淺談閥門(mén)在管道安裝中的分類及特性

    閥門(mén)是用來(lái)控制管道中流體的流向、壓力及流量的基礎(chǔ)元件。閥門(mén)是管路流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，它是用來(lái)改變通路斷面和介質(zhì)流動(dòng)方向，具有導(dǎo)流、截止、調(diào)節(jié)、節(jié)流、止回、分流或溢流卸壓等功能。用于流體控制的閥門(mén)，從最簡(jiǎn)單的截止閥到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門(mén)，其品種和規(guī)格繁多，閥門(mén)的公稱通徑從極微小的儀表閥大至通徑達(dá) 10m 的工業(yè)管路用閥。

    1 閥門(mén)的分類

    1.1 按用途和作用分類

    （1）淺談閥門(mén)在管道安裝中的分類及特性截?cái)嚅y類主要用于截?cái)嗷蚪油ń橘|(zhì)流。包括閘閥、截止閥、隔膜閥、球閥、旋塞閥、蝶閥、柱塞閥、球塞閥、針型儀表閥等。

    （2）調(diào)節(jié)閥類主要用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力等。包括調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、減壓閥等。

    （3）類用于阻止介質(zhì)倒流。包括各種結(jié)構(gòu)的止回閥。

    （4）分流閥類用于分離、分配或混合介質(zhì)。包括各種結(jié)構(gòu)的分配閥和疏水閥等。

    （5）安全閥類用于介質(zhì)超壓時(shí)的安全保護(hù)。包括各種類型的安全閥。

    1.2 按主要參數(shù)分類

    1.2.1 按壓力分類

    （1）真空閥工作壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的閥門(mén)。

    （2）低壓閥公稱壓力 PN≤1.6 MPa 的閥門(mén)。

    （3）中壓閥公稱壓力 PN 為 2.5、4.0、6.4 MPa 的閥門(mén)。

    （4）高壓閥公稱壓力 PN 為 10.0~80.0 MPa 的閥門(mén)。

    （5）超高壓閥公稱壓力 PN≥100 MPa 的閥門(mén)。

    1.2.2 按介質(zhì)溫度分類

    （1）高溫閥用于介質(zhì)工作溫度 t ＞ 450 ℃ 的閥門(mén)。

    （2）中溫閥用于介質(zhì)工作溫度 120 ℃ 的閥門(mén)。

    （3）常溫閥用于介質(zhì)工作溫度 -40 ℃ ≤ t ≤ 120 ℃ 的閥門(mén)。

    （4）低溫閥用于介質(zhì)工作溫度 -100 ℃ ≤ t ≤ -40 ℃ 的閥門(mén)。

    （5）超低溫閥用于介質(zhì)工作溫度 t ＜ -100 ℃ 的閥門(mén)。

    1.2.3 按閥體材料分類

    （1）非金屬材料閥門(mén)：如陶瓷閥門(mén)、玻璃鋼閥門(mén)、塑料閥門(mén)。

    （2）金屬材料閥門(mén)：如銅合金閥門(mén)、鋁合金閥門(mén)、鉛合金閥門(mén)、欽合金閥門(mén)、蒙乃爾合金閥門(mén)、鑄鐵閥門(mén)、碳鋼閥門(mén)、鑄鋼閥門(mén)、低合金鋼閥門(mén)、高合金鋼閥門(mén)。

    （3）金屬閥體襯里閥門(mén)：如襯鉛閥門(mén)、襯塑料閥門(mén)、襯搪瓷閥門(mén)。

    1.3 通用分類法

    這種分類方法既按原理、作用劃分又按結(jié)構(gòu)劃分，是目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)最常用的分類方法。一般分為閘閥、截止閥、節(jié)流閥、儀表閥、柱塞閥、隔膜閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、止回閥、減壓閥、安全閥、疏水閥、調(diào)節(jié)閥、底閥、過(guò)濾器、排污閥等。

    2 閥門(mén)的特性

    2.1 使用特性

    它確定了閥門(mén)的主要使用性能和使用范圍。屬于閥門(mén)使用特性的有：閥門(mén)類別（閉路閥門(mén)、調(diào)節(jié)閥門(mén)、安全閥門(mén)等）；產(chǎn)品類型（閘閥、截止閥、蝶閥、球閥等）；閥門(mén)主要零件（閥體、閥蓋、閥桿、閥瓣、密封面的材料）；閥門(mén)傳動(dòng)方式等。

