淺析工業(yè)管道閥門的選型

李銀生

（山東南山集團(tuán)，山東 龍口 265706）

閥門是生產(chǎn)流程控制以及保護(hù)管路和設(shè)備正常運行的重要裝置。工業(yè)系統(tǒng)中經(jīng)常使用的主要有截止閥、閘閥、蝶閥、Y閥、角閥、球閥等根據(jù)這些閥門的結(jié)構(gòu)形式還有更多的細(xì)分種類，其作用和優(yōu)缺點也各不相同，工業(yè)系統(tǒng)選擇應(yīng)用的閥門種類，需根據(jù)管道中的流體介質(zhì)、安裝部位、工況環(huán)境等作出綜合性分析后再判斷選擇的閥門類型。

1 常用的閥門種類及其特性

閥門的基本特性主要有結(jié)構(gòu)特性和使用特性，結(jié)構(gòu)特性指閥門的外在形狀和安裝方面相關(guān)的結(jié)構(gòu)要求，結(jié)構(gòu)特性確定了閥門在維護(hù)、維修以及安裝等方面的特性，這方面的特性包括包括閥門的整體結(jié)構(gòu)長度和閥門的高度、閥門與管道的連接形式（法蘭式連接、螺紋式、對夾式連接、焊接） ，以及閥門的密封面形式（堆焊、噴焊、螺紋圈）以及閥門閥桿的結(jié)構(gòu)形式（旋轉(zhuǎn)桿、升降桿）。閥門的使用特性確定了閥門的主要使用性能和使用范圍包括閥門的類型、閥門閥體的主要零部件材料、閥門的傳動方式。

2 工業(yè)管道閥門的選型

工業(yè)管道的閥門具有非常重要的作用，也是控制管道內(nèi)介質(zhì)流通的關(guān)鍵控制裝置，處于開啟狀態(tài)的閥門應(yīng)具有足夠的流通直徑以確保管道內(nèi)流通的介質(zhì)不發(fā)生過多的管段損失，而當(dāng)需要切斷管道或者改變管道內(nèi)流動介質(zhì)的流向時又要求閥門能夠及時迅速的關(guān)閉且要保證閥門關(guān)閉后的具有非常好的密閉性，一般的工業(yè)管道閥門選型時要考慮的因素主要有：適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、通用性，而對于應(yīng)用在惡劣工況條件下普通閥門的難以滿足要求的情況下，閥門選型還要進(jìn)一步考慮更換或者選擇更為耐用與工況條件更為匹配的新型閥門。

3 常用閥門的結(jié)構(gòu)和選型考慮因素

工業(yè)管道中流通的介質(zhì)不盡相同也各有不同的性質(zhì)需要應(yīng)用的閥門類型也比較多這其中常用的閥門類型主要有以下幾種

3.1 截止閥

截止閥是指關(guān)閥瓣沿閥座中心線上下移動的閥門，閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關(guān)系且閥桿開關(guān)行程相對較短，既具有非?？煽康那袛喙δ芤卜浅＿m合于流量的調(diào)節(jié)。因此這種類型的閥門非常適合作為切斷或調(diào)節(jié)閥門，由于截止閥是強(qiáng)制密封形式的閥門，關(guān)閉閥門需要向閥芯施加足夠的壓力，保證密封面不會產(chǎn)生泄漏，因而截止閥在關(guān)閉閥門徹底切斷流程時需要克服較大的阻力，由于截止閥直徑越大所需要的關(guān)閉壓力就越大所以截止閥多應(yīng)用在小直徑的管道上，由于開/關(guān)過程中閥瓣和閥座之間不產(chǎn)生摩擦接觸所以密封面比較耐用，而且閥門的損壞維修非常便捷、比較適用于中低壓管道系統(tǒng)中。

截止閥選型要重點考慮的因素有閥桿的直徑和閥體的壁厚，由于截止閥屬于強(qiáng)制密封閥門閥門關(guān)閉后要使得閥桿對閥瓣保持巨大的壓力因而截止閥的閥桿直徑要同樣大小的其他閥門的閥桿更粗，以防止關(guān)閉時造成閥桿壓力過大而產(chǎn)生彎曲的故障，并且由于截止閥的結(jié)構(gòu)特點對管道內(nèi)的流體產(chǎn)生的阻力要比較大，這也在一定程度上導(dǎo)致截止閥的沖刷磨損比其他閥門要更加嚴(yán)重，所以閥體容易產(chǎn)生沖刷磨損的位置要選擇更厚的閥壁。

3.2 閘閥

閘閥的結(jié)構(gòu)相對更為簡單，其內(nèi)部是一個用于控制閥門開關(guān)的閘板，因而其重量相對其其他結(jié)構(gòu)形式的閥門要減輕20%～30%，并且閘板可以分為一個整體做成的剛性閘板和可以有微量變形的彈性閘板，剛性閘板容易出現(xiàn)關(guān)閉不緊和開關(guān)不靈等問題，而彈性閘板則能夠避免出現(xiàn)這些故障，所以從閥門的運行維護(hù)成本和使用的可靠性等方面考慮彈性閘板具有較高的適用性，特別是大口徑的管道中具有非常明顯的優(yōu)勢，但是由于閘板的開關(guān)方向與閥門內(nèi)介質(zhì)的流動方向是垂直的無論是剛性閘板還是彈性閘板在閥門的開關(guān)過程中會收到介質(zhì)的沖刷磨損，所以閘閥只能作為開關(guān)閥門而不能用于管道內(nèi)介質(zhì)流量的調(diào)節(jié)，這在一定程度上影響了閘閥的應(yīng)用范圍。

