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【天津市一標(biāo)閥門(mén)廠】閥門(mén)挑選綱要
發(fā)布時(shí)間：2016年07月21日 作者：admin 點(diǎn)擊次數(shù)：次
為儀表系統(tǒng)挑選閥門(mén)時(shí)，您所面對(duì)的選擇可能令人眼花繚亂。簡(jiǎn)單舉幾個(gè)例子，可能有球閥、隔膜閥和波紋管閥、止回閥、流量限制閥（減壓閥）、精密計(jì)量閥、閘閥、多口閥（多路閥）、針閥、旋塞閥、減壓閥、升降旋塞閥和安全閥。此外，每種閥門(mén)都具有許多種規(guī)格、構(gòu)造、構(gòu)件材質(zhì)和執(zhí)行模式。為了做出最佳的選擇，在挑選閥門(mén)前問(wèn)一問(wèn)這個(gè)問(wèn)題絕對(duì)是大有裨益的：我需要閥門(mén)為我做些什么？
大多數(shù)閥門(mén)能夠?qū)崿F(xiàn)以下五大主要功能中的一種：開(kāi)/關(guān)，流體控制，定向流通，過(guò)壓保護(hù)和流量限制（減壓）。確保閥門(mén)的種類(lèi)與所需功能相匹配是閥門(mén)挑選程序中最關(guān)鍵的一步。在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)看到同一種閥門(mén)被派上多種用場(chǎng)不足為奇，例如將球閥用來(lái)節(jié)流。有些情況下，應(yīng)用場(chǎng)合與閥門(mén)不相匹配而導(dǎo)致的后果可能是災(zāi)難性的，比如說(shuō)將球閥應(yīng)用在高壓氧氣環(huán)境中。在意外遭遇火種時(shí)，閥門(mén)快速開(kāi)啟時(shí)逃逸的氧氣很可能引發(fā)氧氣火災(zāi)。
下文將講述幾種基本的閥門(mén)類(lèi)型，并介紹其工作原理、功能，以及從中挑選時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。
開(kāi)/關(guān)閥
開(kāi)/關(guān)控制是最基本的閥門(mén)功能。此種閥門(mén)可以管斷和開(kāi)通流體的通路。最常見(jiàn)的開(kāi)/關(guān)閥有球閥、閘閥、隔膜閥和波紋管閥。
也許所有閥門(mén)中最常見(jiàn)的球閥就是為開(kāi)/關(guān)控制功能而設(shè)計(jì)的。90o轉(zhuǎn)角執(zhí)行器可以將金屬球體在直通式流路中定位，從而實(shí)現(xiàn)流體的流通或關(guān)斷。球體的中心位置上有一個(gè)大口徑的通孔。當(dāng)通孔與流路排成一條線時(shí)流體便可以通過(guò)。當(dāng)通孔與流路成90度直角時(shí)則阻斷了流路。如果您要找一種能夠迅速關(guān)斷的大流量閥門(mén)，那么球閥就是很好的選擇�？刂瓢咽值奈恢媚軌蛞荒苛巳坏靥崾鹃y門(mén)是開(kāi)啟還是關(guān)閉著的。而且出于安全考慮，球閥很容易加以鎖定并配上標(biāo)簽。應(yīng)用最為普遍而且最經(jīng)濟(jì)的球閥規(guī)格是1/4英寸到2英寸之間（6-50毫米）。
由于最常用的應(yīng)用領(lǐng)域是流程控制而非儀表系統(tǒng)，閘閥一般被用作開(kāi)/關(guān)控制，尤其是在大于2英寸的管線上。作為工藝儀表，它們也經(jīng)常被用作離開(kāi)工藝管道之后的第一道閥門(mén)，通常會(huì)采用雙關(guān)雙泄放結(jié)構(gòu)。在最老式的開(kāi)/關(guān)閥中，這種閥門(mén)最典型的用途范圍是一般的工業(yè)領(lǐng)域，例如大型工藝管線或傳輸管。有些管道的口徑甚至大于100英寸（2540毫米）。通過(guò)把手的多圈轉(zhuǎn)動(dòng)，密封機(jī)構(gòu)在直通式的流路中實(shí)現(xiàn)上升或下降。關(guān)斷的過(guò)程是漸進(jìn)的。
