阀门手册 secret

1、阀门手册阀门手册本书全面、系统地介绍了阀门的基础知识、阀门种类和阀门应用等方面的内容。具体内容包括：阀门介绍、阀门选用准则、手动阀门、控制阀、手动控制器和执行机构、灵活阀门及定位器、确定阀门尺寸、确定执行机构尺寸和常见阀门问题等。阀门手册本书可以作为阀门使用和维修人员以及设备管理和工程技术人员的工具书。也可作为阀门设计人员和从事压力容器、管道设计人员的参考书。 阀门的定义 按定义，阀门是专门设计成的机械器件用以直流、启动、停止、混合或调节工艺流体的流量、压力或温度。阀门能设计成处理液体或气体的运行。按阀门的设计、功能和应用的特征，它的类型、尺寸和压力等级有很多种类。最小的工

2、业阀门重量可小到      1 lb(0.45kg)，可舒适地放于人的手中。而最大的可重到10t（9070kg）以上，高度达到24ft(601m)以上。工业过程阀门能用于管线尺寸由0.5m公称直径（DN15）到超过48in(DN1200)。不过超过90%以上的阀门用于工艺系统上是安装在4in(DN100)或较小尺寸的管线上。阀门压力能够用于由负压到超过1300psi(897bar).工艺阀门尺寸的如何变化实例如图1.1所示。今天现有阀门的淋浴已由简单的水龙头发展到备有信息处理机的控制阀，该信息处理机提供工艺过程的单环路控制。今天最常用的类型是闸

3、阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、泄压阀和截止阀。阀门能由许多种材料制造，大多数阀门是由钢、铁、塑料、黄铜、青铜或大量的特殊合金制造的。第二节 根据功能的阀门分类1、按介质的功能设计的特征；2、双位式阀门（开关阀门）；3、止回阀；4、节流阀；5、控制环路中的末控制元件等；按介质的功能和设计的特征阀门可分为三类：双位式（开-关式）阀门，它具有控制物流闭合和允许其通过的功能；止回阀，它只允许物流向一个方向穿流；节流阀，它可在全开到全馆的任一点上调节物流。按功能给阀门定义的一个混乱情况是特殊的阀门设计，注入截止阀、闸阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和胶管形阀门可符合一个、二个或所有三类分类。例如，旋塞阀可用于开

4、-关双向操作，或增加执行机构，可用作节流控制阀。另一种例子是球形阀体，根据其内部设计可以是开-关双位阀、止回阀或节流阀。因此当将特殊阀体类型和特殊分类视为等同时，用户应小心。双位式阀门（开-关阀门）有时值的是隔断阀，双位阀是用于气动或停止通过工艺过程的介质流动。通常双位式阀门包括闸阀、旋塞阀、球阀、泄压阀和缸底阀（图1.2）。大多数双位式阀门是手工操作，不过增加一个执行机构它可自动操作（图1.3）。双位式阀门通常用于物流必需环绕一个区域内改变方向，在该区域内尽享维护或在此处供人们必需防护潜在的安全危害。他们对混合无聊亦有用途，即当在预先确定的适当时时间内大量物流被混合且不要求准确计量。安全管理

5、系统也要求自动的双位式阀门，当紧急情况发生时立即关闭系统。泄压阀是自身执行的双位式阀门，仅当超过预先设定压力时阀门打开（图1.4）。该种阀门分为两类：泄压阀和安全阀。泄压阀是用于防护液体操作过量增压的；安全阀是用于气体操作，此处系统过量增压存在着安全和工艺过程危害并必需放空。止回阀止回阀仅允许流体在预期的方向流动。此设计是这样的，即在相仿方向的任何流动或压力被机械地限制其产生。所有的单向阀都是止回阀（图1.5）。止回阀用于防止流体的返流，返流会损坏设备和扰乱工艺过程。但泵或压缩机停工时，这种阀门特别有用于防护液体运行的泵或气体运行的压缩机产生返流。止回阀也应用于具有不同压力且必需保持分开的工艺

6、系统。节流阀节流阀是用于调整运行中的流量、温度或压力的。这些阀门可在阀门形成之内任何位置活动并固定在该位置，包括全开或全馆位置。因此，它也能起双位阀的作用。不过，许多节流阀设计是备有手操作的手轮和拉杆，有些是备有执行机构或执行机构系统，以提供较大的推力、调位能力以及自动控制（图1.6）。压力调节器是节流阀，它改变阀的位置以保持下游生产的恒压（图1.7）。如下游生产压力升高，调节器略微关闭以降低压力。如果下游生产压力下降，调节器打开以增加压力。节流阀家族的一部分为自动控制阀，有时简称为控制阀，是一个秒撒胡阀门的术语，它改变流动条件以满足工艺要求。这些飞永远备有执行机构以达到自动控制。执行机构设计

7、成接收一个命令信号并利用外部动力源（空气、电或液压）转换到一具体阀门位置，以符合具体时间的功能要求。控制环路中的末控制元件控制阀是最常用的末控制元件。术语末控制元件指的是高功能设备，它需要提供动力和准确度，去控制流动介质达到预期的运行条件。另外一些控制元件包括计量泵、百叶窗、阻尼器、变节距风叶电流控制设施。作为末控制元件，控制阀是控制环路的一部分，它通常除控制阀外尚由其他两元件组成：传感元件和操纵器。传感元件测量具体工艺条件，如流体压力、液位或温度。传感元件利用传送器将带有工艺条件信息的信号传送到操纵器或较大的分配控制系统。操纵器接受自传感器传来的输入，并与设定点或与工艺部位所需预期值进行比较