閘閥選型需要重點考慮的因素是閘閥的閥底結(jié)構(gòu)，由于傳統(tǒng)的閘閥體底部有凹槽因而容易淤積雜物造成閘閥無法徹底關(guān)閉而產(chǎn)生泄漏問題，平底閘閥底部沒有類似的凹槽，而是采用平底設(shè)計，這樣就能夠很好的解決淤積雜物的問題，另外為了確保閘閥的密封性，閘板還可以采用高品質(zhì)的橡膠進(jìn)行整體內(nèi)、外包膠，高質(zhì)量的閘板包膠工藝，橡膠硫化技術(shù)使得硫化后的閘板能夠保證精確的幾何尺寸具有非常好的密封效果。

3.3 蝶閥

蝶閥結(jié)構(gòu)簡單、是相同直徑的閥門中體積最小、重量最輕、制作用料最少的閥門，其工作原理是通過閥門內(nèi)蝶板圍繞中軸的旋轉(zhuǎn)角度來達(dá)到開關(guān)和調(diào)節(jié)管道內(nèi)介質(zhì)流量的作用。

這其中根據(jù)其不同的結(jié)構(gòu)和密封形式又可以分為中線蝶閥和偏心蝶閥；軟密封和金屬密封，蝶閥價格低、體積小開關(guān)迅速還可以作為調(diào)節(jié)閥使用，能夠勝任于空氣、水、蒸汽、泥漿、油品以及各種腐蝕性介質(zhì)的應(yīng)用中，但是蝶閥的密封性相對較差，難以滿足高壓管道的要求，由于其結(jié)構(gòu)特點也決定了蝶閥容易出現(xiàn)關(guān)閉不緊、滲漏嚴(yán)重使用壽命短、需要頻繁維修更換的問題，所以蝶閥多應(yīng)用在密封要求不高的低壓管道中。

蝶閥選型要重點考慮其密封形式，軟密封的蝶閥多使用橡膠材料，橡膠材料容易老化產(chǎn)生開裂和變形在安裝時也非常容易使橡膠密封面受損，而且由于蝶閥同心度的誤差問題往往采用過度擠壓蝶板橡膠的方式解決密封問題，這也在一定程度上加快了蝶閥密封橡膠的損壞。而金屬密封形式的蝶閥雖然密封面比軟密封的更為耐用但是由于金屬密封面缺少彈性補償因而對蝶閥的制作精度要求較高，且閥門泄漏后的修復(fù)費用也較高。

3.4 球閥

球閥是雙面密封，密封效果好在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)，能實現(xiàn)完全密封，而且整體設(shè)計簡單緊湊，球閥在完全的開啟狀態(tài)下其流動阻力幾乎為零，而處于閉合狀態(tài)時其密封面與球面又處于完全的閉合保護(hù)狀態(tài)不會被閥門內(nèi)流動的介質(zhì)沖蝕磨損，非常適用于于切斷或者連通管路中的介質(zhì)，工況條件好的情況下也能夠用于流體的調(diào)節(jié)與控制球閥還可以作為分配閥使用既能夠快速開關(guān)也能夠迅速改變管道內(nèi)介質(zhì)的流動方向，適用于水 、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)。但是由于球閥的輔助密封材料聚四氟乙烯在高溫場合應(yīng)用會導(dǎo)致四氟材料的迅速老化，所以這也限制了球閥在高溫場合的應(yīng)用。

球閥選型要考慮的主要因素有球體受壓偏移和球體的彈性，球閥關(guān)閉后球體承受的壓力全部傳給了出口密封圈，尤其在閥門關(guān)閉時管道內(nèi)流動的介質(zhì)產(chǎn)生的瞬間沖擊力會造成球體的偏移擠壓輔助密封，造成閥門的泄漏故障，所以這類浮動式球閥適用于中低壓管道系統(tǒng)中，采用固定式球體的閥門帶有浮動閥座，受壓后閥座產(chǎn)生移動，使密封圈緊壓在球體上，以保證密封性這種結(jié)構(gòu)的球閥適用于高壓和大口徑的球閥。

另外由于閥門的球體和閥座密封都是金屬材料的密封比壓很大需要施加外力，彈性球體是在球體內(nèi)壁的下端開一條彈性槽，改善球體彈性，當(dāng)閥門關(guān)閉時，用閥桿的楔形頭使球體漲開與閥座壓緊達(dá)到密封，這種閥門適用于高溫高壓介質(zhì)。

4 結(jié)語

閥門是實現(xiàn)工業(yè)管道流程控制最重要的裝置，因此能否選擇正確的閥門直接關(guān)系到后續(xù)的生產(chǎn)建設(shè)投資和對工藝流程的有效控制，而工業(yè)系統(tǒng)的閥門選型需要考慮的因素很多，因而需要更細(xì)致的了解不同閥門的特點和適用工況條件，結(jié)合項目建設(shè)和運行的實際情況作出綜合性的分析和選擇，確保選擇的閥門能夠勝任工藝要求，降低生產(chǎn)使用中的故障率。