理论教育 阀门的作用及公称尺寸、压力解析

阀门的作用及公称尺寸、压力解析

时间:2023-06-01 理论教育 版权反馈
【摘要】: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,从而改变其流通面积的大小以实现其控制功能。阀门用途广泛,且作用也很大。GB/T 1047—2005规定,阀门的公称尺寸只是一个标识,由符号“DN”和数字的组合表示,公称尺寸不能代表实测的阀门口径值。公称压力的建立目的是简化阀门压力的规格数量。采用蜗杆减速器,不仅可以使蝶板具有自锁能力,使蝶板停止在任意位置上,还能改善阀门的操作性能。

阀门的作用及公称尺寸、压力解析

阀门是在流体系统中用来控制流体的方向、压力流量的装置,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。

用于流体控制的阀门品种和规格繁多,包括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,从极微小的仪表阀至通径达10m的工业管路用阀。阀门的控制可采用多种驱动方式,如手动、电动、液动、气动、蜗轮、电磁动、电磁-液动、电-液动、气-液动、直齿轮、锥齿轮驱动等;可以在压力、温度或其他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,从而改变其流通面积的大小以实现其控制功能。

阀门的分类可分为按作用和用途分类、按公称压力分类、按工作温度分类、通用分类、按材料分类等。其中,通用分类是目前国际、国内最常用的分类方法,一般分为闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀安全阀疏水阀调节阀、底阀、排污阀等。阀门用途广泛,且作用也很大。例如:在发电厂中阀门能够控制锅炉汽轮机的运转;在石油、化工生产中,阀门同样也起着控制全部生产设备和工艺流程的正常运转。

GB/T 1047—2005规定,阀门的公称尺寸只是一个标识,由符号“DN”和数字的组合表示,公称尺寸不能代表实测的阀门口径值。阀门的实际口径值由相关的各标准规定,一般实测值(单位:mm)不得小于公称尺寸数值的95%。公称尺寸分公制(符号:DN)和英制(符号:NPS),国标阀门采用公制,美标阀门采用英制。

GB/T 1048—2005规定,阀门的公称压力也是一个标识,由符号“PN”和数字的组合表示,公称压力不能应用于计算,不代表阀门的实际测量值。公称压力的建立目的是简化阀门压力的规格数量。公称压力分欧洲体系和美洲体系。中国的公称压力采用欧洲体系标准,规格如下:PN 2.5、PN 6、PN10、PN 16、PN 25、PN 40、PN 63、PN 100、PN 150、PN 260、PN 420。

图4-1所示是JB/T 308—2004《标准的阀门 型号编制方法》里各代号的顺序图。其中,压力代号用阿拉伯数字直接表示,为MPa的10倍。表4-1~表4-6分别为阀门类型代号、驱动方式代号、连接形式代号、闸阀结构形式代号、密封副材料代号及阀体材料代号。

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图4-1 阀门型号编制顺序图

例如Z961Y-100I DN150是完整的闸阀型号,其中,DN150表示阀门口径为150mm;Z961Y-100I中Z表示闸阀,9表示驱动方式是电动,6表示焊接连接,1表示楔式单闸板,Y表示硬质合金密封,100表示10MPa压力,I表示铬钼钢的阀体材质。

表4-1 阀门类型代号

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表4-2 驱动方式代号

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表4-3 连接形式代号

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表4-4 闸阀结构形式代号

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表4-5 密封副材料代号

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表4-6 阀体材料代号

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(一)蝶阀

蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘,并且围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀,在管道上主要起切断和节流作用,如图4-2所示。

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图4-2 蝶阀

a)手动中线蝶阀 b)蜗轮蝶阀 c)电动蝶阀 d)气动蝶阀 e)对夹蝶阀 f)支耳式蝶阀

蝶阀从全开到全关,启闭件转过的角度通常是小于90°,蝶阀和蝶杆本身没有自锁能力,为了蝶板的定位,要在阀杆上加装蜗杆减速器。采用蜗杆减速器,不仅可以使蝶板具有自锁能力,使蝶板停止在任意位置上,还能改善阀门的操作性能。

蝶阀具有结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省、安装尺寸小、开关迅速、90°往复回转、驱动力矩小等特点,并且,蝶板的流线形设计使流体阻力损失小,是一种节能型产品。蝶阀适用于发生炉、煤气、天然气、液化石油气、城市煤气、冷热空气、化工冶炼和发电环保等工程系统中输送各种腐蚀性、非腐蚀性流体介质的管道上,用于调节和截断介质的流动。大型高温蝶阀采用钢板焊接制造,主要用于高温介质的烟风道和煤气管道。