8、。比较设定点的实际输入，操纵器经过传送一个信号到末控制元件（大概不会是控制阀）对工艺做出任何必要的修正。阀门按照由操纵器送出的信号做出变化，该操纵器是由传感元件进行测量和验证的。图1.8表示一个常见的环路图表，它利用流量（FT）、压力（PT）和温度（TT）传送器及控制阀和操纵器连接。第三节 阀门的应用分类1、阀门应用分类介绍；2、通用工况阀门；3、特殊工况阀门；3、严重工况阀门；通用工况阀门      通用工况阀门是那些为多数普通操作设计的阀门，其具有低的额定压力，在美国国家标准协会（ANSI）的150级到600级（管径在DN16到DN100）

9、之间，中等额定温度在-50650（-46343摄氏度）之间，飞腐蚀性介质和普通压降而不会导致气穴和闪蒸。通用工况阀门设计有一定程度的互换性和适应性以使它们在较广泛的工况中应用。阀体材料被规定为碳钢和不锈钢。图1.9表示两个通用工况阀门的图例，一个为手工操作阀，一个为自动阀。特殊工况阀门      特殊工况阀门是定做制造的阀门，它是为正常工艺运行意外的单一应用而设计的。由于其奇特的设计和制造，它只能在有关特定工况的参数和运行条件下才可操作。该方面通常用于处理一个需要的温度、高度或在复试的介质中。图1.10表示一控制阀，其设计具有轻刮式阀体和陶瓷阀

10、芯以处理磨损的矿物工况包括砂颗粒及高压空气。 严重工况阀门      严重工况阀门，该严重工况阀门具有特殊特性以处理挥发性物质，注入高压力降导致严重气穴、闪蒸、堵塞或高噪音等级。该种阀可在截止阀上设计很好的阀芯。或特殊阀盘；或在旋转阀中涉及特殊球以减少或防止运行中的影响。此外，操作工狂或工艺运行科要求设置特殊执行机构以克服工艺过程之力。图1.11表示一个严重工况阀门，它可处理1100（593）液体钙，它具有多级阀芯以处理高压力降，其阀盖带有特殊冷却翘片。电动液压执行机构能够产生200000LB（889600N）的推力。第四节 按运动分类

11、0;     某些用户将阀门按阀门机械运动分类。直线运动阀（通常也叫直线阀），它具有一个华东阀杆以推动一个闭合元件到开启或关闭位置（闭合元件是指内部阀门设施用来打开、关闭或调整流量）。闸阀、截止阀、胶管阀、对开阀体阀、三通阀和角阀等都属于此类阀门。直线阀由于设计简单、容易维护和较其他运动分类的阀门有更多的尺寸、压力等级和设计选择，所以它们是目前已有方面中的最通用型式。      另一方面，选准运动阀（也叫做旋转阀）使用闭合元件在1/4转角或45°范围内，打开或堵塞流道。旋转阀通常较其类似的直线阀

12、的尺寸小和重量轻。它们被限制在一定的压力降下工作，易于产生气穴和闪蒸现象。但是旋转阀的设计已经成熟，它们已客服这些原有的限制，显著正被加速应用。第五节 阀门开口尺寸分类1、全通径阀门；2、缩径阀门；全通径阀门在工艺系统，大多数阀门是设计成通过使闭合元件的流动通道或面积小于管线内径，而将其流量限制到某个范围。另一方面，某些闸阀或球阀可设计成其内部流动通道有足够尺寸使物流通过而无明显的限制。这种阀叫做全通径阀门，因为其内部流到等于入口的全面积。    全通径阀门主要用于开-关和断路工况，此处物流必须停止或专项。全开口阀门也允许在管线内使用“猪”。“猪”是自驱动的（或流

13、动驱动）机构，以净化管线内部和出去任何工艺聚集物或铁锈。缩径阀门    另一方面，缩口阀门是闭合元件节制流量的阀门。闭合元件的开口的流动面积小于管线内镜的面积。例如，直线截止阀的发作或旋塞阀的套筒通道具有与阀门进口和出口内镜相同的流动面积。此种节流当物流通过闭合元件时，可使阀门产生压力降，当物流通过节流区后可使部分压力恢复。      缩口阀门主要目的是通过减流或通过截流以控制流量，它等于调节封闭元件使阀门在某一开度上提供不同的物流量。第六节 常用管线术语1、管道术语介绍；2、公称管道尺寸和公称直径对照表；3、AN

14、SI压力等级和公称压力对照表；管线术语介绍因为阀门工业和过程工业的优良企业一道，被北美过去50年以上的开发及公司的出现所推动，阀门的管线属于严重地被英制烯烃所影响。英制烯烃使用磅每平方因村（psi）表示压力，用公称管子存储（NPS）表示阀门和管线尺寸管线内径横断的尺寸（英寸）。这些属于在美国今日仍在使用，它是以美国国家标准协会（ANSI）所建立的术语为根据的。      美国以外的地方，阀门和管线的术语是建立在国际单位系统（米制系统）基础上的，它是由国际标准组织（ISO）创立的，按照米制烯烃基本计量单位是米，而距离则为米的倍数（例如千米），或是

