閥門基礎(chǔ)知識簡介

閥門基礎(chǔ)知識簡介一．閥門簡述：首先我們講一講什么叫閥門？閥門——是流體輸送系統(tǒng)中的控制裝置，是用來控制管道內(nèi)介質(zhì)流動的具有可動機械產(chǎn)品的總稱。它具有導(dǎo)流、截流、調(diào)節(jié)、控制流向、分流或卸壓等功能。閥門在石油、天然氣、礦山開采；在石油煉制和石油、天然氣管道輸送系統(tǒng)中；在化肥、化工生產(chǎn)、醫(yī)藥和食品（包括香煙）生產(chǎn)系統(tǒng)中；在火電、水電和核電的電力生產(chǎn)系統(tǒng)中；在冶金生產(chǎn)系統(tǒng)中；在城市和工業(yè)企業(yè)的給排水、供熱和供氣系統(tǒng)中；在農(nóng)田灌溉系統(tǒng)中；在船舶、車輛、飛機以及各種運動機械的流體系統(tǒng)中以及在國防和航天系統(tǒng)中都大量地使用閥門。因此，閥門是人類走向現(xiàn)代化不可缺少的重要機械產(chǎn)品。我國是在1958年正式生產(chǎn)鑄鋼高中壓閥門的，在近半個世紀(jì),我國閥門行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。我國目前除了少數(shù)特殊閥門需要進口外,其余的都能自己生產(chǎn),并且大量出口。我們常用的閥門主要有以下幾種：1?閘閥：閘閥是啟閉件（閘板）由閥桿帶動，沿閥座密封面和導(dǎo)軌作升降運動的閥門。它主要有：閥體、閥蓋、閘板、閥桿、填料、墊片和手輪等。閘閥是各種類型閥門中應(yīng)用最多、最廣泛的閥門。閘閥又分楔式閘閥和平板閘閥。楔式閘閥是閘閥中應(yīng)用最廣泛的閘閥，可用于高溫、高壓、低溫、大口徑等工況。平板閘閥主要用于輸送天然氣、原油、成品油及高溫中低壓大口徑閥門中。所謂楔式閘閥是指閘板為楔式（上厚下?。?，楔式閘閥根據(jù)美國API-6D和API-600標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡口徑DNW40mm,用剛性單閘板（Z41或Z61）;凡口徑DN±50mm時，應(yīng)采用于彈性閘板（Z40或Z60）,所謂彈性閘板是指閘板是由中心部位連接在一體的而閘板是由中間有彈性槽的兩片構(gòu)成的。彈性閘板在介質(zhì)壓力的作用下可以隨著介質(zhì)壓力的增高而漲開；而隨著介質(zhì)壓力的降低而收縮;也會隨著介質(zhì)溫度的增高而膨脹.而隨著介質(zhì)溫度的降低而收縮。因此閥門密封可靠。需要指出的是：所有的閘閥（除了特制專用的外）均不允許用于作調(diào)節(jié)介質(zhì)流量用，因此,在開啟時必須將閘板全部提升到通道上方。2?截止閥：截止閥啟閉件（閥瓣）由閥桿帶動，沿閥座的密封面的軸線作升降運動的閥門。它主要有：閥體、閥蓋、閥瓣、閥桿、填料、墊片和手輪等。截止閥按閥桿與閥體間的角度又分為T型（90°--J41或J11;J61等）及Y型（45°--J45等）。截止閥的優(yōu)點是：閥瓣與閥體的密封面一脫離就沒有摩擦，因而，適用于輸送氧氣等危險介質(zhì)。其缺點是：開啟和關(guān)閉時閥門的扭矩大，因此，閥桿比閘閥的要粗，閥門口徑不宜過大。截止閥的閥瓣若為錐形閥座為錐形時，根據(jù)開啟時高度的不同而可起到調(diào)節(jié)介質(zhì)流量的效果，因此，帶節(jié)流錐的閥瓣的截止閥稱為節(jié)流閥。