閥桿周?chē)谋P(pán)根可以防止系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)從閥桿接觸閥體的部位逸散至大氣中。采用金屬—金屬密封的閥門(mén)被稱(chēng)為無(wú)盤(pán)根閥門(mén)，因?yàn)樗鼈儧](méi)有軟性填密料，例如其它閥門(mén)通常會(huì)有的位于閥桿周?chē)囊r墊和O型圈等。閥桿是圓柱體部件，它將把手（或執(zhí)行器）和閥門(mén)內(nèi)部部件連接在一起并執(zhí)行關(guān)斷、流體控制和流向控制功能。通常閥桿的動(dòng)作模式是轉(zhuǎn)動(dòng)和/或上下運(yùn)動(dòng)。
所有的閥桿密封或盤(pán)根都會(huì)磨損，而磨損會(huì)導(dǎo)致泄漏。帶有盤(pán)根的閥門(mén)必須定期進(jìn)行維護(hù)或更換，盡管有些類(lèi)型的盤(pán)根比其它類(lèi)型的密封性能更好，而且更耐用，例如雙片式雪佛龍（Chevron）設(shè)計(jì)。
與帶有盤(pán)根的閥門(mén)相反，隔膜閥沒(méi)有盤(pán)根，而且可以實(shí)現(xiàn)迅速關(guān)斷，并具有精準(zhǔn)的執(zhí)行速度。有些情況下，它們還能實(shí)現(xiàn)工藝流體的恒定供給。隔膜閥最典型的用途是高純度生物制藥領(lǐng)域和半導(dǎo)體行業(yè)。在所有的閥門(mén)種類(lèi)中，隔膜閥的工作循環(huán)壽命最長(zhǎng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)了精心的設(shè)計(jì)。每個(gè)閥門(mén)內(nèi)部都有一層金屬或塑料材質(zhì)的薄膜，可以向上或向下彈性扭曲，從而對(duì)入口端實(shí)施密封。這種堅(jiān)固的閥門(mén)通常尺寸很小——都小于2英寸（50毫米）——但具有相對(duì)最大的孔徑——或內(nèi)部通道。
和隔膜閥一樣，波紋管閥也沒(méi)有盤(pán)根。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)閥門(mén)與外界之間的密封至關(guān)緊要，而且維護(hù)工作受到限制時(shí)，波紋管閥就成了極佳選擇。這種閥門(mén)經(jīng)常被指定用于核電站的安全殼。一個(gè)焊接的密封將貯有介質(zhì)的閥體下半部分與上半部分隔離開(kāi)來(lái)。閥桿被徹底地包覆在金屬波紋管內(nèi)，并且可以在不旋轉(zhuǎn)的情況下升降，保持對(duì)閥體入口的密封。
人們都說(shuō)波紋管閥和隔膜閥的流路和截止閥的相類(lèi)似。在截止閥中，流體不會(huì)像在球閥中那樣沿著水準(zhǔn)面循直線直接通過(guò)閥門(mén)。流路是從閥座下端進(jìn)入閥門(mén)，再?gòu)拈y座上方延伸到閥門(mén)外部。在孔徑相同的情況下，截止閥的流量比直通式流路閥門(mén)的流量小。
↑圖1. 球閥是用于開(kāi)-關(guān)控制的理想選擇。90o轉(zhuǎn)角執(zhí)行器可以將金屬球體在直通式流路中定位，從而實(shí)現(xiàn)流體的流通或關(guān)斷。
↑圖2. 隔膜閥能實(shí)現(xiàn)迅速的關(guān)斷，并具有精確的執(zhí)行速度。在所有種類(lèi)的閥門(mén)中，隔膜閥的工作循環(huán)壽命最長(zhǎng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)了精心的設(shè)計(jì)。
流量控制閥
通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)流量控制閥上的把手，操作員可以提高或降低流量。他可以調(diào)整閥門(mén)，使流速達(dá)到需要的大小，隨后閥門(mén)就能可靠地鎖定這一流速。一些節(jié)流閥還有非�？煽康年P(guān)斷功能，但是將閥門(mén)從全開(kāi)狀態(tài)調(diào)整到全關(guān)需要將把手轉(zhuǎn)動(dòng)許多圈。