15、米的相同单位（厘米，毫米）。典型米制阀门计量除厘米意外，压力则以千帕（kPa）(或bar)。ISO标准以公称直径（DN）表示管径，压力等级则以工程压力（PN）表示，表1.1和表1.2提供了ANSI和ISO标准快速参考。公称管道尺寸和公称直径对照表表1.1 公称管子尺寸和公称直径公称管子尺寸（NPS）/in公称直径（DN ）/mm公称管子尺寸（NPS）/in公称直径（DN ）/mm0.250.50.751.01.251.52.02.53.04.06.0615202532405065801001508.010.012.014.016.018.020.024.036.042.048.02002503

16、0035040045050060090010001200ANSI压力等级和公称压力对照表表1.2 ANSI压力等级和公称压力ANSI压力等级/psi公称压力（PN）/barANSI压力等级/psi公称压力（PN）/bar1503006009001640100160150025004500 250400700 注：PN是ANSI压力等级近似，在两个标准之间不应用准确的对比关系。PN和D/N（德国工业标准）的压力-温度等级对比不同于ANSI的压力-温度等级。第二章 阀门选型准则第一节 阀门系数；第二节 流动特性；第三节 阀门关闭要求；第四节 阀体端面连接；第五节 阀门压力等级；

17、第六节 面对面准则；第七节 阀体材料选择；第八节 阀门垫片选择；第九节 阀门填料选择；第一节 阀门系数1、阀门系数介绍；2、阀门Cv定义及公式；阀门系数介绍通常测定阀门的方法是阀门系数（C ）它也被称为流动系数。当为特殊工况选择阀门时，使用阀门系数确定阀门尺寸，该阀门可在工艺流体稳定的控制下，能够通过所需要的流量。阀门制造商通常公布各种类型阀门的C 数据，它是近似数值，并能按照管线结构或发作制造而变动上调10%。      如一个阀门不能正确计算C ，通常将削弱在两个方面之一的阀门性能：如果C 对所需要的工艺而言太小，则阀门本身或阀内的阀芯尺寸

18、不够，会使工艺系统流量不够。此外，因为阀门的截流会导致上游压力增加，并在阀门导致上游或其他上游设备损坏之前产生高的背压。尺寸不够的C 也会产生阀内的较高阻力降，它将导致空穴现象或闪蒸。      如果C 计算值比系统需要的过高，通常选用一个大的超过尺寸的阀门。显然，一个大尺寸阀门的造价、尺寸及重量是主要的缺点。除此之外，如果阀门是节流操作，控制问题明显会发生。天内广场闭合元件，如选赛或阀盘，正位于阀座之外，它有可能产生高压力降和较快流速而产生气穴现象及闪蒸，或阀芯零件的磨损。此外，如果闭合元件在阀座上闭合而操作器又不能控制在该位置，它将被吸入阀

19、座。这种现象被称为溶缸闭锁效应。阀门Cv定义公式阀门一个C 的定义为一个美国加仑（3.78公升）的水灾60（16）时流经一个开口（如阀门），在一分钟内产生一个psi（0.1bar）的压力降。由美国仪表协会（ANSI/ISA标准S75.01）规定的简化C 计算公式是：C =物流×m C 的计算逐步过程见第七章。第二节 流动特性1、流动特性介绍；2、等百分比流动特性；3、直线流动特性；4、快开流动特性；5、确定安装流动特性；6、流动特性例A（无管线效应）；7、流动特性例B（有管线效应）；8、选择正确的流动特性；9、幅度变化范围；阀门流动特性介绍每一个节流阀都有其流动特性，它描述阀门系数C

20、 和阀门形成之间的关系。换言之，当阀门打开时，作为选择阀门设计的关键因素流动特性允许一定流量在阀门形成的特定百分数内通过。此种特性允许阀门在可判断的情况下控制流量。这在使用节流阀时是很重要的。      通过节流阀的流率不仅受到阀门流动特性影响，而且也受到阀门压力将的影响。一个阀门特性在具有变动压力将的系统内工作，与相同阀门流动特性在恒定压力降的工况下工作，是有很大差别的。当不考虑管线影响，阀门在恒定压力降操作时，流动特性被认为是固有流动特性。但是如果考虑阀门和管线二者的影响，流动特性将改变其理想曲线，并被称为安装流动特性。通常，一系统必须经整

21、体考虑来确定安装流动特性，它将在第节中进一步讨论。某定旋转阀，注入蝶阀和球阀，轻易的变更。为此，旋转控制阀在截留的工况下，利用一个带有执行机构定位器的可表示特性的凸轮来改变固有流动特性，或利用改变闭合机构，如V形缺口球阀以改变固有流动特性。1/4转的旋塞阀和球阀能通过改变算塞阀的开口以改变流动特性（图2.1）。另一方面，线性阀流动特性通常是由发信的设计确定，即通过笼式阀芯内的孔的尺寸和形状（图2.2）或阀芯头的形状（图2.3）来确定。      三种常用的流动特性是：等百分比式、直线式、快开式。三种流动特性的理想曲线列于图2.4。但是此三种曲线

22、的固有流动特性会受阀体类型和设计以及管线因素的影响。      阀门等百分比流动特性在三种常见流动特性中，在节流阀上最频繁地使用的是等百分比流动特性。关于固有等百分比流动特性，其流率在形成开始处是最小的，而在形成的末端处则增加到较大的数量。这在行程的前半部分给闭合元件提供了准确而又有两的控制，而在此处是较难维持其控制的，这是因为闭合元件更易于被工艺过程之力的影响。另一方面，等百分比特性可在形成后半部分提高容量，而允许阀门通过所需的流量。对特定的阀门，等百分比特性在湘成的前半部分可引起改良的幅度变化范围和较佳的可重复性及分辨能力。Q0最