截止閥是啟閉件（閥瓣）由閥桿帶動，沿閥座密封面的軸線作升降運動的閥門。截止閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征,分為：“Y型截止閥”、“角式截止閥”及“T型截止閥”等?！癥型截止閥”又名“直流式截止閥”，它是閥座和閥瓣與閥體間成45°夾角的鑄鋼截止閥,其形狀像倒躺的英文字母“Y”，故稱其為“Y型截止閥”它多用于介質(zhì)為粘稠的或要求流阻小的工況中，如化肥和化工廠熔融尿素的保溫夾套“Y型截止閥”等，這類截止閥通徑一般在DN200mm以下。其介質(zhì)流向為從閥瓣下方進入,當(dāng)閥瓣開啟后介質(zhì)幾乎沿著閥門通道的水平線方向出，所以它是“直流式”?！敖鞘浇刂归y”是閥體進口端與出口端成90°夾角的鍛鋼高壓截止閥。它多用于高壓（PN±22.0MPa）或超高壓（PN^lOO.OMPa）工況中，這類截止閥通徑一般都較?。≒N三22.0MPa） （DN15?150mm）；（PN三100.0MPa）（DN3?80mm）。介質(zhì)流向為從閥瓣下方進入上方后經(jīng)過90°流出，所以它是（直）“角式”?！癟型截止閥”又名“直通式截止閥”。它是閥座和閥瓣垂直于閥體通道的水平中心線（該截止閥流道形狀是呈倒“S”曲線），像倒寫的英文字母“T”字的鑄鋼截止閥，故稱之為“T型截止閥”，這是在各類截止閥中應(yīng)用最廣泛的一種截止閥?！癟型截止閥”介質(zhì)有兩種流向型式:一是從閥瓣下方進入而后從閥瓣上方流出，即常說的“低進高出”；二是介質(zhì)從閥瓣上方進入而后從閥瓣下方流出，即常說的“高進低出”，因為介質(zhì)流進（或流出）是“垂直”于閥體通道的，所以稱它是“直通式”。在GB12235《通用閥門法蘭連接鋼制截止閥和升降式止回閥》標(biāo)準(zhǔn)中，未對國標(biāo)鋼制截止閥的介質(zhì)流向做出規(guī)定。在磅級閥門中，美國石油學(xué)會的“主要標(biāo)準(zhǔn)”:API-6D《管道閥門》標(biāo)準(zhǔn)中只包含有閘閥、止回閥、球閥和旋塞閥這四大類，因此，API-6D產(chǎn)品中不包括截止閥。在國際上磅級截止閥是執(zhí)行英國的國家標(biāo)準(zhǔn)BS1873《石油、石化及相關(guān)工業(yè)用法蘭端和對焊端鋼制截止閥和截止止回閥》標(biāo)準(zhǔn)。在BS1873《石油、石化及相關(guān)工業(yè)用法蘭端和對焊端鋼制截止閥和截止止回閥》標(biāo)準(zhǔn)的“13.6條”中寫道：“…閥桿和閥瓣應(yīng)設(shè)計成能夠承受關(guān)閉著的閥門閥瓣下方的滿載壓力;在截止閥的情況下，是承受開啟著的閥門閥瓣上方的滿載壓力?！边@段話的意思是說:截止閥的介質(zhì)是從截止閥的閥瓣下方進入而從閥瓣上方流出的。即常說的介質(zhì)流向是“低進高出”。因為“T型截止閥”的介質(zhì)是從閥座中流進、流出的，關(guān)閉閥門是用閥瓣強行“蓋住”閥座后才能實現(xiàn)。對于小口徑的“T型截止閥”來說，用閥瓣強行“蓋住”從閥座中“冒”出來的高速流動的介質(zhì)是可以實現(xiàn)的。因此，小口徑的“T型截止閥”的介質(zhì)流向多為從截止閥的閥瓣下方進入而后從閥門閥瓣上方流出，即通常所說的介質(zhì)為“低進高出”流向。截止閥不同于閘閥，閘閥是啟閉件（閘板）由閥桿帶動，沿閥座密封面和導(dǎo)軌作升降運動的閥門。