    2.2 結(jié)構(gòu)特性

    它確定了閥門(mén)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(mén)的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)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)Α⒙菁y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。

    3 選擇閥門(mén)的步驟和依據(jù)

    3.1 選擇閥門(mén)的步驟

    （1）明確閥門(mén)在設(shè)備或裝置中的用途，確定閥門(mén)的工作條件：適用介質(zhì)、工作壓力、工作溫度等。

    （2）確定與閥門(mén)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(mén)的方式：手動(dòng)、電動(dòng)、電磁、氣動(dòng)或液動(dòng)、電氣聯(lián)動(dòng)或電液聯(lián)動(dòng)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(mén)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(mén)的種類：閉路閥門(mén)、調(diào)節(jié)閥門(mén)、安全閥門(mén)等。

    （6）確定閥門(mén)的形式：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(mén)的參數(shù)：對(duì)于自動(dòng)閥門(mén)，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(mén)的幾何參數(shù)：結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、法蘭連接形式及尺寸、開(kāi)啟和關(guān)閉后閥門(mén)高度方向的尺寸、連接的螺栓孔尺寸和數(shù)量、整個(gè)閥門(mén)外形尺寸等。

    （9）利用現(xiàn)有的資料：閥門(mén)產(chǎn)品目錄、閥門(mén)產(chǎn)品樣本等選擇適當(dāng)?shù)拈y門(mén)產(chǎn)品。

    3.2 選擇閥門(mén)的依據(jù)

    （1）所選用閥門(mén)的用途、使用工況條件和操縱控制方式。例如泵房水泵出口閥門(mén)的選擇，首先需滿足水泵能閉閥啟動(dòng)及停止以減小啟動(dòng)電流及停機(jī)時(shí)對(duì)水泵的沖擊；其次需配備止回閥門(mén)，在水泵機(jī)組意外停機(jī)時(shí)能迅速關(guān)閉閥門(mén)以防止水泵長(zhǎng)時(shí)間反轉(zhuǎn)；第三，需配備消除水錘的閥門(mén)以保障水泵機(jī)組運(yùn)行安全。理解了所選閥門(mén)的用途后，還需了解安裝現(xiàn)場(chǎng)及使用條件方能正確選擇閥門(mén)。如選擇電動(dòng)蝶閥＋微阻緩閉式止回閥，電動(dòng)蝶閥可滿足閉閥啟動(dòng)及停機(jī)。微阻緩閉式止回閥用于防止水泵反轉(zhuǎn)及水錘，由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單故障率較低，但安裝長(zhǎng)度較長(zhǎng)、水阻較大，適合有較大安裝空間，對(duì)能耗要求不高的泵站如小型泵站使用；選擇液控緩閉式止回閥可同時(shí)滿足水泵出口閥門(mén)必需的三項(xiàng)功能，且安裝長(zhǎng)度可以很小，水阻比較小，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需一套高壓液壓系統(tǒng)，因此故障率較高且維修困難，因此適合安裝于大型泵站且有較多備用機(jī)組的場(chǎng)合；水泵出口也可選擇多功能水泵控制閥，其安裝長(zhǎng)度小于電動(dòng)蝶閥＋微阻緩閉式止回閥，不用電動(dòng)或液壓系統(tǒng)空置，結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，故障率很低，且水錘消除效果最好，但水阻最高，適合水錘比較嚴(yán)重或無(wú)人值守泵站使用。

    （2）工作介質(zhì)的性質(zhì)：工作壓力、工作溫度、腐蝕性能，是否含有固體顆粒，介質(zhì)是否有毒，是否是易燃、易爆介質(zhì)，介質(zhì)的粘度等。

    （3）對(duì)閥門(mén)流體特性的要求：流阻、排放能力、流量特性、密封等級(jí)等。

    （4）安裝尺寸和外形尺寸要求：公稱通徑、與管道的連接方式和連接尺寸、外形尺寸或重量限制等。

    （5）對(duì)閥門(mén)產(chǎn)品的可靠性、使用壽命和電動(dòng)裝置的防爆性能等附加要求。在選定參數(shù)時(shí)應(yīng)注意：如果閥門(mén)要用于控制目的，必須確定如下額外參數(shù)：操作方法、最大和最小流量要求、正常流動(dòng)的壓力降、關(guān)閉時(shí)的壓力降、閥門(mén)的最大和最小進(jìn)口壓力。