23、小可控制流率      n常数虽然阀门本身流动特性是等百分比的，但安装流动特性是接近于直线流动特性。这就是通常工艺系统压力降大雨通过阀门压力降的理由。图2.5表示一个等百分比特性的两条流动曲线；固有流动特性和考虑管线影响的安装流动特性。附加的管线影响有一种倾向使流动特性自理想等百分比特性远离到固有直线特性。直线流动特性固有直线流动特性是指不管阀门的位置如何，在阀门行程的单位流动上产生相等的变化。直线流动特性经常是在那些主要压力降使通过阀门时产生的工艺系统中应用。在很大程度上，直线流动特性与百分比特性相比，直线流动特性可在全部的行程上提供较佳的流

24、量。直线流动特性的数字公式是：Q=kL  dQ/dL=k式中  Q流率      L阀门行程      k比例常数图2.6表示固有直线流动特性，以及安装特性（考虑管线效应）。由图可看出，管线效应有一种将直线流动特性推向快开特性的倾向。 快开流动特性快开流动特性差不多仅仅用于开-关工况，当阀门开始打开时，会立即产生最大流量（图2.7）。由于快开特性的极端特征，其固有和安装特性是相似的。确定安装流动特性如前所述，当阀门安装在工艺系统时，固有流动特性会明显地改变。当考虑系

25、统管线的效应时，等百分比特性向直线特性移动，而线性特性向快开特性移动。以下两例安装的工况：一个无管线效应，另一个则考虑管线效应。流动特性例A（无管线效应）图2.8表示已工艺系统的图标，包括一个离心泵和一个阀门，它是用来维持下游的压力为80psi或5.5bar。为了说明图2.9，给出泵的出口压力（psi）和流量的关系（gal/min）。在此例中，管线的损失假设是极少的，而要求的最大流量是200 gal/min（757L/min）。如图2.9， 在200 gal/min情况下，泵的出口压力P1在阀门之前为100psi（6.9bar），则下游则要求为80psi（5.5bar）（换言之，压力降为20p

26、si或1.4bar）。利用C 的确定公式（节）决定在此工况的C 为：C =Q =200 =45假设C =45是最大C 的流量（个别值是目前可以估计的）。与要求的C 值和最大C 的百分数一样，这个数值必须控制工艺工程。这些流量数据列于表2.1中。利用等百分比和直线特性的定义，安装特性利用据图2.10找出的表2.1的数据，可将安装特性绘于图中，此图用图解法解释了在固有流动特性上的安装效应。直线特性由理想直线远离到快开特性。另一方面，等百分比特性移动到理想的直线。此例中，二者特性将具有好的节流控制。 流动特性例B（有管线效应）为了进一步说明，例A简化成一个恒定的下游压力及仅由泵特性影响的压力降。在例

27、B中，工况改变成利用阀门节流下游压力，如图2.11所示。注意此恒定下游压力（80psi或5.5bar）在通过节流后应保持恒定不变。表2.1  流量C 和泵压（无管线损失）流量Q(gal/min)泵出口压力P1/psig经过阀门p/psi要求的Cv最大Cv的百分值50100150200170150125100907045205.2122245*112749100注：*最大Cv由于节流，压力降必须在阀门和限制区中分配。对于此例，在200gal/min（7.57L/min）的流量下，通过阀门的压力降要求为4psi（0.3bar）。利用Cv公式，阀的最大Cv为：C =Q =200 =100按

28、照平方根定律（Q=R ），通过阀门节流区的压力降有一些变化。因此，使用泵的特性，通过阀门的可用降力降势能被估计的，如表2.2所示。如2.12根据表2.2所列数据给出安装直线和安装等百分比特性。注意，节流区的管线损失已将安装等百分比特性修正为固有直线特性。依次安装直线特性已变成固有快开特性。由于管线损失的影响，使用直线特性将产生一个在行程开始提升时有很小变化的高灵敏系统。另一方面，在应用等百分比特性将产生在全部行程上的不变的灵敏度。选择正确的流动特性当选用节流阀时，必须在直线特性和等百分比特性之间进行选择。应用两个通则可简化此选择。首先，如果大部分压力降是通过阀门产生的且上游压力不变，直线特性将

29、提供较好的控制。但是考虑目前工艺系统的复杂性，这种系统是很少的。当系统上安装有变扬程流量计时，亦可推荐直线特性。其次。如果管线和下游设备对系统产生明显的阻力，应选用等百分比特性。这就是今天大多数系统常用的情况，即过半数的节流阀具有等百分比性。等百分比特性也可用于低流量时高压力降和高流量时低压力降的工况。因为要使限定数据可用，作为防护措施而使阀门尺寸过大时，等百分比特性将提供最大的控制范围。表2.3、2.4、2.5、2.6给出了比较具体的推荐，它是根据系统的液位、压力控制、流量控制以及系统的其他情况而定的。不管流动特性如何，在很大程度上今天的可控制测量仪器能向节流阀提供满意的信号调节器。不过，如

30、有时要求手动控制，则修正流动特性，能使该变动很容易的得到。表2.2 流量、Cv和泵压（无管线损失）流量Q(gal/min)泵出口压力P1/psig通过节流区PR通过阀门P要求的Cv最大值Cv的百分数5010015010017015012510014916896636451225100*51225100注：*最大Cv表2.3液位系统推荐的流动特性恒定阀门压力降推荐固有流动特性恒定P直线式负荷增加时，P降低最大负荷的P20%最小负荷的P直线式负荷增加时，P降低最大负荷时P20%最小负荷的P等百分比式负荷增加时，P增加最大负荷时P200%最小负荷的P直线式负荷增加时，P增加最大负荷的P200%最小负

