阀门是控制介质流动的一种管路附件,是管道工程不可缺少的配件之一。合理的选用阀门并安装在正确的位置上,是系统安全可靠运行和方便维护管理的重要保证。
了解阀门,从以下几个方面考虑:
1、常用阀门类型及代号为:闸阀Z、截止阀J、节流阀L、球阀Q、蝶阀D、隔膜阀G、旋塞阀X、止回阀H、安全阀A、减压阀Y、疏水阀S;
2、阀门的驱动方式及代号表示为:电动9、气动6、涡轮蜗杆3;
3、阀门的连接方式及代号表示:内螺纹1、外螺纹2、法兰4、焊接6、对夹7、卡箍8、卡套9等。公称通径(DN):是系统中所有管路附件,用数字表示的尺寸;例如公称通径250mm应标示为DN250。
4、结构形式:不同类型的阀门有不同形式的结构。
例如:Z941H-16含义是闸阀、电动、法兰连接、明杆楔式单闸板阀(阀门结构)、密封面和衬里材料为不锈钢、PN为16公斤,阀体材质为碳铸铁(PN≤1.6MPa的碳铸铁阀门或PN>2.5MPa的碳钢阀门则略去本单元。)
5、衬里材料分为:铜合金T、渗氮钢D、橡胶X、硬质合金Y、尼龙塑料N、衬胶J、氟塑料F、衬铅Q、巴氏合金B 、搪瓷C、不锈钢H、渗硼钢P。
6、公称压力(PN):指阀门的名义压力,阀门在基准温度下允许最大的工作压力。工程上使用的压力单位Kg/cm2,常用计量单位为Mpa,它们之间关系1Mpa=10 Kg/cm2。例如公称压力16公斤应标示为PN1.6Mpa。
7、金属阀体材料及代号表示:灰铸铁Z、可锻铸铁K、球墨铸铁Q、铜及合金T、碳素钢C、铬镍系不锈钢P、铬镍钼系不锈钢R、铬钼钒钢V。非金属阀体材料有:陶瓷、玻璃钢、塑料等。
8、阀门的密封副分为:
a、平面密封:密封副的两个接触面为平面。此类型式制造维修方便,在截止阀上使用时,关闭瞬间没有摩擦现象,但阀杆所受的同向力较大。
b、锥面密封:密封副的两个接触面为锥面。此种型式,在其他条件相同于平面密封时,能获得较高的密封力,密封性能好,锥面密封一般用在高压小口径的阀门上(如针形阀和旋塞阀)。
c、球面密封:密封副的两个接触面有一个(线接触)或两个(面接触)为球面。此种型式密封性好,但制造和维修困难,球阀和截止阀采用较多。
d、刀形密封:密封的两个接触面中有一个是刀口形,这是一种介于线与平面接触之间的密封。此种形式的密封,在真空阀和其他密封为不大的条件下使用较多。
9、阀门的结构若根据关闭件相对于阀座移动的方向可分为:
(1)截门形:关闭件沿着阀座中心移动;如截止阀。
(2)旋塞和球形:关闭件是柱塞或球,围绕本身的中心线旋转;如旋塞阀、球阀。
(3)闸门形:关闭件沿着垂直阀座中心移动;如闸阀、闸门等。
(4)旋启形:关闭件围绕阀座外的轴旋转;如旋启式止回阀等。
(5)蝶形:关闭件的圆盘,围绕阀座内的轴旋转;如蝶阀、蝶形止回阀等。
(6)滑阀形:关闭件在垂直于通道的方向滑动。如滑阀。
闸阀Z:
闸阀的启闭件是闸板,闸板的运动方向与流体方向相垂直,闸阀只能作全开和全关,不能作调节和节流,常用作切断和关闭。闸板有两个密封面,最常用的模式闸板阀的两个密封面形成楔形、楔形角随阀门参数而异。
闸阀在管路中主要作切断用,一般口径DN≥50mm的切断装置多选用它,有时口径很小的切断装置也选用闸阀。
闸阀有以下优点:
①流体阻力小。
②开闭所需外力较小。
③介质的流向不受限制。
④全开时,密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小。
⑤体形比较简单,铸造工艺性较好。
闸阀也有不足之处:
①外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大。
②开闭过程中,密封面间有相对摩擦,容易引起擦伤现象。
③闸阀一般都有两个密封面,给加工、研磨和维修增加一些困难。应用:成品油的输送管线和贮存设备、带有悬浮颗粒的介质的管道、城市煤气输送管线、自来水输送管线等。
闸阀的分类:
阀体与阀盖多采用法兰连接。阀体截面形状主要取决于公称压力。低压阀:扁平状;高中压阀:椭圆形或圆形。
截止阀J:
