閥門的基本知識

2022-07-20 23:51:09 字數 3755 閱讀 7958

閥門是流體管路的控制裝置,被控制的流體可以是液體、氣體、氣液混合體或固液混合體。其基本功能是接通或切斷管路介質的流通,改變介質的流通,改變介質的流動方向,調節介質的壓力和流量,保護管路的裝置的正常執行。

閥門通常由閥體、閥蓋、閥座、啟閉件、驅動機構、密封件和緊韌體等組成。閥門的控制功能是依靠驅動機構或流體驅使啟閉件公升降、滑移、旋擺或迴轉運動以改變流道面積的大小來實現的。閥門的用途很廣泛,它與人們的日常生活有密切的關係,例如自來水管用的水龍頭、液化石油氣灶用的減壓閥都是閥門。

閥門也是各種機械裝置如內燃機、蒸汽機、壓縮機、幫浦、氣壓傳動裝置、液壓傳動裝置車輛、船舶和飛行器中不可缺少的部件。西元前兩千年前,中國人就在輸水管道上使用了竹管和木塞閥,以後又在灌溉渠道上使用水閘,在冶煉用的風箱上使用板式止回閥,在井鹽開採方面使用竹管和板式止回閥提取鹽水隨著冶煉技術和水力機械的發展,在歐洲出現了銅製和鉛製旋塞閥。隨著鍋爐的使用,2023年又出現了槓桿重錘式安全閥。

2023年瓦特蒸汽機出現以前,旋塞閥和止回閥一直是最主要的閥門。 蒸汽機的發明使閥門進入了機械工業領域。在瓦特的蒸汽機上除了使用旋塞閥、安全閥和止回閥外, 還使用了蝶閥,用以調節流量。

隨著蒸汽流量和壓力的增大,使用旋塞閥控制蒸汽機的進汽和排汽已不能滿足需要,於是出現了滑閥。

2023年前後,相繼出現帶螺紋閥桿的截止閥,和帶梯形螺紋閥桿的楔式閘閥,這是閥門發展中的一次重大突破。這兩類閥的出現,不僅滿足了當時各種工業對壓力、溫度不斷提高的要求,而且初步滿足了對流量調節的要求。此後隨著電力工業、石油工業、化學工業和造船工業的發展,各種高中壓閥門得到迅速發展。

第二次世界大戰後,由於聚合材料、潤滑材料、不鏽鋼和鈷基硬質合金的發展,古老的旋塞閥和蝶閥獲得了新的應用,球閥和隔膜閥得到迅速發展。截止閥、閘閥和其他閥門品種增加,質量提高。閥門製造業逐漸成為機械工業的乙個重要部門。

閥門按使用功能可分為截斷閥、調節閥、止回閥、分流閥、安全閥、多用閥六類。

截斷閥主要用於截斷流體通路,包括截止閥、閘閥、旋塞閥、球閥、蝶閥隔膜閥、夾管閥等;調節閥主要用於調節流體的壓力、流量等,包括調節閥、節流閥、減壓閥和浮球調節閥等;止回閥用於阻止流體的逆向流動;分流閥用於分配流體的通路去向,或將兩相流體分離,包括滑閥、多通閥、疏水閥和排空氣閥等;安全閥主要用於安全保護,防止鍋爐、壓力容器或管道因超壓而破壞;多用閥是具有一種以上功能的閥門,如截止止回閥既能起斷流作用又能起止回作用。

工業管道閥門按公稱壓力又可分為真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥;閥門按工作溫度又可分為常溫閥、中溫閥、高溫閥、低溫閥;閥門還可按驅動裝置的型別、與管道的聯接方式和閥體的使用材料等進行分類。閥門可按各種分類方法單獨地或組合地命名,也可按啟閉件的結構特徵或具體用途命名.

閥門的基本引數是工作壓力、工作溫度和口徑。對於大量使用於工業管道的各種閥門,常用公稱壓力和公稱通徑作為基本引數。公稱壓力是指某種材料的閥門,在規定的溫度下,允許承受的最大工作壓力。

公稱通徑是指閥體與管子聯接端部的名義內徑。

閥門根據其種類和用途有不同的要求,主要有密封、強度、調節、流通、啟閉等效能。在設計和選用閥門時,除了要考慮基本引數和效能外,還要考慮流體的效能,包括流體的相態(氣體、液體或含固體顆粒)、腐蝕性、粘度、毒性、易燃易爆性,貴重稀有程度和放射性等。

密封效能和強度效能是一切閥門最基本、最重要的效能。閥門的密封分內密封和外密封兩部分。內密封是閥瓣與閥座之間的密封;外密封是閥杆運動部位與閥蓋之間、閥體與閥蓋之間和閥體與管道聯接部位之間的密封。

閥門在使用時不僅要求密封效能好,而且必須保證安全。

如果因密封不好而發生洩漏或因強度不夠而使零件破壞,將會造成不同程度的經濟損失,如輸送有毒、易燃易爆或有強腐蝕性流體,還可能導致嚴重的安全事故。為了保證閥門的密封和強度,除了必須遵守有關標準規定合理地進行結構設計、確保工藝質量外,還必須正確地選用材料。

通常,低壓非腐蝕性流體用的閥門使用鑄鐵或鑄銅;高、中壓閥用鑄鋼或鍛鋼;高溫或高壓閥使用合金鋼;用於腐蝕性流體的閥門用不鏽鋼、塑料,耐蝕合金(如銅鎳鉬合金、鈦合金和鉛合金等)或用鑄鐵 、鑄鋼內襯耐蝕材料製造。

