阀门的种类及原理

阀门的种类及原理任课教师：朱继生AssistantprofessorSeniorengineer流体流动《化工单元操作过程》主要内容:‹阀门的功能‹阀门的分类‹阀门的基本参数‹阀门的编号‹常见阀门结构及应用‹阀门的选用‹阀门的检验和安装‹阀门的保养‹阀门的操作‹阀门的检修一、阀门的功能阀门是流体管路的控制装置，在石油化工生产过程中发挥着重要作用。„接通和截断介质；„防止介质倒流；„调节介质压力、流量；„分离、混合或分配介质；„防止介质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行。二、阀门的分类按用途和作用分类：„截断类：主要用于截断或接通介质流。如闸阀、截止阀、球阀、碟阀、旋塞阀、隔膜阀„止回类：用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。„调节类：调节介质的压力和流量如减压阀、调压阀、节流阀。„安全类：在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介质，保证管路系统及设备安全。„分配类：改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等。„特殊用途：如疏水阀、放空阀、排污阀等。„按压力分类：真空阀——工作压力低于标准大气压的阀门。低压阀——公称压力PN小于1.6MPa的阀门。中压阀——公称压力PN2.5~6.4MPa的阀门。高压阀——公称压力PN10.0~80.0MPa的阀门。超高压阀——公称压力PN大于100MPa的阀门。二、阀门的分类„按介质工作温度分类：高温阀——t大于450℃的阀门。中温阀——120℃大于t小于450℃的阀门。常温阀——-40℃大于t小于120℃的阀门。低温阀——-100℃大于t小于-40℃的阀门。超低温阀——t小于-100℃的阀门。二、阀门的分类„按阀体材料分类：非金属阀门：如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门金属材料阀门：如铸铁阀门、碳钢阀门、铸钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门及铜合金阀门等。二、阀门的分类„按公称通径分根据阀门的公称通径可分：小口径阀门：公称通径DN40mm的阀门。中口径阀门：公称通径DN50~300mm的阀门。大口径阀门：公称通径DN350~1200mm的阀门。特大口径阀门：公称通径DN≥1400mm的阀门二、阀门的分类„按与管道连接方式分可分为：法兰连接阀门：阀体带有法兰，与管道采用法兰连接的阀门。螺纹连接阀门：阀体带有螺纹，与管道采用螺纹连接的阀门。焊接连接阀门：阀体带有焊口，与管道采用焊接连接的阀门。夹箍连接阀门：阀体上带夹口，与管道采用夹箍连接的阀门。卡套连接阀门：采用卡套与管道连接的阀门。二、阀门的分类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。二、阀门的分类三、阀门的基本参数„公称通径用作参考的经过圆整的表示口径大小的参数，用“DN*”表示，如：DN100是4寸阀门，DN200为8寸阀门„公称压力经过圆整过的表示与压力有关的数字标示代号，如:PN6.3MPa或Class400。磅级与公称压力的对称关系磅级Class15030040060080090015002500公称压力PN(MPa)1.6、2.02.5、4.05.06.310——152542阀门的基本参数适用介质(1)气体介质(2)液体介质(3)含固体介质(4)腐蚀介质和剧毒介质试验压力(1)强度试验压力(2)密封试验压力阀门的基本参数阀门密封由阀座和关闭件组成，依靠阀座和关闭件的密封面紧密接触或密封面受压塑性变形而达到密封的目的。