截止阀的启闭件是塞形的阀瓣,密封面呈平面或锥面,阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短,而且具有非常可靠的切断功能,适合于对流量的调节。因此,这种类型的截流截止阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。
截止阀的分类:
截止阀与节流阀的结构基本相同,只是阀瓣的形状不同:截止阀的阀瓣为盘形,节流阀的阀瓣多为圆锥流线型。截止阀和节流阀的阀体区别:
节流阀L:
节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。节流阀的启闭件大多为圆锥流线型,通过它改变通道截面积而达到调节流量和压力。节流阀供在压力降极大的情况下作降低介质压力之用。
节流阀分类:节流阀按通道方式可分为直通式和角式两种;按启闭件的形状分,有针形、沟形和窗形三种。
节流阀特点:
1、构造较简单,便于制造和维修,成本低;
2、调节精度不高,不能作调节使用;
3、密封面易冲蚀,不能作切断介质用;
4、密封性较差。
节流阀应用:
由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小,还与节流口前后的压差有关,阀的刚度小,故只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。
对于执行元件负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统,必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变,从而达到流量稳定。例如汽车燃油系统、油泵系统。
截止阀在管路中主要作切断用。
节流阀在管路中主要作节流使用。
截止阀有以下优点:
1.在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小,耐磨。
2.开启高度小。
3.通常只有一个密封面,制造工艺好,便于维修。
截止阀使用较为普遍,但由于开闭力矩较大,结构长度较长,一般公称通径都限制在DN≤200mm以下。截止阀的流体阻力损失较大。因而限制了截止阀更广泛的使用。
球阀Q:
球阀:球阀是由旋塞阀演变而来的,它的启闭件作为一个球体,利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。主要用于截断或接通管路中的介质,亦可用于流体的调节与控制。
球阀分为:气动球阀,电动球阀,手动球阀。球阀的主要特点是本身结构紧凑,密封可靠,结构简单,维修方便。
球阀的分类:
球阀缺点:
加工精度高,造价昂贵,高温中不易使用,如管道内有杂质,容易被杂质堵塞,导致阀门无法打开。
球阀应用:由于球阀通常用橡胶、尼龙和聚四氟乙烯作为阀座密封圈材料,因此它的使用温度受到阀座密封圈材料的限制;适用于轻型结构、低压截止(压差小)、腐蚀性介质的管路系统中。
蝶阀D:
蝶阀又叫翻板阀,是一种结构简单的调节阀,同时也可用于低压管道介质的开关控制。蝶板由阀杆带动,若转过90°,便能完成一次启闭。改变蝶板的偏转角度,即可控制介质的流量
蝶阀特点: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,用于截断、接通、调节管路中的介质,具有良好的流体控制特性和关闭密封性能。
蝶阀优点:
启闭方便迅速、流体阻力小;结构简单,外形尺寸小,重量轻,适用于大口径的阀门;密封面材料一般采用橡胶、塑料、故低压密封性能好;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。
缺点:使用压力和工作温度范围小;密封性较差。
蝶阀应用:
蝶阀适用于流量调节。由于蝶阀在管路中的压力损失比较大,大约是闸阀的三倍,因此在选择蝶阀时,应充分考虑管路系统受压力损失的影响,还应考虑关闭时蝶板承受管道介质压力的坚固性。
软密封偏心蝶阀适用于通风除尘管路的双向启闭及调节,广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工系统的煤气管道及水道等。