31、荷的P快开式 表2.4  压力控制系统推荐的流动特性用途推荐的固有流动特性液体工艺过程等百分比式气体工艺过程，小容积，控制阀和负荷阀之间管线小于10ft（3m）等百分比式气体工艺过程，大容积（工艺过程具有接收器、分配系统及超过公称管线溶剂100ft的传送管线），负荷增加时，P降低，最大负荷的P20%最小负荷时P直线式气体工艺过程，大容积，负荷增加时，P降低，最大负荷时P20%最小负荷的P等百分比式 表2.5  流量控制系统推荐的流动特性去调节器的流量测量信号阀门和控制元件间的位置宽范围流量给定值阀门处当负荷增加，P变化很大的流量窄范围流量比例串联直线式等

32、百分比式 旁路*直线式等百分比式流量平方比例串联直线式等百分比式 旁路*等百分比式等百分比式注： *当阀门关闭时，计量元件的流量增加。 表2.6  其他系统推荐的流动特性用途推荐的固有流动特性三通阀或用作为三通阀的两通阀（如使用特性定位器，它必须经阀门制造厂校验）直线式气体压缩机循环控制阀直线式恒定压力降工况直线式温度控制，此处控制阀P50%系统P等百分比式pH值控制，此处控制阀P50%系统P等百分比式pH值控制，此处控制阀P50%系统P直线式幅度变化范围幅度变化范围是跟流量和流动特性有关的术语，它的定义是最大流量和控制阀在接受来自调节器的信号后产生的最

33、小流量间的比值。今天的控制阀工况要求有一定程度的高幅度变化范围，它要求阀门由最大到最小流量控制流量。控制阀的幅度变化范围受到三个因素影响：第一个因素是阀门的几何形状（例如截止阀内的旋塞和阀座），由于设计及阀体和调节元件的形状使它有一固有的幅度变化范围。有时只要阀门的灵敏度不受影响可改变形状以改善幅度变化范围。灵敏度的定义是由于调节元件给定变化（与预先的位置相比较）所产生的流动面积开孔的具体变化。讨论当调节元件几乎关闭时的小流量，例如旋塞和阀盖关闭到阀座，由于具有的小间隙造成的超灵敏度可能是个问题。第二个因素，阀座泄漏也会影响幅度变化范围。过度阀座泄漏，当阀提高阀座时会导致不稳定，特别是与由固定

34、器或笼罩固定就位的浮动夹持式阀座相比，没有搭接的螺纹拧入式的阀座。幅度变化范围也受阀的启动或执行机构的影响，这是第三个因素。某些执行机构在接近关闭时极可能比其他执行机构不灵活。例如当选定风动弹簧鼓膜执行机构时，节流阀在阀门关闭的5%范围内是很少准确的，这主要是由于定位弹簧、滞后、鼓膜的变动面积（当执行机构变动位置时）和压力降本身影响所致。另一方面，弹簧圆筒执行机构供应活塞两侧空气压力，该压力可提供在小于阀门提升1%之内的控制，以及高到10倍可比较的鼓膜执行机构的韧性系数。于是，配备有弹簧圆筒执行机构的节流阀将比配备鼓膜执行机构的相同阀门有较高的幅度变化范围。考虑阀门几何形状及执行机构的影响，幅

35、度变化范围可以用简单方法计算。例如一个阀 门在低于5%行程下不准确，则幅度变化范围为20：1( 100除以5)。作为通用的节流阀，V形缺口球阀的通用定则,它们有最高的幅度变化范围(高到200：1)，随后为偏心旋塞阀 (100：1)，截止阀(50：1)和蝶阀(20 :1)。通常具有最高幅度变化范围的阀门当调整元件接近关闭时，具有低的灵敏度；但当阀门打开时其灵敏度增加。因为等百分比流动特性当阀门打开时加速提高灵敏度，它经常被用于节流工况。间隙流动术语习惯上是指发生在阀门幅度变化范围较低端和实际关闭位置之间的任何流动。  ISA标准S75.11（控制阀的固有流动特性和幅度变化范围)制定幅度

36、变化范围、灵敏度和偏离极限的准则。 第三节 关闭要求1、阀门关闭标准；2、阀门关闭分类；3、典型阀座负荷与ANSI关闭等级关系；阀门关闭要求工业标准曾制订有关工艺流体通过阀座或密封的允许泄漏量的规定。通常本标准应用于节流阀，但也可应用于其他类型阀门。特别是ANSI标准70-2-1976（1982年再肯定）提供了六类关闭大纲。阀门关闭分类关闭类别由实验流体（通常为水或空气）通过阀门的百分数来确定，它也作为阀门额定容量的要素。必须考虑预定的压力、温度及时间极限。关闭分类的范围由ANSI 级，此处阀门不要求严密关闭，到ANSI 级，此处必须完全关闭或近乎鼓泡密闭。下面简单叙述每一种关闭类别及每一种的

