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2 阀门的基础知识 阀门分类阀门的主要技术性能阀门的主要技术参数阀门的常用材料常见阀门常用中外阀门行业标准阀门的型号编制和选型流量系数 闪蒸和汽蚀阀门常用检测标准 2 1阀门分类 2 1 1通用分类法这种分类方法既按原理 作用又按结构划分 是目前国际 国内最常用的分类方法 一般分闸阀 截止阀 节流阀 仪表阀 柱塞阀 隔膜阀 旋塞阀 球阀 蝶阀 止回阀 减压阀安全阀 疏水阀 调节阀 底阀 过滤器 排污阀等 2 1 2按用途和作用分类调节阀类 主要用于调节介质的流量 压力等 包括调节阀 节流阀 减压阀等 止回阀类 用于阻止介质倒流 包括各种结构的止回阀 分流阀类 用于分离 分配或混合介质 包括各种结构的分配阀和疏水阀等 安全阀类 用于介质超压时的安全保护 包括各种类型的安全阀 截断阀类 主要用于截断或接通介质流 包括闸阀 截止阀 隔膜阀 球阀 旋塞阀 碟阀 柱塞阀 球塞阀 针型仪表阀等 2 1 3按压力分类2 1 4按介质温度分类真空阀 工作压力低于标准大气压的阀门 高温阀 t大于450 的阀门低压阀 公称压力PN小于1 6MPa的阀门 中温阀 120 小于t小于450 的阀门 中压阀 公称压力PN2 5 6 4MPa的阀门 常温阀 40 小于t小于120 的阀门 高压阀 公称压力PN10 0 80 0MPa的阀门 低温阀 100 小于t小于 40 的阀门 超高压阀 公称压力PN大于100MPa的阀门 超低温阀 t小于 100 的阀门 2 1 5按阀体材料分类金属阀体衬里阀门 衬铅阀门 衬塑料阀门 衬搪瓷阀门 非金属材料阀门 如 陶瓷阀门 玻璃钢阀门 塑料阀门 金属材料阀门 如 铜合金阀门 铝合金阀门 铅合金阀门 钛合金阀门 蒙乃尔合金阀门 铸铁阀门 碳钢阀门 铸钢阀门 低合金钢阀门 高合金钢阀门 2 1 6按驱动方式分类手动阀 人力操作手轮 手柄 链轮驱动阀门动力驱动阀 利用动力源 电 气 液动阀和电磁阀等自动阀 利用介质本身能量动作 如止回阀 安全阀 减压阀 自动疏水阀 2 2阀门的主要技术性能 2 2 1 强度性能阀门的强度性能是指阀门承受介质压力的能力 阀门是承受内压的机械产品 因而必须具有足够的强度和刚度 以保证长期使用而不发生破裂或产生变形 2 2 2密封性能阀门的密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力 它是阀门最重要的技术性能指标 阀门的密封部位有三处 启闭件与阀座两密封面间的接触处 填料与阀杆和填料函的配和处 阀体与阀盖的连接处 其中前一处的泄漏叫做内漏 也就是通常所说的关不严 它将影响阀门截断介质的能力 对于截断阀类来说 内漏是不允许的 后两处的泄漏叫做外漏 即介质从阀内泄漏到阀外 外漏会造成物料损失 污染环境 严重时还会造成事故 对于易燃易爆 有毒或有放射的介质 外漏更是不能允许的 因而阀门必须具有可靠的密封性能 2 2 3流动性能介质流过阀门后会产生压力损失 既阀门前后的压力差 也就是阀门对介质的流动有一定的阻力 介质为克服阀门的阻力就要消耗一定的能量 从节约能源上考虑 设计和制造阀门时 要尽可能降低阀门对流动介质的阻力2 2 4 动作性能2 2 4 1动作灵敏度和可靠性这是指阀门对于介质参数变化 做出相应反应的敏感程度 对于节流阀 减压阀 调节阀等用来调节介质参数的阀门以及安全阀 疏水阀等具有特定功能的阀门来说 其功能灵敏度与可靠性是十分重要的技术性能指标 2 2 4 2启闭力和启闭力矩启闭力和启闭力矩是指阀门开启或关闭所必须施加的作用力或力矩 