通常,低壓閥的密封面大多使用黃銅或青銅,高、中壓閥大多使用不鏽鋼,要求較高的高、中壓閥或高溫閥等使用鈷基硬質合金。聚合材料在閥門中已獲得廣泛應用,如球閥的閥座主要採用聚四氟乙烯塑料,蝶閥的密封圈和隔膜閥的隔膜採用各種橡膠材料。這些材料在可以使用的溫度範圍內具有比金屬更好的密封性。

隨著現代核工業、石油化學工業、電子工業和航天工業的發展,以及流程工藝自動控制和遠距離流體輸送的發展,促進了現代低溫閥、真空閥、核工業用閥和各種調節閥的發展。用於遠距離控制和程式控制的閥門驅動裝置的應用越來越多。

未來閥門的發展將向擴大產品引數,發展節能、省力和自控閥門,改進結構、採用新材料和新工藝,提高閥門的使用壽命,以及發展專用閥門系列等發面發展,如用於液氧、液氫和液化天然氣等的低溫閥、真空閥、核工業用閥、安全閥、調節閥、疏水閥和閥門驅動裝置等。

工業用的閥門的大量應用是在瓦特發明蒸汽機之後,近二三十年來,由於石油、化工、電站、冶金、船舶、核能、宇航等方面的需要,對閥門提出更高的要求,促使人們研究和生產高引數的閥門,其工作溫度從超低溫-269℃到高溫1200℃,甚至高達3430℃,工作壓力從超真空1.33x10-8mpa(1x10-1㎜hg)到超高壓1460mpa,閥門通徑從1mm到600mm,甚至達到9750mm,閥門的材料從鑄鐵,碳素鋼發展到鈦及鈦合金,高強度耐腐蝕鋼等,閥門的驅動方式從手動發展到電動、氣動、液動、程式控制、數控、遙控等。

隨著現代工業的不斷發展,閥門需求量不斷增長,乙個現代化的石油化工裝置就需要上萬隻各式各樣的閥門,閥門使用量大。開閉頻繁,但往往由於製造、使用選型、維修不當,發生跑、冒、滴、漏現象,由此引**焰、**、中毒、燙傷事故,或者造成產品質量低劣,能耗提高,裝置腐蝕,物耗提高,環境汙染,甚至造成停產等事故,已屢見不鮮,因此人們希望獲得高質量的閥門,同時也要求提高閥門的使用,維修水平,這時對從事閥門操作人員,維修人員以及工程技術人員,提出新的要求,除了要精心設計、合理選用、正確操作閥門之外,還要及時維護、修理閥門,使閥門的「跑、冒、滴、漏」及各類事故降到最低限度。

閥門的密封效能是指閥門各密封部位阻止介質洩漏的能力,它是閥門最重要的技術效能指標。閥門的密封部位有三處:啟閉件與閥座兩密封面間的接觸處;填料與閥杆和填料函的配和處;閥體與閥蓋的連線處。

其中前一處的洩漏叫做內漏,也就是通常所說的關不嚴,它將影響閥門截斷介質的能力。對於截斷閥類來說,內漏是不允許的。後兩處的洩漏叫做外漏,即介質從閥內洩漏到閥外。

外漏會造成物料損失,汙染環境,嚴重時還會造成事故。對於易燃易爆、有毒或有放射的介質,外漏更是不能允許的,因而閥門必須具有可靠的密封效能。

閥門的流動介質介質流過閥門後會產生壓力損失(既閥門前後的壓力差),也就是閥門對介質的流動有一定的阻力,介質為克服閥門的阻力就要消耗一定的能量。從節約能源上考慮,設計和製造閥門時,要盡可能降低閥門對流動介質的阻力。

閥門的啟閉力和啟閉力矩啟閉力和啟閉力矩是指閥門開啟或關閉所必須施加的作用力或力矩。關閉閥門時,需要使啟閉件與發座兩密封面間形成一定的密封比壓,同時還要克服閥桿與填料之間、閥桿與螺母的螺紋之間、閥桿端部支承處及其他磨擦部位的摩擦力,因而必須施加一定的關閉力和關閉力矩,閥門在啟閉過程中,所需要的啟閉力和啟閉力矩是變化的,其最大值是在關閉的最終瞬時或開啟的最初瞬時。設計和製造閥門時應力求降低其關閉力和關閉力矩。

閥門的啟閉速度啟閉速度是用閥門完成一次開啟或關閉動作所需的時間來表示。一般對閥門的啟閉速度無嚴格要求,但有些工況對啟閉速度有特殊要求,如有的要求迅速開啟或關閉,以防發生事故,有的要求緩慢關閉,以防產生水擊等,這在選用閥門型別時應加以考慮。

閥門的動作靈敏度和可靠性這是指閥門對於介質引數變化,做出相應反應的敏感程度。對於節流閥、減壓閥、調節閥等用來調節介質引數的閥門以及安全閥、疏水閥等具有特定功能的閥門來說,其功能靈敏度與可靠性是十分重要的技術效能指標。

閥門的使用壽命它表示閥門的耐用程度,是閥門的重要效能指標,並具有很大的經濟意義。通常以能保證密封要求的啟閉次數來表示,也可以用使用時間來表示。

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