最普通的流量控制閥可以分為針閥、精密計(jì)量閥、90o轉(zhuǎn)角旋塞閥以及升降旋塞閥。針閥具有極佳的流體控制性能，而且視其具體的設(shè)計(jì)，還能實(shí)現(xiàn)密閉關(guān)斷。針閥的閥桿較長(zhǎng)，而且閥桿端頭具有精心設(shè)計(jì)的幾何外形（例如V型或針型），能夠精確地楔入閥門(mén)入口上方的閥座。閥桿上有精密螺紋，從而確保了精確的流體控制。閥桿盤(pán)根則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外界的密封。有些針閥會(huì)采用金屬-金屬閥座密封；通常，針閥是應(yīng)用于高溫工況的很好選擇。而流速則正如前文中所說(shuō)，會(huì)受到限制，因?yàn)樗牧髀奉?lèi)似于截止閥。針閥是質(zhì)量較輕、粘度較低的流體的理想選擇。
如果需要最精密的流體控制性能，就可以考慮精密計(jì)量閥，它們最常見(jiàn)于實(shí)驗(yàn)裝置中。精密計(jì)量閥是針閥的一種，閥桿細(xì)長(zhǎng)，可以深入到一個(gè)狹長(zhǎng)的孔內(nèi)。這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)成了典型的截止閥模式，是實(shí)現(xiàn)流體精確分階定量的理想選擇。有些精密計(jì)量閥沒(méi)有設(shè)計(jì)關(guān)斷功能。
90o轉(zhuǎn)角旋塞閥是一種通用閥門(mén)，價(jià)格比較經(jīng)濟(jì)。其原理是由90o轉(zhuǎn)角執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)圓柱形旋塞，旋塞位于直通式流路中。旋塞上還有一個(gè)孔供流體通過(guò)。旋塞閥的用途除了關(guān)斷以外，通常還可以在低壓工況下節(jié)流。
另一種旋塞閥被稱(chēng)作升降旋塞閥。和針閥相類(lèi)似，一端呈錐形的旋塞下降后楔入孔內(nèi)，便可以抑制流量。它和針閥的不同之處在于流路，它采用的是直通式而非類(lèi)似于截止閥的通路模式。正是由于采用了直通式通路，這種閥門(mén)不太擅長(zhǎng)精細(xì)定級(jí)節(jié)流的功能。升降旋塞可以用通條清潔，因此當(dāng)閥門(mén)受到系統(tǒng)介質(zhì)阻塞時(shí)就可以體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)了。
↑圖3. 針閥具有極佳的流體控制性能。閥桿上的精密螺紋令其能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的流量控制。
方向流量閥
第三種類(lèi)型的閥門(mén)用于控制流體的流向。止回閥可以確保流體只向一個(gè)方向流動(dòng)。最常見(jiàn)的設(shè)計(jì)是，上游流體的壓力迫使一個(gè)彈簧負(fù)載的提升板開(kāi)啟，從而使流體通過(guò)。如果下游壓力或反向壓力增大，則提升板被推回閥座內(nèi)并阻止流體反向通過(guò)。止回閥同時(shí)可以配置固定式或可調(diào)開(kāi)裂壓力。
有些球閥和隔膜閥設(shè)計(jì)有多個(gè)通道。在絕大多數(shù)多通道閥門(mén)中，流體只能從一個(gè)入口進(jìn)入閥門(mén)，但可以根據(jù)執(zhí)行器定位的不同，從多個(gè)出口中的一個(gè)流出。多通道閥門(mén)可以自由選擇是否設(shè)定關(guān)斷定位。
↑圖4. 止回閥能確保流體僅能單向流通。止回閥可以配置固定的或可調(diào)的開(kāi)裂壓力。
↑圖5. 有一些球閥和隔膜閥采用了多路設(shè)計(jì)。
過(guò)壓保護(hù)閥