关闭阀门时 需要使启闭件与发座两密封面间形成一定的密封比压 同时还要克服阀杆与填料之间 阀杆与螺母的螺纹之间 阀杆端部支承处及其他磨擦部位的摩擦力 因而必须施加一定的关闭力和关闭力矩 阀门在启闭过程中 所需要的启闭力和启闭力矩是变化的 其最大值是在关闭的最终瞬时或开启的最初瞬时 设计和制造阀门时应力求降低其关闭力和关闭力矩2 2 4 3启闭速度启闭速度是用阀门完成一次开启或关闭动作所需的时间来表示 一般对阀门的启闭速度无严格要求 但有些工况对启闭速度有特殊要求 如有的要求迅速开启或关闭 以防发生事故 有的要求缓慢关闭 以防产生水击等 这在选用阀门类型时应加以考虑 2 3阀门的技术参数 2 3 1公称通径定义 为表征阀门口径的名义内径 阀门的流通孔径公制 mm 英制 inch 一般的表示方式 DN英寸 毫米对照表 2 3 2公称压力 压力等级 定义 是指阀门在指定温度下所允许的工作压力 常用单位是MPa 国标 GB 机械部标准 JB 化工部标准 HG HGJ 德标 DIN 和ISO标准表示方法 PN单位 10 1MPa barPN6 10 16 20 25 40 50 64 100 150 250 320 420美标 表示方法 ANSI单位 Lb标准压力磅级ANSI150 300 400 600 800 900 1500 2500 4500 日标 表示方法 JIS单位 KJIS10K 20K 30K 40K 压力单位换算 1bara 0barg 100KPa 14 5psi 1Kg cm2压差 p 单位为bar notinbaraorbarg 电厂常用阀门的压力等级从PN1 6Mpa PN2 5MPa 150磅 到PN42MPa 2500磅 2 3 3工作压力和工作温度 温度压力曲线 定义 特定阀门在不同温度范围内 适用某种介质时 所能承受的压力范围使用的标准 ANSI16 34材料温度压力曲线阀门温度压力曲线压力等级 压力和温度之间对应关系注意 ANSI压力等级基于工作温度 e g 300 C DIN标压力等级基于常温 温度 压力特性表 Class1500 2 3 4连接方式 2 3 4 1定义 阀门和管道之间的连接形式2 3 4 2常用的连接方式 对夹式 Wafer 阀门安装在两片法兰中间 阀体上通常有定位孔以方便安装定位 支耳式 Lugged 阀门安装在两片法兰中间 阀体上均匀分布螺栓孔 与法兰螺栓孔相对应 双法兰式 DoubleFlange 阀体两端带有法兰 与管道上的法兰相对应 通过螺栓固定法兰在管道上安装阀门 对焊式 ButtWelded 阀体两端按对焊焊接要求加工成对焊坡口 与管道坡口对应焊接阀体与于管线中 整体性好 要求准确对齐 承插焊式 SocketWelded 阀体两端按承插焊接要求加工成承插焊坡口 与管道坡口对应焊接阀体与于管线中 尺寸小于DN80常用 不推荐用于有害介质 缝隙腐蚀 螺纹连接 ScrewedBSPT NPT 阀体出入口端部加工内或外螺纹 与管道端部的外或内螺纹对应旋接于管线 一般用于DN80 3 以下 BSPT BritishStandardPipeTapered英制斜螺纹 常用于ANSI BS连接标准 BSPP BritishStandardPipeParallel英制直螺纹 常用于DIN连接标准 NPT NationalPipeThread 美制标准 常用于油气应用 2 3 4 3常见连接法兰形式 a Flatface FF 平面b Raisedface RF 凸面c Ring typejoint RTJ 环槽式d