37、最大泄漏率。当用户和阀门制造商对阀门泄漏要求达成协议时，ANSI 级关闭是不需要试验的开放式类别。ANSI 级关闭是0.5%额定阀门容量并使用双开口阀座或压力平衡阀芯，此处采用金属活塞环和金属对金属阀座表面。ANSI 级关闭是0.1%额定阀门容量并使用和ANSI级关闭相同的阀门形式，但它是被用于需要改善关闭的工况。ANSI 级关闭是座面为金属对金属的单座阀工业标准，它要求最大允许阀座泄漏量为0.01%的额定阀门容量。为使金属对金属阀座达到这种较高的等级，由手动操纵器或执行机械作用在表面的负荷必须达到一定水平。表2.7列出了金属和软阀座表面级、级和级的典型所需阀座负荷。ANSI 级和级两者都是为

38、节流阀研制的，此处关闭是主要焦点。ANSI关闭的定义为0.0005cm2/min每英寸锐孔直径每psi的压差，级是惟一仅有的类别，此处允许的阀门泄漏时按照锐孔直径和压差（压力降）变化的。此类别是需要用于这些工况，即此处节流阀或控制阀被用作为隔断阀，它要求漫长周期的延缓关闭以组织高压降。它用于带有金属或软的阀座表面或带有要求阀座极其严密的压力平衡阀芯的单座阀门。ANSI 级关闭通常被称为鼓泡严密关闭，并带有金属对合成橡胶软阀座表面（例如将合成橡胶嵌入阀座或旋塞头内），虽然阀座负荷非常高，但使用金属对金属阀座仍可获得级关闭（如表2.7）。级与压差无关，但应考虑每分钟的厘米泄漏和阀座锐孔直径的关系。

39、这就意味着大阀座直径的阀门应用于低压降的工况下能有比V级要求较低的泄漏。图2.13表示V级和VI级的关系，V级考虑了压差，VI级则无压差。典型阀座负荷与ANSI关闭等级关系表2.7 典型阀座负荷与ANSI关闭等级关系阀座表面ANSI关闭等级阀门尺寸所需阀座负荷（直线阀座力）金属级0.54inDN1510050lb/in60J金属级6in及以上DN150及以上75lb/in91J金属级的1%0.54inDN15100100lb/in121J金属级的1%6in及以上DN150及以上150lb/in181J金属级0.54inDN15100250lb/in303J金属级610inDN150250400

40、lb/in484J金属级0.54inDN15100250lb/in303J金属级610inDN150250400lb/in484J软级0.54inDN1510050lb/in60J软级6in及以上DN150及以上100lb/in121J软级0.54inDN1510050lb/in60J软级6in及以上DN150及以上100lb/in121J第四节 阀门阀体的端面连接1、端面连接介绍；2、螺纹端面连接；3、法兰端面连接；4、焊接端面连接；5、其他端面连接阀门端面连接介绍许多种不同的端面连接被采用以便阀门被连接到系统的管线。大多数情况下，阀门的端面接头设计成与管线接头匹配。在理想的情况下，阀门与管

41、线之间的端面街头和材料应是相同的。然而，并不永远是这种情况。通常的惯例是小于2in（DN50）的小尺寸阀门可使用螺纹连接（图2.14），而2in（DN50）及较大尺寸的阀门则用法兰连接（图2.15）。炼油工业使用的标准要考虑暂时的排出物对泄漏的影响。某些工艺系统中，暂时的排出物或过程泄漏不是个问题（例如水系统），将使用螺纹连接到4in（DN100）的阀门上。大多数工艺系统要求阀门两端的连接形式相同。在某些工况下，例如放空口和排液口的阀门，上游开口一端要求类型连接，而在下游开口一端则为不同类型的连接。螺纹端面连接如上所述，螺纹连接用于较小尺寸如1.5in（DN40）及以下。阀门小于1in（DN2

42、5）的端面连接标准为螺纹连接。如果泄漏无关紧要，螺纹连接可以用到4in（DN100）的阀门。阀门端面连接设计成内部国家管线螺纹（NPT），而配合的管线端面则使用外部国家管线螺纹（NPT），因为泄漏和压力等级所限，螺纹连接仅使用到ANSI600级。同时螺纹连接不应使用于有腐蚀的工艺过程，因为螺纹会损坏或拧不下来。国家管线螺纹式最常见的螺纹接头。一个例外就是消防管理系统，它要求使用国家软管螺纹（NHT），它的匹配接头则由消防部门使用。另外一种在工艺系统中常见的是普通3/4in公园软管螺纹（GHT）。螺纹既可刀削也可现场套扣，特别是使用精细的模具。套扣的螺纹没有尖锐的边角（由机加工生产的），但在螺纹

43、尖端较为粗糙。当较小尺寸阀门使用螺纹连接时，因其尺寸较小重量较轻而容易安装，这点很重要，因为管线和阀门必须转动以完成连接。在某些情况下，管件将需要管线绝缘带或绝缘剂以保证严密的密封。因为螺纹设计要求少的机械切削，并且是大多阀门制造厂所常见之事，所以它是技术规定中花费最少的。法兰端面连接阀门大于2in（DN50）时通常要求使用法兰。法兰比罗文链接容易安装，这是因为法兰面与管线相配并用螺纹连在一起，而管线和阀门不需要任何转动。法兰克用于大多数温度范围，由绝对零度到1500（815）。当温度增加，某些限制在高压上。用法兰面之间的垫片连接时，拧紧法兰螺栓产生之力，被用来密封接头。法兰见ANSI标准B1

