各类阀门的结构、作用原理和适用介质环境

唐宋元明清

各类阀门的结构、作用原理和适用的介质环境
1、闸阀的结构、作用原理和适用的介质环境
闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直。根据闸板的结构特点不同又可将闸阀分为楔式、平行式两种。闸阀的闸板有两个密封面，最常用的楔式闸板多为单闸板，由其两个密封面组成楔形，楔形角随阀门参数而异，通常为5°，当介质温度不高时也可以为2°52′；平行式闸阀的密封面与垂直中心平行，并大多制成双闸板。闸阀关闭时，其密封面既可以只依靠流体介质自身的压力来密封，也可以采用外力强行将闸板压向阀座的方式进行密封，前者称为自密封，后者称为强制密封。大部分闸阀是采用强制密封。
闸阀的密封性能较截止阀好，流体阻力较小，密封面受介质的冲刷和侵蚀较少，启闭较省力。闸阀适用于制成大口径的阀门，闸阀虽然具有一定的调节性能，但一般只用在全开和全关的位式场所，而不用于调节和节流。闸阀适用于蒸汽、油品、水等介质，也适用于含有固体颗粒及黏度较大的介质，并适用于作为放空阀和低真空系统的阀门，但闸阀的结构比较复杂，密封面易磨损，而且损伤后维修比较困难。
2、截止阀的结构、作用原理和适用的介质环境
截止阀的启闭件是塞形的阀瓣，密封面呈平面或锥面，阀瓣沿流体的中心线作直线运动。与闸阀相比，截止阀的调节性能较好，由于结构比较简单制造维修比较方便，价格也比较便宜。
截止阀属于强制密封阀门，在阀门关闭时必须通过阀杆向阀瓣和阀座之间施加一定的压力才能达到密封面不泄漏的目的。当介质由阀瓣下方通过阀门时，操作力的大小是介质的向上推力和阀杆与填料之间摩擦力的总和，关闭阀门时阀杆所需传递的操作力是推力与摩擦力的叠加，而打开阀门时阀杆所需传递的操作力是介质推力与摩擦力的差值。所以关闭阀门时阀杆需要承受较大的顶力，这也是截止阀的阀杆直径较大的原因，否则阀杆容易顶弯。
截止阀的密封性能较闸阀差，其流体阻力也较大，截止阀开启时，阀瓣的开启高度只要达到公称通径的30%时介质就已经达到最大流量，所以截止阀开启的工作行程较小，启闭时间较短。
截止阀适用于蒸汽、水、工艺气等介质，但不宜用于黏度大，含有颗粒易沉淀的介质，也不宜作放空阀及低真空系统的阀门。
按照介质的流向划分，截止阀有直通式和角式两种结构，安装时应注意使介质的流向与阀体所示箭头方向一致。
3、节流阀的结构、作用原理和适用的介质环境
节流阀的外形结构、作用原理与截止阀相同，在启闭件的形状上有所区别。我国的节流阀的启闭件大多为圆锥流线型，通过它与阀座距离的改变来控制流体通道的截面积，从而达到调节介质流量和压力的目的。
节流阀的调节性能较截止阀好，但调节精度不高，由于通过流道的速度较大，密封面容易被冲刷损坏，在容易汽化的介质节流过程中还会出现汽蚀现象，这种汽蚀现象会大大缩短阀门启闭件的使用寿命。eg：一根节流管线上316L的阀芯只使用不到1个月就被汽蚀完全损坏的现象，因此从国外引进的节流阀中有的阀瓣采用了笼罩式结构，这种节流阀的结构比较复杂，但使用寿命很长，这与笼罩结构能最大限度消除汽蚀现象有很大的关系。
节流阀适用于温度较低、压力较高或者阀门前后压差较大的工况过程，不适用于黏度大和含有固体颗粒的介质，也不宜作隔断阀。安装时应注意介质流向应与阀体所标箭头方向保持一致。
4、球阀的结构、作用原理和适用的介质环境
球阀的启闭件是一个有孔的球体，球体绕垂直于流体通道的轴线旋转。使球体的孔道与介质流道的吻合程度不断改变就能够达到启闭通道的目的。当球体的孔道与介质流道最大吻合时流道畅通；当局部吻合时，流道部分畅通；而完全不吻合时，介质的流道被球体完全封闭。
球阀的结构比闸阀、截止阀简单，质量轻，零部件少，便于制造和维修，密封性能好，流体阻力小，启闭迅速、轻便，安装时可不受介质流向的限制，也不易产生振动和噪声。球阀适用于低温、高压及黏度较大的介质，主要供开启和关闭管道介质之用。由于其结构特点，一般不用于高温环境，也不作节流使用。