Spigotandrecess承插式e Tongueandgrove榫槽式f O ringsealO型圈g Lapjoint活套 2 3 4 4法兰与管道的连接 a Threaded螺纹b Parallelthreaded平行螺纹c Circlip卡簧d Weld oncollar焊接挡圈e SlipOn SO 松套f SocketWeld SW 承插焊g ButtWeld BW Weldingneck对焊h Lapjoint活套 DN200 PN6PCD280mm8xM16 DN200 PN10PCD295mm8xM20 DN200 PN16PCD295mm12xM20 ANSIdrillings ANSI150 300 600 900 1500 2500 4500DINdrillings PN10 16 25 40 64 100 160 250 320 400 2 3 4 5法兰常用法兰钻孔标准Flangedrillings 2 3 5阀体及过流件材质 2 3 6适用介质2 3 6密封等级2 3 7执行机构2 3 7 1执行机构类别 电动 气动 液动 联动 2 3 7 2执行机构与阀门连接方式即适用标准 2 4阀门常用材料 WCB A105碳钢最常用的阀体和内件材料 通常适用于温度范围在 29 426 之间的空气 碳氢化合物 非腐蚀性液体和气体 适用压力下的饱和蒸汽和过热蒸汽等 铸钢对应标准编号 ASTMA216WCB DIN17245 1 0619 AFNORA48C M BS1505 16 JISSCPH2 锻钢对应标准号 ASTEMA105LCB低温碳钢这种材料主要用于温度范围在 到 之间的空气 碳氢化合物 非腐蚀性液体与气体 饱和蒸汽和过热蒸汽等 铸钢对应标准编号 ASTM 352gr LCB DIN17245 1 1138 AFNORFB M BS1504 161 JISSCPH1 WC6 F12低合金钢这种材料由于其良好的抗蠕变特性 适用于高温工况 从防腐角度来说 适应于温度范围在 到 之间的碳氢化合物 液体与气体 非腐蚀性汽化物 饱和蒸汽和过热蒸汽等 比 更难铸造 而且焊接也比较困难 铸钢对应标准编号 其他金属材料WC9 F22高温合金钢 与 属同系材料 适用于 相同介质 但温度范围更高 到来 焊接或焊制修理非常困难 铸钢对应标准编号 C12A F91高温 高压合金钢超高温高压适用的合金钢 主要用在超临界机组的主蒸汽管道 2 4阀门常用材料 WB36 15NiCuMoNb5 WB36 15NiCuMoNb5 是DIN标准的锻钢材料 主要特点是在中低温度范围内具有相对较高的强度 目前几乎所有300MW及以上机组的给水管道都是WB36材质的 所以通常要求给水管道的阀门也是WB36材质的 CF8M F316不锈钢 不锈钢常用于腐蚀性介质 如有机或无机酸 但不能用于盐酸 硫酸和磷酸 其抗腐性蚀性能优于304 由于钼的存在 高温下的抗蠕变性能大大提高 典型温度范围为 到 铸钢对应标准编号 ASTMA351CF8M AISI316 DIN17445 1 4408 AFNORZ6CND18 10 3M BS1505 316C15 JISSCS14A锻钢对应标准编号 ASTMA182 A240GR F316 AISI316 DIN17440 1 4401CF3M F316L316L不锈钢为了316的低碳型 焊接性能有所改善 在高温下抗腐蚀性比316有所提高 应用工况与316类似 最高温度455 铸钢对应标准编号 ASTMA315CF3M AISI316L DIN17440 1 4404 AFNORZ2CND18 