截止閥是啟閉件沿閥瓣軸心由閥桿帶動作升降運動的閥門。因此，除了大口徑截止閥在閥腔中設(shè)計有閥瓣的“導(dǎo)向筋”外，一般口徑的截止閥在開啟和關(guān)閉時閥瓣是在沒有任何“依靠”的條件下運動的。而且截止閥的關(guān)閉或開啟是由作用于閥桿上的閥瓣克服介質(zhì)正面（或背面）的動壓力和靜壓力來實現(xiàn)的。因而截止閥關(guān)閉和開啟時要比同壓力級同等公稱通徑的閘閥費勁。所以，同壓力級同等公稱通徑的截止閥的閥桿受力要比閘閥大得多。以CL600LBDN200閘閥和CL600LBDN200截止閥為例:CL600LBDN200閘閥的閥桿扭矩為1000N.M;CL600LBDN200截止閥的閥桿扭矩為1800N.M。二者扭矩比例為1:1.8。因而同壓力級同等公稱通徑的截止閥的閥桿要比閘閥的閥桿直徑粗，如:API600《石油和天然氣工業(yè)用螺栓連接閥蓋的鋼制閘閥》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:CL600LBDN200閘閥的閥桿“最小直徑”為40.77mm;BS1873標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:CL600LBDN200截止閥的閥桿“最小直徑”為:44.4mm。因此，中、大口徑的“T型截止閥”如果介質(zhì)流向是“低進高出”，則關(guān)閉閥門時是要“蓋住”從閥座中央“噴井”出來的高速流動的介質(zhì)，是一件很困難的事情，不但閥門的關(guān)閉速度緩慢，而且此時閥桿受力最大甚至?xí)斐砷y桿彎曲變形。所以，不分“T型截止閥”閥門口徑的大小，籠統(tǒng)地規(guī)定“T型截止閥”介質(zhì)應(yīng)實行“低進高出”流向是不科學(xué)的。在上世紀(jì)七十年代初蘭州高壓閥門有限公司（原蘭州高壓閥門廠），就做出了如下的規(guī)定：凡是“T型截止閥”公稱壓力PN1.6~4.0MPa（或CL150?300LB）,公稱通徑±150mm;凡是“T型截止閥”公稱壓力PN±6.4MPa（或CL2400LB）,公稱通徑±100mm。其介質(zhì)流向都采用:從截止閥的閥座和閥瓣上方進入,從閥座和閥瓣下方流出的流向,即通常所說的：介質(zhì)為“高進低出”流向。并在閥體上的明顯部位鑄造出閥門的介質(zhì)流向箭頭?！癟型截止閥”介質(zhì)采用“高進低出”流向，如上所述:是指介質(zhì)從閥座上方流入,從閥座下方流出?！癟型截止閥”介質(zhì)采用“高進低出”流向，較好地解決了關(guān)閉截止閥時的難點,因為在關(guān)閉閥門時,有介質(zhì)的力量作用于閥瓣上方,因而有助于閥門的快速、平穩(wěn)地關(guān)閉；同時極大地改善了閥門關(guān)閉過程中及關(guān)閉后截止閥閥桿的受力狀況;有利于工人安全地操作閥門。以CL600LBDN200截止閥為例，如果介質(zhì)流向為“低進高出”，僅以靜壓力來說（介質(zhì)流動時的動壓力也是不可忽視的）,要關(guān)閉該截止閥,由閥桿帶動的閥瓣必須嚴(yán)密地“蓋住”31.4MPa的壓力才能將閥門關(guān)住;如果介質(zhì)為“高進低出”流向,則情況完全不一樣了，它有介質(zhì)流“給予”閥瓣的31.4MPa的靜壓力“幫助”關(guān)閉閥門。這一比較使人們清楚地看出了中、大口徑截止閥介質(zhì)為什么要采用“高進低出”流向的道理和介質(zhì)采用“高進低出”流向不言而喻的優(yōu)越性。