(1)平面密封(2)锥面密封(3)球面密封阀门的基本参数阀门填料函（１）填料函结构：由填料压盖、填料和填料垫组成。填料函结构分为压紧螺母式、压盖式和波纹管式。阀门的基本参数（２）填料圈数软质填料：PN≤2.5MPa时，4-10圈；PN＝4.0-10MPa时，8-10圈成型塑料填料：上填料一圈，中填料3-4圈，下部为一个金属填料垫。四、阀门的编号为了便于认识选用，每种阀门都有一个特定的型号，以说明阀门的类别、驱动方式、连接方式、结构形式、密封面和衬里材料、公称压力及阀体材料，阀门的型号由七个单元组成，按下列顺序编制。1(())234567驱动方式连接方式阀门类别密封或衬里材料结构形式阀体材料公称压力阀体材料对于PN≤1.6MPa的碳铸铁阀门或PN2.5MPa的碳钢阀门则略去本单元公称压力(kgf/cm2)密封面和衬里材料T：铜合金H：不锈钢Y：硬质合金钢X：橡胶结构形式（闸）１：明杆楔式单闸阀２：明杆楔式双闸板3：明杆平行单闸板4：明杆平行双闸板５：暗杆楔式单闸板6：暗杆楔式双闸板连接形式１：内螺纹２：外螺纹４：法兰6：焊接驱动形式3：蜗轮4：正齿轮6：气动7：液动9：电动对手轮、手柄式板手等直接传动的阀门省略本单元阀门类型Ｚ：闸阀Ｊ：截止阀Ｘ：旋塞阀Ｈ：止回阀Ｙ：减压阀Ａ：安全阀Q：球阀D：蝶阀1(())234567四、阀门的编号„例：Z４1H－１6阀门的含义:Ｚ４１Ｈ－1６Z—闸阀驱动方式：手动4—法兰连接1—明杆楔式单闸阀H—密封圈或衬里为不锈钢16—公称压力16Kgf/cm2阀体材料：碳铸铁阀门四、阀门的编号平台常见阀门标识阀门形式压力等级材质端部连接形式附加说明阀门形式压力等级阀门材料及腐蚀余量端部连接形式附加说明G-闸阀C-止回阀B-球阀F-蝶阀L-截止阀T-三通阀N-针形阀A-ANSI150LBB-ANSI300LBC-ANSI600LBD-API602800LBE-ANSI900LBF-ANSI1500LBG-ANSI2500LB1-碳钢2-不锈钢3-铜镍合金4-铜铝合金5-铸铁F-平面法兰J-钢圈法兰R-凸面法兰S-NPT螺纹W-对焊X-插焊L-加长阀体M-特殊端部F-通孔型R-缩孔型H-耐高温L-升降型（单向阀）A-角型E-偏心P-活塞型（单向阀）Y-Ｙ型（截止阀）C-加衬里W-夹板式球阀旋塞阀闸阀五、常见阀门结构及应用截止阀蝶阀闸阀（一）闸阀闸阀是指启闭体(阀板)由阀杆带动阀座密封面作升降运动的阀门，可接通或截断流体的通道。当阀门部分开启时，在闸板背面产生涡流，易引起闸板的侵蚀和震动，也易损坏阀座密封面，修理困难。闸阀通常适用于不需要经常启闭，而且保持闸板全开或全闭的工况。不适用于作为调节或节流使用。撑开式撑开式闸阀闸阀的分类闸阀楔式楔式平行式平行式单闸板单闸板双闸板双闸板旋转式(暗杆)旋转式(暗杆)升降式(明杆)升降式(明杆)直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮法兰连接法兰连接焊接连接焊接连接螺纹连接螺纹连接锥齿轮锥齿轮气动气动自动密封式自动密封式单闸板单闸板双闸板双闸板液动液动电动电动手动手动闸阀的结构1.手轮2.阀杆螺母3.填料压盖4.填料5.阀盖6.双头螺栓7.螺母8.垫片9.阀杆10.闸板11.阀体闸阀的结构（1）阀体与阀盖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。闸阀的结构（2）闸板与阀座密封圈1楔式闸板:闸板密封面与闸板垂直中心线有一定倾角，称为楔半角。防止温度变化时闸板卡死，一般角度为2°52〞、5°介质温度越高，通径越大，楔半角就越大。普通型闸板调节型闸板带导流孔型闸板闸阀的结构(a)楔式刚性单闸板特点：结构简单，尺寸小，使用较为可靠。特点：结构简单，尺寸小，使用较为可靠。缺点：楔角加工精度高，加工维修较为困难；启闭过程中密封面易发生擦伤，温度变化时闸板易卡住。应用：常温、中温、各种压力闸阀的结构(b)楔式弹性单闸板结构：在闸板中部开环状槽或由二块闸板组焊而成，中间为空。