12 3M BS1504 316C12 JISSCS16A304 CF8不锈钢304 CF3不锈钢DUPLEX双向钢HastAlloy哈氏合金铝青铜橡胶包覆 2 5常见阀门 常用阀门闸阀截止阀止回阀球阀蝶阀旋塞阀刀闸阀PFA内衬阀门隔膜阀压力泄放阀 安全阀 呼吸阀 氮封阀 其他特殊阀门 产品危险介质用阀门取样阀 V 型调节球阀泵保护阀减温减压器玻璃板液位计风送阀门罐底放料阀窥视镜 2 5 1球阀 球阀是由旋塞阀演变来的 它的关闭件是一个带孔的球体 或部分球体 球体随阀杆转动 实现阀门的开启或关闭 一般只作关断使用 但现在已经有截流和控制流量设计 球阀主要优点 适合经常操作 启闭迅速 轻便 流动阻力小 结构简单 相对体积小 重量轻 便于安装 密封性能好 不受安装方向限制 介质流向可以任意 除单向密封球阀 无振动 噪音小 球阀主要缺点 工作范围有一定影响 金属密封球阀可用于高温高压但检修难度大 截流性能较差 球阀分类 按结构形式分浮动球固定球案阀体形式分整体式两片式三片式全焊接式按密封形式分软密封式硬密封式按照连接方式分法兰连接螺纹连接焊接按照传动方式分手动气动液动电动常用标准 2 5 2蝶阀 碟阀的关闭件是圆形蝶板 或其它形状 碟板随阀杆旋转 实现阀门的启闭 碟阀主要作截断阀使用 在一定流量范围内有较好的调节特性 碟阀的优点 启闭方便迅速 省力 流体阻力小 可经常操作 结构简单 体积小 重量轻 可以输送浆液 管道口积存液体较少 低压下可以实现良好密封 三偏心蝶阀可以适用高压 一定范围内调节性能好蝶阀的缺点 使用压力和工作范围有一定限制 密封性能较差 阀本身无自锁能力 需要加装蜗轮传动来实现自锁 蝶阀分类 中心对称式双偏心式三偏心式软密封硬密封法兰连接对夹式手动气动液动电动 2 5 3截止阀 截止阀的启闭件是塞形的阀瓣 密封面为平面或锥面 阀瓣沿流体的中心线作直线运动 阀杆的运动形式 有升降杆式 阀杆升降 手轮不升降 也有升降旋转杆式 手轮与阀杆一起旋转升降 螺母设在阀体上 截止阀只适用于全开和全关 不允许作调节和节流 截止阀在开启时 阀瓣的开启高度为公称通径的25 30 时 流量达到最大 表示已经全开 优点 结构简单 制造和维修比较方便 工作行程小 启闭时间短 密封性好 密封面间摩擦力小 寿命较长 缺点 流体阻力大 开启和关闭时所需力较大 不适用于带颗粒 粘度较大 易结胶的介质 调节性能较差 截止阀分类 塞式锥面密封锥面线密封软密封法兰连接对焊连接手动气动液动电动Y型角形针形截止阀通常小于6 2 5 4疏水阀 节流阀 2 5 4 1疏水阀从液体介质里排除气体 从气体介质里排除液体 或从气体介质里排除其他无用气体 并防止主要介质逸漏 最重要的功能有 1 能迅速排除产生的凝结水 2 防止蒸汽泄漏 3 排除空气及其他不可凝结气体 2 5 4 2节流阀节流阀的外形结构与截止阀并无区别 只是它们启闭件的形状不同 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 特点 构造较简单 便于制造和维修 成本低 调节精度不高 不能作调节使用 密封面易冲蚀 不能作切断介质用 密封性较差 介质的流向应与阀体所示箭头方向一致 2 5 5闸阀 闸阀的启闭件是闸板 闸板的运动方向与流体方向垂直 闸阀只能作全开全关 不能作调节和节流 闸板有两个密封面 最常用的楔式闸板阀的两个密封面形成楔形 角度随阀门参数而异 通常为5 介质温度不高时为2 52 平行板闸阀因其独特的设计和特性正在被广泛的应用 优点 流体阻力小 密封面受介质的冲刷和侵蚀小 开闭较省力 介质不受流向限制 不扰流 