淺談閥門在管道安裝中的分類及特性

    閥門是用來控制管道中流體的流向、壓力及流量的基礎元件。閥門是管路流體輸送系統中的控制部件，它是用來改變通路斷面和介質流動方向，具有導流、截止、調節、節流、止回、分流或溢流卸壓等功能。用于流體控制的閥門，從最簡單的截止閥到極為復雜的自控系統中所用的各種閥門，其品種和規格繁多，閥門的公稱通徑從極微小的儀表閥大至通徑達 10m 的工業管路用閥。

    1 閥門的分類

    1.1 按用途和作用分類

    （1）淺談閥門在管道安裝中的分類及特性截斷閥類主要用于截斷或接通介質流。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）調節閥類主要用于調節介質的流量、壓力等。包括調節閥、節流閥、減壓閥等。

    （3）類用于阻止介質倒流。包括各種結構的止回閥。

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

    （5）安全閥類用于介質超壓時的安全保護。包括各種類型的安全閥。

    1.2 按主要參數分類

    1.2.1 按壓力分類

    （1）真空閥工作壓力低于標準大氣壓的閥門。

    （2）低壓閥公稱壓力 PN≤1.6 MPa 的閥門。

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

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

    （5）超高壓閥公稱壓力 PN≥100 MPa 的閥門。

    1.2.2 按介質溫度分類

    （1）高溫閥用于介質工作溫度 t ＞ 450 ℃ 的閥門。

    （2）中溫閥用于介質工作溫度 120 ℃ 的閥門。

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

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

    （5）超低溫閥用于介質工作溫度 t ＜ -100 ℃ 的閥門。

    1.2.3 按閥體材料分類

    （1）非金屬材料閥門：如陶瓷閥門、玻璃鋼閥門、塑料閥門。

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

    （3）金屬閥體襯里閥門：如襯鉛閥門、襯塑料閥門、襯搪瓷閥門。

    1.3 通用分類法

    這種分類方法既按原理、作用劃分又按結構劃分，是目前國際、國內最常用的分類方法。一般分為閘閥、截止閥、節流閥、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、調節閥、底閥、過濾器、排污閥等。

    2 閥門的特性

    2.1 使用特性

    它確定了閥門的主要使用性能和使用范圍。屬于閥門使用特性的有：閥門類別（閉路閥門、調節閥門、安全閥門等）；產品類型（閘閥、截止閥、蝶閥、球閥等）；閥門主要零件（閥體、閥蓋、閥桿、閥瓣、密封面的材料）；閥門傳動方式等。

    2.2 結構特性

    它確定了閥門的安裝、維修、保養等方法的一些結構特性。屬于結構特性的有：閥門的結構長度和總體高度、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（鑲圈、螺紋圈、堆焊、噴焊、閥體本體）；閥桿結構形式（旋轉桿、升降桿）等。

    3 選擇閥門的步驟和依據

    3.1 選擇閥門的步驟

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

    （2）確定與閥門連接管道的公稱通徑和連接方式：法蘭、螺紋、焊接等。

    （3）確定操作閥門的方式：手動、電動、電磁、氣動或液動、電氣聯動或電液聯動等。

    （4）根據管線輸送的介質、工作壓力、工作溫度確定所選閥門的殼體和內件的材料：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）選擇閥門的種類：閉路閥門、調節閥門、安全閥門等。

    （6）確定閥門的形式：閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、節流閥、安全閥、減壓閥、蒸汽疏水閥等。

    （7）確定閥門的參數：對于自動閥門，根據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）確定所選用閥門的幾何參數：結構長度、法蘭連接形式及尺寸、開啟和關閉后閥門高度方向的尺寸、連接的螺栓孔尺寸和數量、整個閥門外形尺寸等。