5、旋塞阀的结构、作用原理和适用的介质环境
旋塞阀的结构与作用原理与球阀相似，只是启闭件是一个有孔的圆柱体。旋塞与阀体的密封面既可以是阀体的内腔，也可以是镶嵌在阀体内空中的衬套。对于腐蚀性强或者带有结晶的介质以衬套式为宜，旋塞阀可做成直通、三通或四通结构形式，多通式旋塞阀非常适用于需对介质管道进行冲洗的场合使用。
旋塞阀不宜用于高温环境，尤其是衬套式旋塞阀，其使用温度往往受到衬套材料耐温性能的限制。
6、蝶阀的结构、作用原理和适用的介质环境
蝶阀的启闭件是一个圆盘形的蝶板，蝶板在阀体内绕其自身的轴旋转，从而达到阀门的启闭目的。蝶阀与相同公称压力等级的平行式闸板阀比较具有尺寸小、质量轻、启闭迅速的特点，适合于制成较大口径的阀门，一般的密封圈多为橡胶材料，适用于大口径低于80℃、压力小于1.0MPa的原油、油品及水等介质使用，工业用蝶阀的蝶板用金属环作密封圈，能耐高温，适用压力也较高，阀门公称通径大，大型高温蝶阀采用钢板焊制而成，主要用于高温介质的烟气管道和煤气管道，炼油厂催化裂化装置中烟机的进口烟气控制就常用这种阀门。
7、隔膜阀的结构、作用原理和适用的介质环境
隔膜阀的启闭件是一块用橡胶或塑料等软质材料制成的隔膜，这种隔膜将阀体内腔及驱动部件隔开，这样既省去了填料密封结构，又避免了阀瓣与介质的接触，还减少了介质外漏的可能。
隔膜阀结构简单，密封性能好，便于维修，流体阻力小。受隔膜材料的限制，隔膜阀一般只适用于温度低于200℃，压力小于1.0MPa的油品、水、酸、碱介质和含悬浮物的介质，不适用于有机溶剂和强氧化剂介质。
8、止回阀的结构、作用原理和适用的介质环境
止回阀的启闭件有蝶板和重锤两种结构。蝶板结构的止回阀可以安装在水平或垂直管道上。重锤式结构的止回阀也称为升降式止回阀，只能安装在垂直管道上。
止回阀的名称界定了它的功能和作用就是防止介质倒流。因此止回阀的启闭件靠介质流动的力量自行开启，如果介质不能按设计的流向流动时，止回阀的启闭件就将自行关闭，以防止发生事故。在现场中离心式流体输送机械的出口有安装止回阀，燃烧炉或汽化炉的进料管线也有安装止回阀。止回阀一般适用于清净介质，不宜用于含固体颗粒和黏度较大的介质。
9、安全阀的结构、作用原理和适用的介质环境
安全阀是管道或设备上的一种安全附件，顾名思义，其作用就是保证设备或系统的安全。在石油化工装置中几乎各个压力系统都要安装安全阀。安全阀在正常情况下是关闭的，只有当压力系统的压力超过设计值一定限度，使装置面临安全威胁时，安全阀才会自动开启，通过排放介质将系统的压力恢复到安全范围，而一旦系统压力降到一定范围时，安全阀又要自动关闭，以减少介质的流失。能使安全阀自动执行这一功能的部件是阀瓣、阀座和通过阀杆给予阀瓣预置力的压紧弹簧、重锤和杠杆，而这种预置力是必须经过计算和调试。
10、疏水阀的结构、作用原理和适用的介质环境
疏水阀安装在蒸汽管道、加热器等蒸汽系统中，起着既要将蒸汽系统中冷凝的冷凝液及时排出系统，又尽量减少蒸汽随液体排走的功能，这种功能是自动进行的，因此也是其他阀门无法代替的。
疏水阀按其结构和工作原理可分为浮桶式疏水阀、倒桶式疏水阀、热动式疏水阀和脉冲式疏水阀等几种。
浮桶式疏水阀是利用凝结水中的浮桶的升降来帮助启闭件运动，从而达到只疏水不漏气的效果，这种疏水阀运行稳定，但动作迟缓。
倒桶式疏水阀是利用浮动在凝结水中的钟形罩来帮助启闭件运动，从而达到疏水效果，这种疏水阀动作规律、稳定可靠，但运行迟缓，有漏气现象。
热动力式疏水阀利用蒸汽和凝结水不同的热力学性能产生的压力变化使启闭件运动，达到阀门启闭的目的。这种阀的排水量大，动作灵敏可靠，结构简单。
脉冲式疏水阀利用蒸汽在两级节流中的二次蒸发导致汽凝的压力变化从而达到启闭件动作的目的。

刘玉乐

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