44、6.5（或API或近似标准），它提出平面密封面，凸台式密封面的高度和直径，标准孔的模式及平接接头的必须尺寸，例如榫和槽、凹面或凸面的设计。法兰是按照工作条件，材料要求，最大操作温度及压力而确定等级的。虽然法兰的主要优点是阀门能很容易地自管线上卸掉，但法兰易遭受热扭转和振动。如果温度循环很显著，可考虑用焊接连接作为代替方案。现有法兰类型：整体法兰，如其名称所示，是阀体整体的一部分。对整体法兰，其法兰孔可是机加工而成或是铸入阀体铸件之上。整体法兰是常用的，因为它已是许多阀门制造商的标准并已经在最早的设计中使用。另一方面，可分离式法兰已是端面连接设计中相对新的一种。可分离式法兰式用独立的法兰套在阀体

45、端部毂盘上，并用半圆环安装就位。整体法兰可具有平面密封面（图2.16），它允许在两个匹配法兰及法兰垫片之间的全面接触。平面密封面法兰在低压工况及黄酮和铸铁阀上经常使用。因为法兰式相互之间全面接触，设计中当螺栓拧紧时要使法兰应力及可能的法兰弯曲减少到最小。法兰面必须完全平整以使在整个法兰上产生相等的密封。当采用平面法兰，应采用大直径的垫片（与法兰面相同）以保证密封。另一种常见法兰面是凸台式密封面（参见图2.15），它是一个圆形面积将两个法兰分开。凸台式密封面内径与管线阀门开口内镜相同，而其外径则小于螺栓孔圆直径。ANSI标准要求凸台式密封面高度，在尺寸为ANSI600级（PN100）一下时为0.

46、06in（1.5mm），而在尺寸为ANSI600级（PN100）以上时为0.25in（6mm）。凸台式密封面隔开法兰本身，尽管当螺栓拧紧时会产生一些法兰应力，但仍要防止任何别的法兰对法兰的接触，因为它会使垫片压力降低。当使用简单的平板垫片时密封面可谓光华的平面。凸台式密封面可加工成许多同心圆的槽，它能保持垫片就位（防止喷出）并保持较佳的密封效果。ANSI250级铁阀门及所有钢阀门的法兰型式是由规定的。推荐采用600psi（400bar）和温度1500（815）。环槽密封面（也是RTJ）是图态势密封面的改进型（图2.17）。一个和阀门开口同心圆的U形槽加工到密封面上，软的金属垫片（通常为蒙耐尔或

47、软铁，但其他软金属亦可选用）插入槽内，当法兰拧紧时点片被嵌入就位。RTJ法兰规定用于高压工况，压力可到1500psi（1000bar）尽管它不是高温工况。如上所述，可分离式法兰（图2.18）是整体法兰现在采用的一个便宜的，活动的代替方案。因为法兰不会被工艺物料浸湿，它可由碳钢制造并以涂料防护大气腐蚀，因为降低了需要使用不锈钢或合金钢的造价。可分离式法兰被制造成在阀体毂套上滑动。现场拧紧法兰，两个半圆环插入阀体的槽内，其作用如同机械止动。当法兰螺栓拧紧，法兰锁住圆环，保持阀体准确就位。虽然碳钢是最常见和便宜的可分离法兰的选用材料，但在高温高压工况下，需选用不锈钢法兰。当处理管线安装中心不正时，可

48、分离式法兰胜过整体法兰的最大优点是其活动范围。如果上游管线法兰已固定就位，且与下游管线法兰对中不准，这将妨碍整体法兰阀门的安装，除非将法兰和阀门孔型调整以使孔对正。另一方面，对可分离式法兰而言，两端的任何一个阀门法兰能轻微旋转以补偿对位不正。法兰修正对位不正的能力允许阀门在不同位置上旋转和固定（特别是空间有矛盾时）。    可分离式法兰能设计成在纸的压力等级上互换。它的额定等级为ANSI150-600级（PN16-PN100）及4in（DN100）及以下尺寸的阀门。对ANSI150-300级（PN16-PN40）在阀门尺寸和6in和8in（DN150和DN200）

49、也可用可分离式法兰。可分离式法兰亦可用于ANSI150级（PN16）和尺寸大于10in（DN250）的阀门。虽然可分离式法兰的制造便宜和较为方便，但其一个缺点是如果法兰螺栓没有适当拧紧，阀门可能因为中立或过大管线振动而旋转，尤其是当阀门顶部有重的执行机构或其他工件之时。焊接端面连接由于环境、安全、卫生或效率等原因要求零泄漏，管线可焊到阀门上，作为一个整体结构。许多用户坚持在ANSI900级（PN160）或更高的压力工况下需要一个永久性的端面连接，尤其是在高温工况下。在动力厂几乎所有蒸汽和水的管线要求端面焊接链接。两个最常用的焊接接头是套焊和搭焊连接。在尺寸为2in或更小的接头，在高压高温的流体

50、中使用套焊（图2.19）。阀门套焊的制造是在阀门本体端面上镗一预定深度的孔（按ANSI标准B16.11）。然后将管线插入镗孔中，再在管线外经和阀体端面间进行焊接。套焊接头的焊接标准是依照地区或ANSI规范（B31.1或B31.3）指定的管线焊接规程。对于3in（DN80）或更大的较大阀门，在高温高压工况规定使用对焊端面连接。对焊包括一个唇边，它和管线上近似的唇边对接在一起。随后管线和阀门的两个唇边用单边或双边的斜角造成对焊接头，在此接头内填满焊透的焊缝。某些较小的工业阀门在设计上课使用J形坡口或U形坡口。这些坡口难于制作但易于用射线检验。大多数对焊断面按照ANSI标准B16.25的规定，它要求