特点：结构简单，密封面可靠，能自行补偿由于异常负荷引起的阀体变形，防止闸板卡住。应用：各种压力、温度的中、小口径及启闭频繁场所。缺点：关闭力矩不宜太大，防止超过弹性范围；介质中含固体杂质少，不适用于易结焦的介质。闸阀的结构(c)楔式弹性双闸板特点：温度变化时不易卡住，也不易产生擦伤现象。结构：由两块圆板组成，用球面顶心铰接成楔形闸板。楔角可以靠顶心自动调整。缺点：结构复杂、零件较多、闸板易脱落。应用：水和蒸气介质，不适用于粘性介质。闸阀的结构2平行式闸板闸板的两个密封面平行，阀座密封面垂直于管道中心线。(a)平行式单闸板不能依靠其身达到强制密封，必须采用固定或浮动的软质阀座。适用于中低压大中口径，介质为油类、天然气。(a)(a)平行式单闸板平行式单闸板不能依靠其身达到强制密封，必须采用固定或浮动的软质阀座。适用于中低压大中口径，介质为油类、天然气。(b)平行式双闸板自动密封式：依靠介质的压力把闸板推向出口侧阀座密封面，达到单面密封的目的。闸板间加弹簧实现在关闭时的密封。密封面易被擦伤和磨损。较少采用。撑开式：用顶楔把两块闸板撑开，压紧在阀座密封面上而达到强制密封。(b)(b)平行式双闸板平行式双闸板自动密封式：依靠介质的压力把闸板推向出口侧阀座密封面，达到单面密封的目的。闸板间加弹簧实现在关闭时的密封。密封面易被擦伤和磨损。较少采用。撑开式：用顶楔把两块闸板撑开，压紧在阀座密封面上而达到强制密封。闸阀的特点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。（二）截止阀、节流阀截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门，启闭件（阀瓣）由阀杆带动，沿阀座轴线作升降运动来启闭阀门。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，特别适用于节流，可以改变通道的截面积，用以调节介质的流量与压力。截止阀和节流阀截止阀的种类截止阀截止阀直杆式直杆式直通式直通式角式角式螺纹连接螺纹连接法兰连接法兰连接焊接连接焊接连接螺纹连接螺纹连接法兰连接法兰连接法兰连接法兰连接直通式直通式下螺纹阀杆下螺纹阀杆上螺纹阀杆上螺纹阀杆下螺纹阀杆下螺纹阀杆上螺纹阀杆上螺纹阀杆斜杆式斜杆式节流阀的种类节流阀节流阀截止型截止型旋塞型旋塞型蝶型蝶型直通式直通式角式角式直通式直通式直通式直通式螺纹连接螺纹连接法兰连接法兰连接卡套连接卡套连接螺纹连接螺纹连接法兰连接法兰连接法兰连接法兰连接1、手轮2、阀杆螺母3、阀杆4、填料压盖5、T形螺栓6、填料7、阀盖8、垫片9、阀瓣10、阀体截止阀和节流阀的结构（１）直通形阀：流动阻力大，压力降大；（２）角形阀：弯头处，流动阻力小。截止阀和节流阀阀体（３）直流阀：阀体与阀杆成45°,流动阻力小，压降也小，便于检修和更换。（４）针形阀：阀瓣为锥形针形，阀杆通常用细螺纹以取得微量调节。截止阀和节流阀阀体（１）截止阀阀瓣（平面阀瓣）为截止阀主要形式的启闭件，接触面密合，没有摩擦，密封性能好，便于维修，不适合用于含有固体颗粒的介质。截止阀和节流阀阀瓣（２）节流阀阀瓣有针形、沟形和窗形三种形式。当阀瓣在不同高度时，阀瓣与阀座的环形道路面积相应变化，从而得到确定数值的压力或流量。截止阀和节流阀阀瓣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。截止阀节流阀的特点球阀（三）球阀球阀是由旋塞阀演变而来。它具有相同的启闭动作，不同的是阀芯旋转体不是塞子而是球体。当球旋转90度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动。球阀的种类球阀球阀手动手动气动气动电动电动电动电动气动气动电-液动电-液动气-液动气-液动蜗轮传动蜗轮传动浮动球浮动球固定球固定球直通式直通式三通式三