粘性介质的阀门选择.pdf

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1、年第期 轴孔 、 螺栓孔与阀杆螺栓孔应一致 , 使蝶板与阀 杆装配时准确可靠 。 车削后 , 卸下蝶板 , 再加工 其他蝶板 , 保证了蝶板的互换性 。 日日侧侧 ,沪护 卜,尸嗯尸, ,户叫叫 巧巧巧 的 的 喇喇喇盯 、 一一一 卜卜”, ,孕今 , ” 图 阀体 蝶阀结构 蝶板阀杆 图椭圆蝶 板车削加工胎具 管子操板螺性定位套定位轴 椭圆蝶板采用车削加工 后 , 提高 了制造精 度和表面光洁度 , 工艺简单 , 工效高 , 降低了产 品成本消耗 。 粘 性介质的阀 门选择 单纯 一种阀门是不能满足化工工业中广泛 的性能和复杂环境的需求的 。 因此 , 在给某一具 体流 程选择 阀门前 ,

2、 有必要对各种类型阀门的 优点和缺点进行分析 。 一般来说 , 工艺流体可以是 某温 度压力下 的液体 、 悬浊液或气液混合体 。 尽管工艺环境千 变万化 , 选择阀门的规律却是可循的 。 就是重点 考虑阀门的运行原理 , 而 不是对特殊 阀门生产 者提供的单一设计的变型斤斤计较 。 例如 , 蝶阀 、 球 阀和旋塞阀都有一个组件 绕垂直于流体的轴而旋转 。 而截止阀属于利用 一塞形封 闭件 , 沿阀座 中心轴 靠近或 离开 阀座 的类型 。 闸阀则是利用阀杆带动滑动部件 , 沿介 质流动方向垂直移动来开关阀门 。 隔膜阀是利 用一定形状的弹性膜来开关流通通道 。 如果所选某一阀门的功能与所需

3、工艺流体 的流动特性相适应 , 可以进行选择程序的下一 步骤 , 也就是制造材质 、 密封 、 阀体设计 、 执行器 和连接器等技术条件的选择 。 要想成功地将一 阀门与某一工厂的工艺环境相匹配 , 通 晓阀门 的工作方式也是必要的 。 蝶阀 当阀门全打开时 , 由阀门构件的几何形状 而引起的压力降是极小的 。 因为它有激励流体 的特性 , 蝶阀适 用 于需 较大 流通 直 径可达 的介质 。 当阀门部分打开时阀后产生的分离流涡 流状 会导致湍流 。 即使一个流线形的蝶板如 果不能消除湍流 , 也会导致气蚀和噪音 。 如果应 用于液体的阀关闭过快 , 还会产生水锤现象液 体压力的瞬间变化而引起

4、的管子抖动 。 蝶阀对于泥或粘性物质 , 如溶于流体中的 石灰 、 硫磺和灰粉等是很敏感魄 。 如果浓度超过 肠 , 这些物质会在蝶板的较低处积聚 , 经过一 段时间 , 这些物质积聚到一定程度 , 会导致蝶板 与阀体粘合 。 蝶阀蝶板需要一个附加力扭矩来推开积 聚和压缩的固体以清除蝶板移动通道 。 没有这 个 附加 力未知 , 阀门可能打不 开 , 或 引起阀 杆 、 阀杆轴承和执行机构的损坏 。 在阀门关 闭期间 , 介质中的固体颗粒会在 蝶板和密封圈之间沉积和压缩 , 这样 , 保持阀门 关闭也可能需要一个不断增加的动力 , 结果 , 增 加了部件表面磨损 。 无论是将密封圈嵌入阀压 腔

5、 , 还是镶嵌在蝶板上 , 情形是一样的 。 在许多大规模应用中 。这 些缺点往往是 不 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 年第期 可避免的 , 因为只有蝶阀在大小和容量上是适 用的 。 随着设计和生产技术的发展 , 阀门的寿命 也在延长 。 原则上 , 蝶 阀特别适用于简单的开和关 的 应用中 , 而且处理的是干净的液体或气体介质 , 开关的频率要小在开 、 关或流量调节中 。蝶 阀 控制流量的特性从开到关 的整个范围内是不一 样 的 。 体积流量