當(dāng)然“T型截止閥”介質(zhì)“高進低出”流向也有兩個缺點，缺點一是:閥門關(guān)閉后填料處于介質(zhì)的作用下。但對于目前閥門用的柔性石墨不銹鋼絲編織填料的質(zhì)量來說這不是問題。缺點二是:閥門開啟時較費力，我們對閥門通徑在DN100~200截止閥采用“內(nèi)旁通”結(jié)構(gòu);大口徑截止閥我們采用加“外旁通”閥門，就順利地克服這個缺點。因此，中、大口徑的“T型截止閥”介質(zhì)采用“高進低出”的流向是科學(xué)的。而且，我們的作法幾十年來廣泛地得到了國內(nèi)外用戶的認(rèn)可?？傊?，小口徑的“T型截止閥”的介質(zhì)通常采用“低進高出”流向，即介質(zhì)從截止閥的閥瓣下方進入而從閥門閥瓣上方流出的。凡是公稱壓力PN1.6~4.0MPa（或CL150?300LB）公稱通徑150mm;凡是公稱壓力PN±6.4MPa（或CL2400LB）公稱通徑100mm的“T型截止閥”，介質(zhì)實行“高進低出”流向比“低進高出”優(yōu)越；其介質(zhì)實行“高進低出”流向是科學(xué)的。3?球閥：球閥是啟閉件（球體）繞垂直于通道的軸線可作90°回轉(zhuǎn)的閥門。它主要有：閥體（閥體根據(jù)球閥結(jié)構(gòu)的不同，其中有一件式（僅用于小口徑）；兩片式分為左、右閥體；三片式分為主閥體和左、右兩片副閥體）、球體、閥桿、填料、墊片和手柄等。球閥由于啟閉時作90°回轉(zhuǎn)，因此它開關(guān)迅速，又球體在旋轉(zhuǎn)時與閥座間有自清掃功能；雙重閥座（金屬閥座上鑲嵌聚四氟乙烯軟密封閥座）還具有防火功能等。因此，球閥近年來得到了廣泛的應(yīng)用，它廣泛用于輸送天然氣、油品、氧氣、化工生產(chǎn)灰漿系統(tǒng)及其它要求快速啟閉時等工況中。球閥根據(jù)用于工作溫度的不同，分為軟密封（聚四氟乙烯，對位聚苯）和硬密封（金屬密封）。軟密封球閥主要用于常溫等工況中；硬密封球閥主要用于高溫、高壓和耐磨損等工況。球閥又根據(jù)球體是否有固定軸，又分為浮動球閥和固定球閥，浮動球閥是單向密封，主要用于中低壓小口徑時。球閥還有三通球閥，它是用來切換介質(zhì)流向的。近年來又發(fā)展有用于排渣的“弓形半球閥”。4?蝶閥：蝶閥是啟閉件（蝶板）繞固定軸作90°旋轉(zhuǎn)的閥門。它主要有閥體、蝶板、軸及手柄等。蝶閥由于結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、開關(guān)迅速而廣泛用于輸送水、蒸汽等中低壓大口徑管道上。蝶閥根據(jù)用于介質(zhì)溫度的不同，又分為軟密封（橡膠、聚四氟乙烯）和金屬硬密封。蝶閥通過調(diào)整蝶板的角度，可以起到調(diào)節(jié)介質(zhì)流量的作用。近年來開發(fā)的三偏心金屬硬密封蝶閥是蝶閥設(shè)計上的一項重大革命。三偏心金屬硬密封蝶閥是：在蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計時將閥門的軸心偏離密封面一個偏心c,形成第一個偏心;同時軸又偏離管道的中心形成第二個偏心h;三偏心又在上述雙偏心的基礎(chǔ)上，增加了第三個偏心，即錐面密封座中心線傾斜于通道中心線e角，這一結(jié)構(gòu)形式既實現(xiàn)了凸輪效應(yīng),又消除了閥門啟閉過程中密封圈與閥座間大約20°的摩擦和摩損,因而大大地提高了閥門的使用壽命及密封的可靠性。