不降低压力 形体简单 结构长度短 制造工艺性好 适用范围广 缺点 密封面之间易引起冲蚀和擦伤 维修比较困难 外形尺寸较大 开启需要一定的空间 开闭时间长 结构较复杂 2 5 6止回阀 启闭件靠介质流动的力量自行开启或关闭 以防止介质倒流的阀门叫止回阀 主要用于介质单向流动的管路上 只允许介质向一个方向流动 以防止事故发生 1止回阀分类 升降式旋启式板式 蝶式 活塞阀芯式球形阀芯式2 5 7安全阀安全阀用在受压设备 容器或管路上 作为超压保护装置 当设备 容器或管路内的压力升高超过允许值时 阀门自动开启 继而全量排放 以防止设备 容器或管路内的压力继续升高 当压力降低到规定值时 阀门应自动及时关闭 从而保护设备 容器或管路的安全运行 安全阀 靠进口侧静压动作的压力泄放阀能突然启座并全开适用于可压缩性流体 气体 气相或蒸汽 泄放阀 靠进口侧静压动作的压力泄放阀开启高度随超压的增加而成比例增大适用于不可压缩的流体 液体 安全泄放阀 根据情况既可作为安全阀又可作为泄放阀的压力泄放阀有关安全阀的几个压力概念 最大允许工作压力在设计温度下 设备或管道所允许承受的最大工作压力 设定压力安全阀起跳的压力背压安全阀出口压力超压安全阀开启后到全开期间入口积聚的压力安全阀的分类 弹簧式先导式重力式先导加重力式 2 6常用中外阀门行业标准2 6 1标准代号2 6 2常用标准 阀门常用设计标准ANSIB16 34 通用阀门 API6D 管道阀门 ASMESECTIONI VIII 安全阀 DIN结构长度标准 F2F ANSIB16 10API609ISO5752法兰标准 Flanged ANSIB16 5ANSIB16 34GB JB HGJJIS阀门顶端法兰标准ISO5211检测标准ANSIB16 104API598MSSSP61防火标准API607其他行业和工厂标准MobilShellEuroChlor 2 7阀门的型号编制和选型 2 7 1阀门的型号编制阀门型号通常应表示出阀门类型 驱动方式 连接形式 结构特点 密封面材料 阀体材料和公称压力等要素 阀门型号的标准化对阀门的设计 选用 销售提供了方便 但目前多数阀门制造厂一般采用自己的统一编号方法 2 7 2选型基本条件基本的工艺条件介质名称工作压力连接方式连接标准工作温度管道规格管道材质客户名称项目名称最终用户名称完整阀门型号 2 8流量系数 闪蒸和汽蚀 扭矩流量特性 2 8 1流量系数定义 一定的过流口径所拥有的在单位时间内的介质流通量 流量系数值是通过试验确定的 它是指流体流经阀门所产生单位压力损失时流体的流量流量系数是衡量阀门流通能力的指标 值越大说明流体通过阀门的压损越小流量系数重要取决于 阀门类型 尺寸 结构 开启角度 流向等通常用Cv或Kv表示Cv值定义 给定行程下 阀门前后压降为1PSI 介质为温度60F水 每分钟流经阀门的水的体积 用USGPM表示Kv值定义 给定行程下 阀门前后压降为1bar 介质为温度20C水 每小时流经阀门的水的体积 用m3 h表示1Kv 0 8650Cv2 8 2流量特性定义 指阀门的相对行程和相对流量之间的关系开关阀快开流量特性调节阀线性流量特性等百分比流量特性近似等百分比特性 2 8 3闪蒸和气蚀 定义 闪蒸 液体介质当其在缩流断面处的压力降低到等于或小于该液体在阀门入口温度下的饱和蒸汽压时 部分液体会汽化 产生气泡的现象气蚀 如果缩流面后流体的压力恢复到高于上述饱和蒸汽压力时 已汽化的液体会重新恢复到液相 气泡破裂释放出能量的现象危害 噪音 阻塞流 导致阀门和下游设备的损坏解决办法 增大阀门口径增加阀前压力改变阀门类型2 8 4