此種類(lèi)型的閥門(mén)可以防止系統(tǒng)壓力超過(guò)某個(gè)預(yù)設(shè)的值。這種閥門(mén)可以分為兩大類(lèi)：泄放閥和爆破碟。
有一種泄放閥被稱(chēng)為比例泄放閥（見(jiàn)圖6）。它的閥體上有一個(gè)通向外界的排放口。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力超過(guò)操作人員預(yù)設(shè)的某個(gè)值時(shí)，排放口便被開(kāi)啟。流體的定量釋放依靠的是彈簧負(fù)載的尾座。當(dāng)系統(tǒng)壓力恢復(fù)到預(yù)設(shè)的水平時(shí)，排放口便會(huì)關(guān)閉。
安全泄放閥可以迅速地開(kāi)啟并釋放出大量系統(tǒng)介質(zhì)。由于擔(dān)負(fù)著至關(guān)重要的安全保護(hù)功能，法令規(guī)定在有些應(yīng)用場(chǎng)合必須安裝這種閥門(mén)。安全泄放閥、比例泄放閥以及止回閥之間不可以相互替代，因?yàn)樗鼈兊墓δ懿煌?/div>
爆破碟主要被用于防止采樣缸出現(xiàn)過(guò)壓狀況。在輸送過(guò)程中如果溫度上升就可能引起過(guò)壓。與泄放閥類(lèi)似，爆破碟和外界相通。當(dāng)壓力達(dá)到操作人員預(yù)設(shè)的某個(gè)特定值時(shí)，金屬隔膜會(huì)破裂。一旦激活了這個(gè)動(dòng)作，爆破碟就必須更換。與物料傳輸相關(guān)的一些法令規(guī)定，壓縮氣缸必須裝備泄壓閥。爆破碟在這類(lèi)應(yīng)用領(lǐng)域中是比較經(jīng)濟(jì)的選擇。
比例溢流閥是一種過(guò)壓保護(hù)閥。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力超出了操作人員預(yù)設(shè)的某個(gè)特定值，該閥門(mén)上通往外界的排放通道即被開(kāi)啟。
流量限制閥（溢流閥）
當(dāng)下游管線發(fā)生爆裂，流量限制閥可以防止系統(tǒng)介質(zhì)在失控狀態(tài)下被釋放。正常情況下，彈簧將一個(gè)提升板固定在開(kāi)啟狀態(tài)，一旦下游出現(xiàn)過(guò)流，提升板就會(huì)移動(dòng)到扣緊狀態(tài)并阻斷幾乎全部的流體。系統(tǒng)的故障得到排除后，閥門(mén)再次恢復(fù)到開(kāi)啟狀態(tài)。此類(lèi)閥門(mén)可以設(shè)置固定的激活值。
總結(jié)
如果選擇的閥門(mén)與應(yīng)用場(chǎng)合相互匹配，您在閥門(mén)選擇的流程中就有了一個(gè)良好的開(kāi)端。當(dāng)然，還有許多的細(xì)節(jié)問(wèn)題。您需要細(xì)致地考慮到以下各個(gè)環(huán)節(jié)：
安裝事宜，維護(hù)程序和可行性；
安全規(guī)定和法令法規(guī)；
系統(tǒng)參數(shù)，例如壓力、溫度、流速和系統(tǒng)介質(zhì)。
最后，您還需要決定：
閥門(mén)規(guī)格和執(zhí)行器模式；
構(gòu)件材質(zhì)（包括O型環(huán)和密封件），它們必須和系統(tǒng)介質(zhì)的化學(xué)成分、壓力以及溫度相匹配。
制造商可以在這個(gè)階段中為您提供指導(dǎo)。產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)和檢測(cè)報(bào)告也可以使閥門(mén)的選擇得到優(yōu)化。
作者簡(jiǎn)介