    根據(jù)上述選擇閥門(mén)的依據(jù)和步驟，在合理、正確地選擇閥門(mén)時(shí)還必須對(duì)各種類型閥門(mén)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)了解，以便能對(duì)優(yōu)先選用的閥門(mén)作出正確的選擇。

管道的最終控制是閥門(mén)。閥門(mén)啟閉件控制著介質(zhì)在管道內(nèi)的流束方式，閥門(mén)流道的形狀使閥門(mén)具備一定的流量特性，在選擇管道系統(tǒng)最適合安裝的閥門(mén)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。

    4 選擇閥門(mén)必須遵循的原則

    4.1 截止和開(kāi)放介質(zhì)用的閥門(mén)

    流道為直通式的閥門(mén)，常用的有蝶閥、閘閥等，其流阻較小，通常選擇作為截止和開(kāi)放介質(zhì)用的閥門(mén)。而向下閉合式閥門(mén)（截止閥、柱塞閥）由于其流道曲折，流阻比其他閥門(mén)高，故較少選用。在允許有較高流阻的場(chǎng)合，如輸送的介質(zhì)為氣體的場(chǎng)合可選用向下閉合式閥門(mén)。在選用蝶閥時(shí)，當(dāng)輸送的介質(zhì)有較多雜質(zhì)時(shí)，如輸送原水或污水時(shí)，應(yīng)選用臥式蝶閥，因?yàn)槠溟y軸為水平方向，流道底部不易堆積雜物及水垢，利于保護(hù)閥板密封圈。選用閘閥也應(yīng)盡量選擇閥門(mén)流道底部無(wú)凹槽的品種以避免由于槽中雜物堆積造成閥門(mén)泄漏。

    4.2 控制流量用的閥門(mén)

    通常選擇易于調(diào)節(jié)流量的閥門(mén)作為控制流量用。向下閉合式閥門(mén)（如截止閥）適于這一用途，因?yàn)樗拈y座尺寸與關(guān)閉件的行程之間成正比關(guān)系。旋轉(zhuǎn)式閥門(mén)（旋轉(zhuǎn)塞閥、蝶閥、球閥）和撓曲閥體式閥門(mén)（夾緊閥、隔膜閥）也可用于節(jié)流控制，但通常只能在有限的閥門(mén)口徑范圍內(nèi)適用。閘閥是以圓盤(pán)形閘板對(duì)圓形閥座口做橫切運(yùn)動(dòng)，它只有在接近關(guān)閉位置時(shí)，才能較好地控制流量，故通常不用于流量控制。

    4.3 換向分流用的閥門(mén)

    根據(jù)換向分流的需要，這種閥門(mén)可有三個(gè)或更多的通道。旋塞閥和球閥較適用于這一目的，因此，大部分用于換向分流的閥門(mén)都選取這類閥門(mén)中的一種。但是在有些情況下，其他類型的閥門(mén)，只要把兩個(gè)或更多個(gè)閥門(mén)適當(dāng)?shù)叵嗷ミB接起來(lái)，也可作換向分流用。

    4.4 帶有懸浮顆粒的介質(zhì)用閥門(mén)

    當(dāng)介質(zhì)中帶有懸浮顆粒時(shí)，最適于采用其關(guān)閉件沿密封面的滑動(dòng)帶有擦拭作用的閥門(mén)。如果關(guān)閉件對(duì)閥座的來(lái)回運(yùn)動(dòng)是豎直的，那么就可能夾持顆粒。因此，這種閥門(mén)除非密封面材料可以允許嵌人顆粒，否則只適用于基本清潔的介質(zhì)。球閥和旋塞閥在啟閉過(guò)程中對(duì)密封面均有擦拭作用，故適宜用在帶有懸浮顆粒的介質(zhì)中。

    5 結(jié)語(yǔ)

    目前，無(wú)論在市政供水、石油化工，還是在別的行業(yè)的管道系統(tǒng)，閥門(mén)應(yīng)用、操作頻率和服務(wù)千變?nèi)f化，要控制或杜絕哪怕是低微的泄漏，最重要、最關(guān)鍵的設(shè)備還是閥門(mén)。管道的最終控制是閥門(mén)，閥門(mén)在各個(gè)領(lǐng)域的服務(wù)和可靠表現(xiàn)是獨(dú)一無(wú)二的。