它使蝶閥有了更廣泛的市場。特別是在中低壓大口徑,在用于輸送水和蒸汽時鋼制蝶閥大量地起代閘閥。5?止回閥：止回閥是啟閉件（閥瓣）借介質(zhì)的作用力，自動地阻止介質(zhì)逆流的閥門。是保護水泵、風(fēng)機和管路的重要的裝置。它主要有閥體、閥蓋、閥瓣等。止回閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同又分為：旋啟式止回閥、升降式止回閥、立式止回閥、多瓣式止回閥及緩閉式止回閥等。多瓣式止回閥及緩閉式止回閥多為大口徑止回閥,它可以防止大口徑止回閥在快速關(guān)閉時,將閥座打壞或把閥瓣撞擊破裂。我公司開發(fā)的緩閉式止回閥不需要外加任何控制系統(tǒng),它利用自身的平衡重錘和液壓阻尼缸先快速關(guān)閉到剩下5°時慢關(guān)。其設(shè)計十分科學(xué)合理，是我公司的專利產(chǎn)品。6?旋塞閥：旋塞閥是啟閉件（塞子）繞其軸線作90°旋轉(zhuǎn)的閥門。它主要有：閥體、旋塞、閥蓋和手柄等。旋塞閥中的軟密封是通過塞子的園錐面與襯套、襯套的園錐面與閥體內(nèi)腔錐面進行嚴(yán)密的密封的，因此，旋塞閥是加工工藝要求最高的,密封是最可靠的閥門。所以，它多用于輸送強腐蝕性介質(zhì)，如氫氟酸、氯氣、熔融尿素等。旋塞閥還有三通旋塞閥，它是用來切換介質(zhì)流向的我廠在上世紀(jì)七十年代開發(fā)了用于蘭化乙烯砂子爐輸送高溫重油和砂子的工作溫度為580°C的提升式高溫硬密封旋塞。7?安全閥：安全閥是一種自動閥門，它不借助任何外力,而是利用介質(zhì)本身的力來排出額定數(shù)量的流體,以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過預(yù)定的安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后,閥門再次關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。因此，安全閥是保護管道安全的重要裝置。8?疏水閥（疏水器）：疏水閥是用于輸送蒸汽管道中,自動排放冷凝水并阻止蒸汽泄漏的自控閥門。9?減壓閥：減壓閥是通過啟閉件的節(jié)流，將介質(zhì)的壓力降低,并利用本身介質(zhì)的能量,使閥后的壓力自動滿足預(yù)定要求的閥門。二．閥門其它幾種常用的分類：閥門其它常見的分類的方式大致有以下幾大類：1?按閥門的用途和作用分類：截斷閥類：主要用于截斷或接通介質(zhì)流,它包括閘閥、截止閥、球閥、旋塞閥、蝶閥等。調(diào)節(jié)閥類：主要用于調(diào)節(jié)介質(zhì)流量、壓力等,它包括：調(diào)節(jié)蝶閥、節(jié)流閥、減壓閥等。止回閥類：是用于阻止介質(zhì)倒流的閥門,它包括各種結(jié)構(gòu)的止回閥門。分流閥類：是用于分配,分離或混合介質(zhì)的閥門，它包括各種結(jié)構(gòu)的分配閥和疏水閥。1.5.安全閥類：是用于超壓保護的閥門，它包括各種結(jié)構(gòu)的安全閥等。