Michael D. Adkins從1994年起就職于世偉洛克公司（Swagelok），目前在常規(guī)工業(yè)閥門(mén)部擔(dān)任產(chǎn)品經(jīng)理。他所從事的工作包括調(diào)查市場(chǎng)需求，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、定位和定價(jià)制定戰(zhàn)略規(guī)劃。此外他還在公司內(nèi)部與工程團(tuán)隊(duì)和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)、改良和壓縮成本。在擔(dān)任目前這個(gè)職位之前，他曾擔(dān)任過(guò)新產(chǎn)品研發(fā)主管、質(zhì)量控制主管、項(xiàng)目經(jīng)理和制造工程師。Adkins先生持有John Carroll大學(xué)商務(wù)管理碩士學(xué)位。
補(bǔ)充欄：提示和警示
了解應(yīng)用場(chǎng)合。選擇閥門(mén)時(shí)，您必須掌握一些信息，包括系統(tǒng)介質(zhì)的化學(xué)成分，還有閥門(mén)使用周期中可能遇到的壓力和溫度范圍。確保您的閥門(mén)能夠承受這些工況。不要依靠直覺(jué)或估計(jì)，應(yīng)該查閱產(chǎn)品資料。
檢查材質(zhì)是否與工況相稱(chēng)。有可能選對(duì)了正確的閥門(mén)，但它的材質(zhì)確不對(duì)路。閥門(mén)通常都有特定的材質(zhì)規(guī)范，但是還可能會(huì)有可選項(xiàng)目。您應(yīng)當(dāng)查閱產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，確認(rèn)其壓力和溫度范圍，以及與系統(tǒng)介質(zhì)（化學(xué)品）的適配性。如果有疑問(wèn)就向制造商咨詢(xún)。
了解維護(hù)程序。不同的閥門(mén)會(huì)有不同的維護(hù)程序。而您的系統(tǒng)參數(shù)，還會(huì)有閥門(mén)的工作循環(huán)次數(shù)，這些都會(huì)影響到維護(hù)程序。您的維護(hù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)對(duì)維護(hù)程序進(jìn)行管理。這點(diǎn)雖然看起來(lái)人人都知道，但是卻經(jīng)常被忽略。您原意每隔20天就對(duì)100英尺高空中的閥門(mén)進(jìn)行維護(hù)作業(yè)嗎？
理解壓力降。幾乎所有閥門(mén)或其它部件都會(huì)產(chǎn)生壓力降。您需要掌握壓力降的累計(jì)值，因?yàn)椴恢鴺拥脑捘赡軙?huì)發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)某各地方的壓力過(guò)低。每個(gè)閥門(mén)都有一個(gè)流體系數(shù)（Cv），該系數(shù)可以反映出某個(gè)槽孔、閥門(mén)或其它組件的壓力降之間的關(guān)聯(lián)，以及相應(yīng)的流速。Cv的值越高，壓力降越低。同樣規(guī)格的球閥和針閥會(huì)產(chǎn)生截然不同的壓力降。球閥的壓力降非常低，而針閥（或截止閥）的壓力降則會(huì)非常嚴(yán)重。
考慮閥門(mén)所有權(quán)的成本。閥門(mén)的真實(shí)成本并不是它的采購(gòu)價(jià)格。真實(shí)成本應(yīng)該是采購(gòu)價(jià)格加上日后保有閥門(mén)并加以維護(hù)保養(yǎng)或更換的成本。在計(jì)算閥門(mén)的所有權(quán)成本前，您需要知道在檢修間隔期內(nèi)閥門(mén)在具體的運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)將工作多長(zhǎng)時(shí)間。維護(hù)成本不僅是指更換零配件的費(fèi)用，還包括人工費(fèi)和停機(jī)成本。值得注意的是有些閥門(mén)的維護(hù)比其它的容易。有些可以在線進(jìn)行維護(hù)，而有的必須從流程線上拆下。此外，即使選定了一種閥門(mén)，將來(lái)會(huì)發(fā)生多少計(jì)劃外的維護(hù)工作或停機(jī)的可能呢？
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