6、与蝶板转角的函数曲线展示了 一些不规则的动态特性 。 即使是流线形的蝶板 , 也不可能消除曲线上的突变 。 球阀 除具有与蝶 阀相似的特性外 , 球 阀在全 开 时 , 压力降最小 。球 阀适用于要求保持全部管径 流通 , 特别是公称直径相对较小的场合 。 例如 , 一个 内径 为的球阀 , 常被确定 为经济性的上限 , 但也有许多适用于内径高达 或更大的情形 。 在 某些类型的应用中 , 这些阀门在最 大体 积流量下往往允许双流向操作 。 其标准变型具 有较大 的余隙空 间 , 以便于 防止流体 中可能携 带的杂质积聚 。通过 转换流体方向 , 双流向操作 防止 了一些物质在阀门余隙中结垢

7、。 如果阀门 用 于易结垢 或 易凝 固的介 质 中 , 常会 发 生 问 题 。 当阀门保持关 闭的时间较长时情形会变 坏 , 积 聚介质的凝固将阀门的移动部分卡住 , 使它很快失去功能 。 球阀的性能 曲线不如蝶阀的平滑 。 球阀出 口处尖锐的分离边缘的流体破碎 、循 环或回流 以及半开阀中流体的积累导致 了整个操 作范围 内性能的不同 。 因为球阀在全开时具有压降最 小的特点 , 它可用于干净液体或气体介质全体积流量输送 时作 为连接器 。 球 阀用于较小直径的管子上较 经济 , 因为它们比较笨重 , 而且装配 及密封方式 复杂 。 对于内径的管子 , 无论从制造 还是从经济上考虑 ,

8、球阀都是选择对象 。 但是 , 球阀与蝶阀相似 , 当经受频繁的开 、 关 时 , 寿命 也将缩短 。 旋塞阀 旋塞阀装有 “ 旋转关 闭件 , 与球阀的 工 作原理相似 , 旋塞的形状可以是 圆柱或圆锥形 , 阀门构造简单 , 重量较轻 , 但压降较大 。 上述每 一种情形 , 旋塞密封面的密封性都较好 。 由于旋塞阀最适用于开关操作和 多种流动 形式 , 它越来越多地用于节流和流动控制 。 因为 阀门全开时 , 阀座被保护起来不与流体接触 , 所 以 , 旋塞阀可用于处理含有固体的悬浮液 。 按惯例 , 这些阀门需要足够的润滑以使旋 塞转动灵活 。 现在 , 许多非润 滑阀门型式已出 现

9、, 特别是套筒式旋塞阀己被证明是消除偶 尔 泄漏的非常实用而有效的阀门 。 它比闸阀出现 的泄漏问题少得多 。 除 非加装附属设备 增加 系统 费用 , 闸阀 的阀杆 作直 线运动时 , 特 别是在动态情况 下 变换闸位调节流 动 , 泄漏机 会 更大 。 对一个 旋转阀杆的阀门来说 , 加装封罩的旋塞式控 制 阀将是许多流程控制中最经济的选择 。 截止阀 因为截止阀只有很小一部分内表 面受力 , 所以适 用于高压系统 , 它 们具有趋 向关 闭的特 点 , 即阀门前后压差有关 闭流通通道的趋势 。 但 是当流动方 向改变时 , 这个 力 压力垂直表面 积就变成了趋向于打开的方式起 作用 。

10、当提 高压力时 , 在流动方 向上需要 一对应的过剩的 关闭力 , 这种转换式操作是非常重要的 。 在带 电磁式执行器的截止阀中 , 阀瓣需要 较小的关 闭力 。 密封性能受一系列材料的影响 , 包括 “ 钢对钢 ”的情形 。 后者有一个钢制球体和 一个钢制阀座盘 , 它们经过精密加工 , 以使阀门 在执行机构提供的关闭力下保证完全密封 。 阀杆可 用适 当形状 的塑料密封圈密封 , 用 于高压真空或其他混合密封 。 如果需要较高的 热阻 , 这种塑料密封可换成金属波纹管 , 以承受 或更高的温度 。 金 属波 纹管可限制 阀门行程 , 但重要的是 选择一个非常标准的波纹管内径 , 以适合阀杆

11、 腔 。 因为流过阀门的流体要经受明显的方向变 化 , 因此 , 有角度的阀座在减少压力损失方面是 较理想的 。 这些阀适 用 于标准内径从 的系统中 。 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 年第期一一 由于安袋了相对坚 硬的密封 、阀门对流体 的沉淀或不纯度是较敏感的 。 总之 , 在输送磨损 性介质时应该引起注意 。 截止阀在体积流量控 制方面是较理想的 , 其较 长的行程 , 球体形状 , 保证最佳控 制的锥形阀瓣组件等特 点 , 是较吸 引人的