    （9）利用現有的資料：閥門產品目錄、閥門產品樣本等選擇適當的閥門產品。

    3.2 選擇閥門的依據

    （1）所選用閥門的用途、使用工況條件和操縱控制方式。例如泵房水泵出口閥門的選擇，首先需滿足水泵能閉閥啟動及停止以減小啟動電流及停機時對水泵的沖擊；其次需配備止回閥門，在水泵機組意外停機時能迅速關閉閥門以防止水泵長時間反轉；第三，需配備消除水錘的閥門以保障水泵機組運行安全。理解了所選閥門的用途后，還需了解安裝現場及使用條件方能正確選擇閥門。如選擇電動蝶閥＋微阻緩閉式止回閥，電動蝶閥可滿足閉閥啟動及停機。微阻緩閉式止回閥用于防止水泵反轉及水錘，由于結構相對簡單故障率較低，但安裝長度較長、水阻較大，適合有較大安裝空間，對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滿足水泵出口閥門必需的三項功能，且安裝長度可以很小，水阻比較小，但由于結構復雜，需一套高壓液壓系統，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組的場合；水泵出口也可選擇多功能水泵控制閥，其安裝長度小于電動蝶閥＋微阻緩閉式止回閥，不用電動或液壓系統空置，結構最為簡單，故障率很低，且水錘消除效果最好，但水阻最高，適合水錘比較嚴重或無人值守泵站使用。

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

    （3）對閥門流體特性的要求：流阻、排放能力、流量特性、密封等級等。

    （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）對閥門產品的可靠性、使用壽命和電動裝置的防爆性能等附加要求。在選定參數時應注意：如果閥門要用于控制目的，必須確定如下額外參數：操作方法、最大和最小流量要求、正常流動的壓力降、關閉時的壓力降、閥門的最大和最小進口壓力。

    根據上述選擇閥門的依據和步驟，在合理、正確地選擇閥門時還必須對各種類型閥門的內部結構進行詳細了解，以便能對優先選用的閥門作出正確的選擇。

管道的最終控制是閥門。閥門啟閉件控制著介質在管道內的流束方式，閥門流道的形狀使閥門具備一定的流量特性，在選擇管道系統最適合安裝的閥門時必須考慮到這一點。

    4 選擇閥門必須遵循的原則

    4.1 截止和開放介質用的閥門

    流道為直通式的閥門，常用的有蝶閥、閘閥等，其流阻較小，通常選擇作為截止和開放介質用的閥門。而向下閉合式閥門（截止閥、柱塞閥）由于其流道曲折，流阻比其他閥門高，故較少選用。在允許有較高流阻的場合，如輸送的介質為氣體的場合可選用向下閉合式閥門。在選用蝶閥時，當輸送的介質有較多雜質時，如輸送原水或污水時，應選用臥式蝶閥，因為其閥軸為水平方向，流道底部不易堆積雜物及水垢，利于保護閥板密封圈。選用閘閥也應盡量選擇閥門流道底部無凹槽的品種以避免由于槽中雜物堆積造成閥門泄漏。

    4.2 控制流量用的閥門

    通常選擇易于調節流量的閥門作為控制流量用。向下閉合式閥門（如截止閥）適于這一用途，因為它的閥座尺寸與關閉件的行程之間成正比關系。旋轉式閥門（旋轉塞閥、蝶閥、球閥）和撓曲閥體式閥門（夾緊閥、隔膜閥）也可用于節流控制，但通常只能在有限的閥門口徑范圍內適用。閘閥是以圓盤形閘板對圓形閥座口做橫切運動，它只有在接近關閉位置時，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

    根據換向分流的需要，這種閥門可有三個或更多的通道。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都選取這類閥門中的一種。但是在有些情況下，其他類型的閥門，只要把兩個或更多個閥門適當地相互連接起來，也可作換向分流用。

    4.4 帶有懸浮顆粒的介質用閥門

    當介質中帶有懸浮顆粒時，最適于采用其關閉件沿密封面的滑動帶有擦拭作用的閥門。如果關閉件對閥座的來回運動是豎直的，那么就可能夾持顆粒。因此，這種閥門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。球閥和旋塞閥在啟閉過程中對密封面均有擦拭作用，故適宜用在帶有懸浮顆粒的介質中。

    5 結語

    目前，無論在市政供水、石油化工，還是在別的行業的管道系統，閥門應用、操作頻率和服務千變萬化，要控制或杜絕哪怕是低微的泄漏，最重要、最關鍵的設備還是閥門。管道的最終控制是閥門，閥門在各個領域的服務和可靠表現是獨一無二的。