金属对金属线密封双偏心蝶阀适用于城市供热、供气、供水等煤气、油品、酸碱等管路,作为调节和节流装置。
蝶阀的操作特性:
蝶阀广泛用于2.0MPa以下的压力和温度不高于200℃的各种介质。阀杆只做旋转运动,蝶板和阀杆没有自锁能力。要在阀杆上附加有自锁能力的的减速器,使蝶杆能停在任意位置。
隔膜阀G:
它的启闭件是一块用软质材料制成的隔膜,把阀体内腔与阀盖内腔及驱动部件隔开,隔膜阀结构简单,只由阀体、隔膜和阀盖组合件三个主要部件构成。该阀易于快速拆卸和维修,更换隔膜可以在现场及短时间内完成。
隔膜阀按结构形式可分为:屋式、直流式、截止式、直通式、闸板式和直角式六种;连接形式通常为法兰连接;按驱动方式可分为手动、电动和气动三种,其中气动驱动又分为常开式、常闭式和往复式三种。
特点:
流体阻力小,能用于含硬质悬浮物的介质;由于介质只与阀体和隔膜接触,所以无需填料函,不存在填料函泄漏问题,对阀杆部分无腐蚀可能。
应用:适用于有腐蚀性、粘性、浆液介质,不能用于压力较高的场合。
止回阀H:
止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣,用来防止介质倒流的阀门,又称逆止阀单向阀、逆流阀、和背压阀。止回阀属于一种自动阀门,其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转,以及容器介质的泄放。
结构划分为:升降式、旋启式和蝶式三种。升降式可分为立式和直通式两种。旋启式分为单瓣式、双瓣式和多瓣式三种。蝶式为蝶式双瓣、蝶式单瓣、以上几种止回阀在连接形式上可分为螺纹连接、法兰、焊接和对夹式连接四种。
应用:蝶式双瓣止回阀适用于高层建筑给水管网,有一定化学腐蚀性介质管网、安装空间有限制的管网,还适用于污水管网。升降式静音止回阀适用于给排水工程质量要求高的管网;压力要求相对高的管网(PN2.5Mpa);可安装在泵的出口处,是经济实用的防水锤止回阀;也适用于给排水系统,高层建筑管网,可安装在泵的出口处,结构稍加改动,可作为吸水底阀使用,但不适于污水管网。卧式止回阀适用于潜水、排水、排污泵,特别适用于污水和污泥系统。旋启式橡胶止回阀适用于生活用水管网中;但不适用于沉积物多的污水。
止回阀的分类:
安全阀A:
安全阀是自动阀门,它不借助任何外力,利用介质本身的压力来排出一定量的流体,以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复到安全值后,阀门再自行关闭以阻止介质继续流出。
安全阀又称泄压阀,根据压力系统的工作压力(工作温度)自动启闭,一般安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。当设备或管道内压力或温度超过安全阀设定压力时,自动开启泄压或降温,保证设备和管道内介质压力(温度)在设定压力(温度)之下,保护设备和管道正常工作,防止发生意外,减少损失。
安全阀结构主要有两大类:弹簧式和杠杆式。按照介质排放方式的不同, 安全阀又可以分为全封闭式、半封闭式和开放式等三种。按阀瓣开启大小分为弹簧微启封闭高压式和弹簧全启式两种。
脉冲式安全阀:
其结构有主阀、辅阀。辅阀为口径很小的直接载荷式安全阀,与主阀相接。当系统超压时,辅阀首先开启,排出介质。适用于大口径、大排量及高压系统。
相关名词:
公称压力:表示安全阀在常温状态下的最高许用压力。
开启压力:也叫额定压力是指安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力。
排放压力:阀瓣达到规定开启高度时的进口压力。
超过压力:排放压力与开启压力之差,常用开启压力的百分数表示。
回座压力:排放后阀瓣重新与阀座接触,即开启高度变为零时的进口压力。
背压力:安全阀出口处的压力。
频跳:安全阀阀瓣迅速异常地来回运动,在运动中阀瓣接触阀座。
颤振:安全阀阀瓣迅速异常地来回运动,在运动中阀瓣不接触阀座。
主要应用:主要用于锅炉、压力容器和管道上等。
减压阀Y:
用节流方法将进口压力减至某一需要的出口压力,并依靠介质本身的能量,使出口压力自动保持稳定的阀门。减压阀是气动调节阀的一个必备配件,主要作用是将气源的压力减压并稳定到一个定值,以便于调节阀能够获得稳定的气源动力用于调节控制。按结构形式可分为薄膜式、弹簧薄膜式、活塞式、杠杆式和波纹管式;按阀座数目可人为单座式和双座式;按阀瓣的位置不同可分为正作用式和反作用式。
调压步骤:关闭减压阀前的闸阀,开启减压阀后的闸阀,制造下游低压环境;→将调节螺钉按逆时针旋转至最上位置(相对最低出口压力),然后关闭减压阀后闸阀;→慢慢开启减压阀前的闸阀至全开;→顺时针慢慢旋转调节螺钉,将出口压力调至所需要的压力(以阀后表压为准);调整好后,将锁紧螺母锁紧,打开减压阀后闸阀;→如在调整时出口压力高于设定压力,须从第一步开始重新调整,即只能从低压向高压调。
应用:主要用于供水系统管路中、燃气供应系统等。
疏水阀S:
定义:将蒸汽系统中的凝结水、空气和二氧化碳气体尽快排出,同时最大限度地自动防止蒸汽的泄露。
结构形式:疏水阀要能“识别”蒸汽和凝结水,才能起到阻汽排水作用。“识别” 蒸汽和凝结水基于三个原理:密度差、温度差和相变。于是就根据三个原理制造出三种类型的疏水阀:分类为机械型、热静力型、热动力型。
疏水阀是一种能自动从蒸汽管道和蒸汽使用设备中排除凝结水,空气和其他不可凝气体,并防止蒸汽泄露的阀门,是应用最广泛的一种节能产品。在蒸汽输送管、汽水分离器、二次蒸汽罐及利用蒸汽来加热干燥,空调等工艺过程中所产生的凝结水,都必须使用疏水阀来排除。
选择阀门要根据设置阀门的目的、位置、流量、介质温度、介质性质、工作压力、系统控制方式等综合考虑,同时阀门造价也是选择阀门的重要参数。
阀门的安装:
阀门安装的一般要求:
(1)法兰式螺纹连接的阀门应在关闭状态下进行。
(2)焊接阀门与管道焊接时要用氩弧焊打底,以保证其内部光洁平整。焊接时,阀门应处在开启状态,以防局部过热变形。焊接高压注水阀门时要把阀体打开,把胶皮垫圈挑出,防止胶圈被烫坏。
(3)安装阀门前,应根据介质流动方向,确定其安装方向。
(4)安装在水平管道上的阀门,要垂直向上,水平向上或向下倾斜45°,其中心线要尽量取齐。
(5)安装铸铁阀门(黑色、银色)时,须防止强力连接或受力不均引起损坏。
阀门的维护保养:
对阀门的维护,可分两种情况;保管维护和使用维护。
(一)保管维护
保管不当是阀门损坏的重要原因之一。
阀门保管,不能乱堆乱垛,小阀门放在货架上,大阀门可在库房地面上整齐排列,不要让法兰连接面接触地面。保护阀门不致碰坏。
短期内暂不使用的阀门,应取出石棉填料,以免产生电化学腐蚀,损坏阀杆。
对刚进库的阀门,要进行检查,如在运输过程中进了雨水或污物,要擦试干净,再予存放。
阀门进出口要用蜡纸或塑料片封住,以防进去脏东西。
对能在大气中生锈的阀门加工面要涂防锈油,加以保护。
放置室外的阀门,必须盖上油毡或苫布之类防雨、防尘物品。存放阀门的仓库要保持清洁干燥。
管路初用时,内部脏物较多,可将阀门微启,利用介质的高速流动,将其冲走,然后轻轻关闭(不能快闭、猛闭,以防残留杂质夹伤密封面),再次开启,如此重复多次,冲净脏物,再投入正常工作。
常开阀门,密封面上可能粘有脏物,关闭时也要用上述方法将其冲刷干净,然后正式关严。
如手轮、手柄损坏或丢失,应立即配齐,不可用活络板手代替,以免损坏阀杆四方,启闭不灵,以致在生产中发生事故。
某些介质,在阀门关闭后冷却,使阀件收缩,操作人员就应于适当时间再关闭一次,让密封面不留细缝,否则,介质从细缝高速流过,很容易冲蚀密封面。
操作时,如发现操作过于费劲,应分析原因。若填料太紧,可适当放松,如阀杆歪斜,应通知人员修理。有的阀门,在关闭状态时,关闭件受热膨胀,造成开启困难;如必须在此时开启,可将阀盖螺纹拧松半圈至一圈,消除阀杆应力,然后板动手轮。
(二)注意事项
1、200℃以上的高温阀门,由于安装时处于常温,而正常使用后,温度升高,螺栓受热膨胀,间隙加大,所以必须再次拧紧,叫做“热紧”,操作人员要注意这一工作,否则容易发生泄露。
2、天气寒冷时,水阀长期闭停,应将阀后积水排除。汽阀停汽后,也要排除凝结水。阀底有如丝堵,可将它打开排水。