蝶阀按结构形式可分为偏置板式、垂直板式、斜板式和杠杆式;按密封形式可分为软密封型和硬密封型两种,软密封型蝶阀一般采用橡胶环密封,硬密封型蝶阀通常采用金属环密封;按连接形式可分为法兰连接和对夹式连接;按驱动方式可分为手动、齿轮传动、气动、液动和电动几种。

蝶阀的优点:①启闭方便迅速,省力,流体阻力小,可以经常操作。②结构简单,外形尺寸小,体积小,重量轻,适用于大口径的阀门。③可以运送泥浆,在管道口积存液体最少。④低压下,可以实现良好的密封。⑤调节性能好。⑥全开时阀座通道有效流通面积较大,流体阻力较小。⑦启闭力矩较小。由于转轴两侧蝶板受介质作用基本相等,而产生转矩的方向相反,因而启闭较省力。⑧密封面材料一般采用橡胶、塑料,故低压密封性能好。

蝶阀的缺点:①使用压力和工作温度范围小。②密封性较差。(www.daowen.com)

蝶阀型号举例

D341W-6C:D表示蝶阀,3表示蜗轮驱动方式,4表示法兰连接形式,1表示垂直轴,6表示0.6MPa公称压力,C表示阀体的材质是碳钢。

(二)闸阀

闸阀的启闭件是闸板,闸板的运动方向与流体方向垂直。闸阀只能全开和全关,不能进行调节和节流,如图4-3所示。闸板有两个密封面,最常用的闸板阀的两个密封面形成楔形,楔形角随阀门参数而异。

闸阀应用范围较广,几乎能适应各种温度下输送水、蒸汽、煤气、油类、酸类等多种介质,并适用于大流量管道。闸阀驱动方式可分为手动、气动、电动。

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图4-3 闸阀

闸阀具有流体阻力小、开闭较省力、介质流向不受限制、不扰流、不降低压力、形体简单、结构长度短、制造工艺性好、适用范围广等优点。闸阀的缺点是:密封面之间易引起冲蚀和擦伤,维修比较困难;外形尺寸较大,开启需要一定的空间,开闭时间长,结构较复杂。

闸阀型号举例

Z41T-10:Z表示闸阀,4表示法兰连接,1表示阀杆为升降明杆,刚性楔式单闸板,T表示密封面是铜合金,10表示1MPa公称压力。

Z45T-10:Z表示闸阀,4表示法兰连接,5表示阀杆为非升降式暗杆,刚性楔式单闸板,T表示密封面是铜合金,10表示1MPa公称压力。

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图4-4 截止阀

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图4-5 截止阀的结构形式

a)直通式 b)直流式 c)直角式

(三)截止阀

截止阀是化工生产中使用最广的一种截断类阀门,利用阀杆升降带动与之相连的圆形阀盘(阀头),改变阀盘与阀座间距离,从而控制阀门的启闭,如图4-4所示。截止阀非常适用于切断、调节及节流,主要用于水、蒸汽、压缩空气及各种物料的管路,可较精确地调节流量和严密地截断通道,但不能用于粘度大、易结晶的物料输送管道。

截止阀的结构形式有直通式、直流式和直角式,如图4-5所示。直通式截止阀是最常见的结构,但其产生的流体阻力最大。直流式结构的截止阀产生的流体阻力较小,多用于含固体颗粒或粘度大的流体。直角式截止阀多采用锻造而得,适用于较小通径、较高压力。

截止阀的种类按阀杆螺纹的位置分有外螺纹式、内螺纹式。截止阀按密封形式分为填料密封截止阀和波纹管密封截止阀。其中,波纹管密封截止阀采用波纹管密封的设计,完全消除了普通阀门阀杆填料密封老化快、易泄露的缺点,不但提高了能源使用效率,增加生产设备安全性,减少维修费用及频繁的维修保养,还提供了清洁安全的工作环境。

截止阀的优点:①结构简单,制造和维修比较方便。②工作行程小,启闭时间短。③密封性好,密封面间摩擦力小,寿命较长。④截止阀在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小,耐磨。⑤通常只有一个密封面,制造工艺好,便于维修。

截止阀的缺点:①产生的流体阻力大,开启和关闭时所需力较大。②不适用于带颗粒、粘度较大、易结晶的介质输送管道。③调节性能较差。

截止阀型号举例

J41B-25:J代表截止阀,4代表法兰连接形式,1代表结构形式为阀瓣非平衡式直通流道,B代表密封面为锡基轴承合金,25表示公称压力为2.5MPa。

(四)球阀

球阀是由旋塞阀演变而来的,其启闭件为一个球体,利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向,设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能,如图4-6所示。球阀在管道中一般应当水平安装。

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图4-6 球阀

球阀结构简单、密封性能好,而且在一定的公称通径范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小、驱动力矩小、操作简便、易实现快速启闭,是近十几年来发展最快的阀门品种之一。球阀可分为气动球阀、电动球阀、手动球阀。

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