油、煤气、化工、水处理等 一般工业上得到广泛应用，而且还应用于热电站的冷却水系统。常用的蝶阀有对夹式蝶阀和法兰式蝶阀两种。对夹式蝶阀是用双头螺栓将 阀门连接在两管道法兰之间，法兰式蝶阀是阀门上带有法兰，用螺栓将阀门上 两端法兰连接在管道法兰上。阀门的强度性能是指阀门承受介质压力的能力。 阀门是承受内压的机械产品，因而必须具有足够的强度和刚度，以保证长期使 用而不发生破裂或产生变形。2. 球阀球阀是由旋塞阀演变而来。它具有相同的旋转 90 度提动作，不同的是旋 塞体是球

13、体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球面和通道口的比例应该是这样 的，即当球旋转90 度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动。阀只需要用旋转 90 度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。完全平等 的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。通常认为球阀最适宜直接做 开闭使用，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用。球阀 的主要特点是本身结构紧凑，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气 等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲 烷和乙烯等。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。3. 截止阀截止阀的阀杆轴线与阀座密封面垂直。阀杆开启或关闭行程相对

14、较短，并 具有非常可靠的切断动作，使得这种阀门非常适合作为介质的切断或调节及节 流使用。截止阀的阀瓣一旦处于开启状况，它的阀座和阀瓣密封面之间就不再的接 触，并具有非常可靠的切断动作，合得这种阀门非常适合作为介质的切断或调 节及节流使用。截止阀一旦处于开启状态，它的阀座和阀瓣密封面之间就不再有接触，因 而它的密封面机械磨损较小，由于大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理或 更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆下来，这对于阀门和管线焊接成一 体的场合是很适用的。介质通过此类阀门时的流动方向发生了变化，因此截止 阀的流动阻力较高于其它阀门。常用的截止阀有以下几种：1）角式截止阀；在角式截止阀中，流

15、体只需 改变一次方向，以致于通过此阀门的压力降比常规结构的截止阀小。2）直流式 截止阀；在直流式或 Y 形截止阀中，阀体的流道与主流道成一斜线，这样流动 状态的破坏程度比常规截止阀要小，因而通过阀门的压力损失也相应的小了。3） 柱塞式截止阀：这种形式的截止阀是常规截止阀的变型。在该阀门中，阀瓣和 阀座通常是基于柱塞原理设计的。阀瓣磨光成柱塞与阀杆相连接，密封是由套 在柱塞上的两个弹性密封圈实现的。两个弹性密封圈用一个套环隔开，并通过 由阀盖螺母施加在阀盖上的载荷把柱塞周围的密封圈压牢。弹性密封圈能够更 换，可以采用各种各样的材料制成，该阀门主要用于“开”或者“关”，但是 备有特制形式的柱塞或特殊的套环，也可以用于调节流量。4. 闸阀闸阀是作为截止介质使用，在全开时整个流通直通，此时介质运行的压力 损失最小。闸阀通常适用于不需要经常启闭，而且保持闸板全开或全闭的工况。 不适用于作为调节或节流使用。对于高速流动的介质，闸板在局部开启状况下 可以引起闸门的振动，而振动又可能损伤闸板和阀座的密封面，而节流会使闸 板遭受介质的冲蚀。从结构形式上，主要的区别是所采用的密封元件的形式。 根据密封元件的形式，常常把闸阀分成几种不同的类型，如：楔式闸阀、平行 式闸阀、平行双闸板闸阀、楔式双闸板闸等。最常用的形式是楔式闸阀和平行 式闸阀。五、按阀门驱动性质选用阀门1.