按壓力分類：真空閥：凡工作壓力低于1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的閥門；低壓閥：公稱壓力PNW1.6MPa或ClassW150LB的閥門中壓閥：公稱壓力PN2.5MPa?6.4MPa或Class150LB?400LB的閥門高壓閥：公稱壓力PNIO.OMPa?80.0MPa或Class600LB?4500LB的閥門超高壓閥：公稱壓力±100.0MPa的閥門，目前國內(nèi)僅我廠生產(chǎn)lOO.OMPa?600.0MPa的超高壓閥門按閥體材料分類：按閥體材料分類,主要有：非金屬閥門：主要有陶瓷閥、塑料閥等；3.2金屬閥：主要有銅合金閥、鋁合金閥、鑄鐵閥（包括灰鑄鐵，球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵閥）、碳鋼閥、合金鋼閥、不銹鋼閥（包括低碳級不銹鋼304,316等和超低碳級不銹鋼304L,316L等）;鈦閥;鎳基耐熱耐蝕合金（包括Monel;CZ-100;Inconel及哈氏合金B(yǎng);哈氏合金C等）。4?按閥門的工作溫度分類：我本人對閥門的工作溫度分類提出了如下建議,此建議先后在《閥門》雜志2003年第6期和在《閥門》雜志2004年第5期上刊登發(fā)表了。簡要介紹如下：-254°C?-101°C,為“超低溫閥門”；-100°C?-30°C,為“低溫閥門”；-29C?200°C,為“常溫閥門”；>200C?325C,為“中溫閥門”;>325°C?425°C,為“亞高溫閥門”；4.6>425°C?550°C,為“高溫I級閥門”，簡稱級；>550°C?650°C,為“高溫II級閥門”，簡稱P：級；>650°C?730°C,為“高溫III級閥門”，簡稱P：級;>730°C?816°C,為“高溫W級閥門”，簡稱P：級；>816°C為“高溫V級閥門”，簡稱P級。"我們把閥門的工作溫度分為了以上10級，有了這樣明確的分級為閥門的設(shè)計、制造選擇材料提供了科學(xué)的根據(jù)。三．閥門主體材料及工作溫度：鑄鐵閥門：由于鑄鐵導(dǎo)熱性差又屬脆性材料，因此，鑄鐵閥門除在大型供水管道中使用外，在石化行業(yè)已較少使用。國家已明令禁止家用水龍頭用鑄鐵閥門。碳鋼閥門：碳鋼閥門:包括鑄造碳鋼ASTMA216WCB和鍛造碳鋼ASTMA105，其工作溫度為：-29C?425C。低溫閥門：低溫閥門材料品種較多,例如有LCB;LCC;LF2;LF3和銅合金、鋁合金及奧氏體不銹鋼CF8;CF3;CF8M;CF3M;304;304L;316;316L等。但在實際生產(chǎn)中考慮到生產(chǎn)時冶煉爐次的安排和熱處理的成本和安全可靠性及交貨期等因素,我們主要用奧氏體不銹鋼CF8;CF8M等。其中CF8、CF8M工作溫度可用于-196°C；CF3M可用于-254°C。不銹耐蝕鋼閥門不銹耐蝕鋼是指用于各種腐蝕性的酸中的閥門，在閥門生產(chǎn)中把腐蝕性的酸分為3大類：第1類是氧化性的酸,以硝酸(HNO3)作代表,用于該類酸的不銹耐蝕鋼是CF8;CF3;304;304L。第2類是還原性的酸，以醋酸(CH3COOH)為代表，用于該類酸的不銹耐蝕鋼是CF8M;CF3;316;316L。第3類是鹵族元素的酸，以氫氟酸(HF)為代表，用于該類酸只能是鎳基耐蝕合金蒙乃爾合金(ASTMA494M35-1;Monel400;MonelK500)等.用于耐蝕不銹鋼閥門的不銹鋼要求含碳量盡可能地低,其工作溫度為W200°C。不銹耐熱鋼閥門：不銹鋼是極優(yōu)異的材料，它不僅可用于低溫閥門和耐酸鋼閥門，還可用于耐熱鋼閥門。但用于耐熱鋼時其含碳量盡可能的提高，低碳級的不銹鋼不能用于高溫閥