51、壁厚厚到7/8in（22min）的破口为37.5°角。如果壁厚超过7/8in，则规定为37.5°和10°的复合对焊坡口。用户也可按照特殊的技术规程设计特殊对接焊坡口。例如，有时动力工业要求使用背垫环，它必须列入对焊技术规程中。插入背垫环以保证管线和阀门适当对正。对于对焊和搭焊接头必须考虑阀门和管线的材料兼容以保证合适的焊接机阀门和管线的匹配。因为碳合金及高铬钢有空气硬化倾向，应避免这些（或热处理）情况产生。 非金属阀门，最常见的是塑料，则具有其他型式的端面链接。小的塑料阀可制造成管箍端面连接。小的塑料阀可制造成管箍端面连接，用以将塑料阀门连接成塑料管上。阀门每一端

52、头上备有外部螺母，它可拧入管线形成整体连接。在负压操作下，小的塑料阀或金属阀可以配有O形环接头。由聚氯乙烯（PVC）和绿化聚氯乙烯制造的阀门，用近似于套焊的凹凸面插入结构，此外并用能溶解的胶结剂将两块融合在一起。另外一种融合塑料管和阀门的方法是热熔合，即用外部加热源融化塑料并使两部分熔在一起。铁阀门使用对开夹紧管箍与管线链接，该对开夹紧管箍能与切削在阀门及管线端部的槽相配合。不锈钢能清洗的阀门可使用特殊的夹紧接头，它可以定期自系统拆卸并进行清洗（图2.21）。某些旋转阀位无法兰连接，它的旋转设计师在阀体上有一个短的，位于两上管线法兰之间的面对面，此面对面可用螺栓连接一起。此种结构使用简单平板垫

53、片将两个法兰拧紧。阀体盘外径与管线端面凸起的平面外径相匹配。应该考虑热膨胀，当较长的螺栓伸长或缩短时，会导致相应的泄漏或压碎垫片。使用一个能够控制压缩的弹性垫片可以校正热影响。但此种设计仅推荐用于不考虑防火安全之处。在火灾中热膨胀会导致螺栓膨胀，而造成工艺过程泄漏，此泄漏给火灾供应燃料。第五节 阀门的压力等级1、阀门压力等级介绍；2、阀门标准等级；3、阀门特殊等级；4、阀门中间等级；阀门压力等级介绍当阀门控制一定范围的内压高到一定值时，它就叫阀门额定压力。阀门的额定压力愈高，壁厚愈厚，所以阀门部件不会破坏。额定压力也受工作温度影响，工艺过程温度愈高，阀体部件所能承受的压力愈低（图2.22），用

54、ANSI标准B16.34确定压力-温度关系，以及可应用的壁厚及端面连接。了解常用的压力等级变化范围及额定压力是重要的，特别是阀门的压力等级可设计成标准等级、特殊等级及中间等级。阀门标准等级最常见的压力等级标准是ANSI B16.34， 它规定六个标准等级：150级、300级、600级、900级、1500级和2500级（见表1.2，为正常压力规定）。这些等级应用于NPT螺纹、法兰、对焊机套焊的端面连接。阀门特殊等级当无损检验符合带有对接端面连接的阀门要求时，特殊等级是可行的。ANSI标准 B16.34允许对接阀门升级到ANSI特殊等级15级、300级、600 级、900级、 1500级、2500

55、级和4500级。阀门中间等级对于带有对接端部连接的阀门，ANSI标准也允许使用中间额定等级，例如ANSI中间3300级。使用特殊等级需增加工程时间，但可使特殊操作的阀门缩小尺寸，降低重量和造价。例如一个碳钢阀门要在6500psi（450bar）和300（150）下使用。通常，如果选用惯用的标准或特殊压力等级，阀门将使用ANSI特殊等级4500级额定压力，它将增加阀门的尺寸、造价和重量。但是如果选用ANSI中间等级3300级，则可使用一个较小的阀门。有一点应注意到，除非阀门制造商能设计中间等级，否则，特殊设计及铸模等将增加阀门造价。新工程增加的造价应和现有较大阀门的造价对比。ANSI中间等级也可

56、设计压力等级大于特殊等级4500级，不过不应与ANSI中间等级6600级和6600psi（450bar）的压力变化范围混淆。6600级最大压力为13200psi或910bar。第六节 阀门面对面准则1、阀门面对面介绍；2、阀门常用面对面标准；阀门面对面介绍位于阀门与管线配合的表面到对应端表面之间的尺寸叫面对面尺寸。不管其端面连接型式为何（螺纹、法兰或焊接）。这个物理尺寸永远是由表面对表面的测量决定的。大多数阀门的面对面是由工业标准确定的。不过某些习惯设计，例如Y形体阀门是由制造商或设计场地条件所限而确定的。在某些情况下，用户工艺系统设计可以确定一个特殊的面对面。在此种情况下，面对面的财产依然考

57、虑是阀门面的表面。阀门常用面对面标准通常用于整个工艺过程工业的几个面对面阀门的标准列于表2.8。这些标准已被下列组织纳入：美国国家标准组织（ANSI），美国仪表协会（ISA），美国机械工程师协会（ASME），英国标准学会（BSI）和阀门及配件工业制造商标准化协会。表2.8  常用面对面标准标准阀门类型额定压力ANSI/ISA S75.03截止阀150600（在150级、300级和600级间阀门是可互换的）ANSI/ISA S75.04法兰式截止阀125、150、250、300、600ANSI/ISA S75.04无法兰截止阀150、300、600ANSI/ISA S 75.08法兰夹持或软管阀所有等