12、 。 隔膜阀 隔膜阀适 用于不干净或磨损性介质 , 阀中 有一 隔膜压在阀座上 , 运 行时与流体方向保持 一适当的夹角 。通过 阀杆给隔膜施加压力 , 将流 通通道关 闭 。 阀杆动作可由手动 、 气动或 电动执 行器控制 。 当阀门完全打开后 , 隔膜与密封 阀座之 间 的横截面常比阀体的标准内径大得多 。 由于隔 膜相对阀座有微小偏斜 , 这样 , 体积流量被改 变 , 但伴随着微小的压降 。 当选择这些阀门时 , 必须看透这一点 , 因为不同的厂家 , 其设计是不 一样的 。 例如 , 在称为全通道的阀中 , 隔膜被压 向阀体底部 , 结果是体积流量增大 而压力损失 也增加 。 总之

13、, 全通道设计的缺点是由于行程较长 , 密封薄膜要承受过度的张力 。 结果寿命显著减 小 , 特别是需要高频开关的流程 。 这种带有手动 执行机构 的阀门 , 常作为蝶阀或弹簧节流阀的 替换 阀 。 隔膜阀的最大优点是具有完成高频率开关 的能 力 , 这是 因为密封隔膜只从一 个方 向压向 阀瓣 。 还有 阀座使隔膜表面上保持一相对稳定 的压 力 , 这样 , 隔膜对流体中固体颗粒造成的形 状变化给以机械性 的补偿 。 因此 隔膜阀特别适 用于悬浮液 。 隔膜阀允许执行机械与不锈钢体 永久连 接 , 密封材料有利于杀菌 。 这样 , 隔膜阀又适用 于处理公共生活用水或微生物丰富的介质 。 因为

14、流通通道的横过部分的变化与阀门行 程是成比例的 , 所以隔膜阀的控制容量是可观 的 。 一定的设计改进 , 使至少在 一 的 体积流量范围内保持较高的性能 。 综合 上面所讨论的不同类型阀门的实用能 力和 有限性 , 建议读者把它当作阀门类型初级选择 的简单指导 , 并根据安全原则 , 仔细选择阀体和 密封体的制造材料 。 制造材料包括聚氯乙烯 、 丙 烯腊 一 丁二烯 一 苯乙烯共聚物 、 聚丙烯 、 聚四氟乙 烯 、 二氟乙烯 、 聚酞胺 、 灰铸铁 、 球墨铸铁 、 各种 不锈钢及其 合金 。 接触 化学腐蚀性介质的阀 门 内部可以覆盖防蚀塑料 。 你可以准备一个参考图表 , 将所选择材

15、料 在各种温度和浓度的复杂介质中的耐蚀性列下 来 。 将所有信息放入计算机数据库在估价所选 择材料时 、计 算机可进行快速的数据分类和查 找 。 阀门在满足所有工艺特殊要求的同时 , 还要 能够保持其性能 。这些要 求包括流程中的流速 、 压力和温度 , 还有工艺流体 含杂质程度 , 化学反 应性 , 物理凝聚性或凝固性质 。 为估价多种现存和新引入的工艺流体或它 们的混合物 , 必须拥有广泛的知识 , 因流体性质 对阀门材料性能的影响有许多方式 。 总之 , 该领 域实验的重要性不可低估 。 下一步是选择阀门 的执行方式 , 手动 、 气动或电动 , 都要求不 同的 考虑 。 如果选择电动或

16、电磁动执行方式 , 必须确 定 电压值是否适宜 。 安全要求包括紧急情况的预 防和 防爆设 计 , 即使阀门装置遵循室内安全规定 , 保证有最 小流量和阀门行程限制器及电子阀门开度指示 等设施也要处理好其他的要求 。场地 要求包括 安装在室外阀门的周 围气体情况 , 为适应环境 变化 , 保护阀门的附属设施 。 选择适宜的阀门是一个复杂的过程 。 依据 单一流程 、 流体和工 厂独特的需求 , 应 当分析不 同阀门厂家提供的材料和设计 。 很明显 , 不能过 份强调向合格的建议者一 人或计算机咨询的重要性 。 许多阀门厂家在现 场或通过电话向用户提供这样的服 务 。 关于阀 门选择 、 使用和维修的文件是通用的 , 这些文件 正被不断更新 , 并 用于销售夕 、员及其使 用者的 培划 。 山东普南化肥厂 张彦 编译自美化学工程 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/