3、非金属阀门,有的硬脆,有的强度较低,操作时,开闭力不能太大,尤其不能使猛劲。还要注意辟免物件磕碰。
4、新阀门使用时,填料不要压得太紧,以不漏为度,以免阀杆受压太大,加快磨损,而又启闭费劲。
阀门常见故障与预防:
(一)、一般阀门
1、填料函泄漏
这是跑、冒、漏的主要方面,在工厂里经常见到。产生填料函泄漏的原因有下列几点:
1)填料与工作介质的腐蚀性、温度、压力不相适应;
2)装填方法不对,尤其是整根填料备用旋放入,最易产生泄漏;
3)阀杆加工精度或表面光洁度不够,或有椭圆度,或有刻痕;
4)阀杆已发生点蚀,或因露天缺乏保护而生锈;
5)阀杆弯曲;
6)填料使用太久已经老化。
7)操作太猛。
2、关闭件泄漏
通常将填料函泄漏叫外漏,把关闭件泄漏叫做内漏,关闭件泄漏,在阀门里在,不易发现。
关闭件泄漏,可分两类;一类是密封面泄漏;另一类是密封件根部泄漏
引起泄漏的原因有:
1>密封面研磨得不好;
2>密封圈与阀座、阀办配合不严紧;
3>阀瓣与阀杆连接不牢靠;
4>阀杆弯扭,使上下关闭件不对中;
5>关闭太快,密封面接触不好或早已损坏;
6>材料选择不当,经受不住介质的腐蚀;
7>将截止阀、闸阀作调节使用,密封面经受不住高速流动介质的冲击;
8>某些介质,在阀门关闭后逐渐冷却,使密封面出现细缝,也会产生冲蚀现象;
9>某些密封圈与阀座、阀办之间采用螺纹连接,容易产生氧浓差电池,腐蚀松脱;
10>因焊渣、铁锈、尘土等杂质嵌入,或生产系统中有机械另件脱落堵住阀芯,使阀门不能关严。
3、阀杆升降失灵。
其原因有:
1>操作过猛使螺纹损伤;
2>缺乏润滑剂或润滑剂失效;
3>阀杆弯扭;
4>表面光洁度不够;
5>配合公差不准,咬得过紧;
6>阀杆螺母倾斜;
7>材料选择不当;例如阀杆与阀杆螺母为同一材质,容易咬住;
8>螺纹波介质腐蚀(指暗杆阀门或阀杆在下部的阀门);
9>露天阀门缺少保护,阀杆螺纹粘满尘砂,或者被雨露霜雪等锈蚀。
4、其它
阀体开裂:一般是冰冻造成的。天冷时,阀门要有保温伴热措施,否则停产后应将阀门及连接管路中的水排净(如有阀底丝堵,可打开丝堵排水)。
手轮损坏:撞击或长杠杆猛力操作所致。只要操作人员或其他有关人员注意,便可避免。
填料压盖断裂:压紧填料时用力不均匀,或压盖有缺陷。压紧填料,要对称地旋转螺丝,不可偏歪。制造时不仅要注意大件和关键件,也要注意压盖之类次要件,否则影响使用。
阀杆与闸板连接失灵:闸阀采用阀杆长方头与闸板T形槽连接形式较多,T形槽内有时不加工,因此使阀杆长方头磨损较快。主要从制造方面来解决。但使用单位也可对T行槽进行补加工,让她有一定光洁度。
双闸板阀门的闸板不能压紧密封面:双闸板的张力是靠顶楔产生的,有些闸阀,顶楔材质不佳(低牌号铸铁),使用不久便磨损或折断。顶楔是个小件,换下原来的铸铁件。
(二)自动阀门
1、弹簧式安全阀
故障之一,密封面渗漏。原因有:①密封面之间夹有杂物;②密封面损坏。
这种故障要靠定期检修来预防。故障之二,灵敏度不高。原因有:①弹簧疲劳;②弹簧使用不当。
弹簧疲劳,无疑应该更换。弹簧使用不当,是使用者不注意一种公称压力的弹簧式安全阀,有几个压力段,每一个压力段有一种对应的弹簧。如公称压力为16公斤/cm2的安全阀,使用压力是2.5~4公斤/cm2的压力段,安装了10~16公斤/cm2的弹簧,虽也能凑合开启,但忽高忽低,很不灵敏。
2、止回阀
长见故障有:①阀瓣打碎;②介质倒流。
引起阀办打碎的原因是:止回阀前后介质压力处于接近平衡而又互相“拉锯”的状态,阀办经常与阀座拍打,某些脆性材料(如铸铁,黄铜等)做成的阀办就被打碎。预防的办法是采用阀办为韧性材料的止回阀。
介质倒流的原因有:①密封面破坏;②夹入杂质。修复密封面和清除杂质,就能防止倒流。
以上关于常见故障及预防方法的叙述,只能起启发作用,实际使用中,还会遇到其它故障,要做到主动灵活地预防阀门故障的发生,最根本的的一条是熟悉它的结构、材质和动作原理。
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