常用阀门的结构、原理和维护保养知识2009.10.26(王泽彬)

常用阀门的结构、原理和维护保养知识一、阀门的分类常用阀门按结构可分为：截止阀、闸阀、旋塞阀、球阀、止回阀、安全阀、节流阀、蝶阀、疏水阀等。常用阀门按压力等级可分为：1、真空阀（＜0.1MPa）2、低压阀（≤1.6MPa）3、中压阀（2.5~6.4MPa）4、高压阀（10~80MPa）5、超高压阀（≥100MPa）1234567第七单元表明阀体材料第六单元表明公称压力第五单元表明密封面或衬里材料第四单元表明结构形式第三单元表明连接形式第二单元表明驱动方式第一单元表明阀门类别常用阀门型号由七个单元组成，按下列顺序编制：注：第二单元用一位阿拉伯数字表示。对于手轮、手柄和扳手驱动或自动的阀门，则省略本单元。1、常用阀门型号表示阀门类别代号阀门类别代号截止阀J疏水阀S节流阀L安全阀A球阀Q调节阀T闸阀Z止回阀H第一单元用汉语拼音字母表示：2、驱动方式的代号驱动方式代号驱动方式代号蜗轮3气动6正齿轮4液动7伞齿轮5电动9第二单元用一位阿拉伯数字表示：3、连接形式的代号连接形式外螺纹内螺纹法兰法兰法兰焊接对夹卡箍卡套代号1234567894、闸阀的结构形式表结构形式明杆暗杆楔式平行式楔式平行式弹性闸板钢性钢性钢性钢性单闸板双闸板单闸板双闸板单闸板双闸板双闸板代号012345685、密封面或衬里材料的代号密封面或衬里材料代号密封面或衬里材料代号铜合金T皮革P耐酸钢或不锈钢H聚四氟乙烯SA渗碳钢D酚醛塑料SD巴氏合金B衬胶CJ橡胶X衬铅CQ硬质合金Y搪瓷TC二、阀门主要零件材料零件名称材料零件名称材料阀体、阀盖铸钢或锻钢阀芯套不锈钢阀芯不锈钢阀座高硬度合金阀杆不锈钢阀杆螺母铸造铜合金填料聚四氟乙烯手轮铸钢硬密封硬质合金软密封氟橡胶O型密封圈NBR或氟橡胶喷嘴套不锈钢三、闸阀丝杆连接着闸板，旋转手轮使阀板上下移动达到开启或关闭，以控制管内液体的流动。闸阀在输油管路上使用量最多。（一）闸阀结构闸阀楔式阀芯阀门整体结构密封槽阀板密封圈手轮阀体阀盖阀杆阀芯阀座密封部分（二）闸阀的工作原理当反时针方向转动，从而带动阀杆和与阀杆连在一起的闸板上升，阀体通道被打开，气体由阀体的一端流向另一端。相反，顺时针方向转动手轮，阀杆和闸板下降，阀关闭。（三）闸阀的优、缺点①开启时全通径，流动阻力小；②流体能在两个方向流动，即介质的流动方向不受限制；③开闭时所用的力较小；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；⑥结构长度较小。优点：缺点：①外形尺寸和开启度较大，因此所需安装空间较大；②在开闭过程中，密封面间有相对摩擦，磨损量大，甚至容易引起擦伤现象。③闸阀一般都有两个密封面，给加工、研磨和维修增加了一定难度。如：闸阀型号：Z41H-25DN100Z-闸阀4-法兰1-单闸板H-耐酸钢或不锈钢25-公称压力2.5MPaDN100-流通通径100mm四、旋塞阀它是一个金属柱，柱上有孔，旋转旋塞，其孔与两侧管道相通时液体流过，有结构简单，开闭迅速，操作方便，流体阻力小等优点。其缺点是密封性差，不易研磨，容易卡死。旋塞阀的分类1、紧定式旋塞阀紧定式旋塞阀通常用于低压直通管道，密封性能完全取决于塞子和塞体之间的吻合度好坏，其密封面的压紧是依靠拧紧下部的螺母来实现的。一般用于PN≤0.6Mpa。如图2—1所示。图2-1紧定式图2-2填料式2、填料式旋塞阀填料式旋塞阀是通过压紧填料来实现塞子和塞体密封的。由于有填料，因此密封性能较好。通常这种旋塞阀有填料压盖，塞子不用伸出阀体，因而减少了一个工作介质的泄漏途径。这种旋塞阀大量用于PN≤1Mpa的压力，如图2—2所示。3、自封式旋塞阀自封式旋塞阀是通过介质本身的压力来实现塞子和塞体之间的压紧密封的。塞子的小头向上伸出体外，介质通过进口处的小孔进入塞子大头，将塞子向上压紧，此种结构一般用于空气介质。如图2—3所示。图2-3自封式图2-4油封式4、油封式旋塞阀近年来旋塞阀的应用范围不断扩大，出现了带有强制润滑的油封式旋塞阀。由于强制润滑使塞子和塞体的密封面间形成一层油膜。这样密封性能更好，开闭省力，防止密封面受到损伤。如图2—4所示。装置使用的旋塞阀自封式旋塞阀阀芯旋塞阀阀体五、球阀球阀和旋塞是同一类型的阀门，只是它的关闭件为一个球体，用球体绕阀体中心线作旋转来达到通、断的目的。球阀在通道上主要作切断、分配和改变介质流动方向用。其优点是：①流体阻力小，结构简单，重量轻；②密封可靠，操作方便，便于远距离控制；③适用范围广，通径可以小到数毫米，大至1500毫米，从高真空到高低压都可以适用。球阀的分类球阀按结构可分为浮动式与固定式球阀两种①浮动式球阀（图6－16）此类球阀的特点在于球芯在阀体中处于浮动状态。在不承压时，球芯靠阀座支持，弹簧预紧。低压时，进出口端均可密封。高压时则靠介质推动球体压向出口端产生密封力。所以引类球阀，开启力矩较大，常用于DN150mm，和压力较低的场合。②固定式球阀（图6－17）此类球阀的特点在于球体具有上下转轴，而球体则依靠上下转轴固定在球阀上下的轴承上，介质压差产生的负荷主要由轴承承受，因而相比之下其开关力矩较浮动球小，直径较大的球阀均采用此种结构。固定球式结构同样具有进口端密封、出口端密封和进出口端密封的三种密封结构形式，因此，在天然气集输系统中大量采用此类结构的球阀，但由于其加工要求高和装备比较特殊，故其产品成本较平板阀高。球阀的结构图6－16浮动式球阀图6－17固定式球阀球阀球阀的结构形式表结构形式浮动直通式直通式三通式四通式L型T型代号14567球阀阀芯阀体球阀密封面密封面密封面六、节流阀节流阀是指通过改变通道面积，以达到控制或调节介质流量与压力的阀门。在通道上主要作节流用，即用于手动控制介质的流量和压力。最常见的是采用截止阀改变阀瓣形状后，作节流用。下图为节流阀的一种-针形阀的结构。工作原理：节流阀是用阀杆带动阀芯来实现节流的。当阀针离开阀座时，气流即可以通过；当阀针堵住阀座时，气流即被截断。因此，调节阀的开度，即可调节流量。由于节流阀的流通截面积变化较大，而且气流方向也被改变，因此对气体的阻力大，所以常用来降低气体压力。由于节流阀处压降大，介质对阀芯的冲蚀较严重，使用一段时间后，往往关闭不严，因而这种形式的节流阀没有截止功能。介质在节流阀瓣和阀座之间的流速很大，以致使这些零件表面很快损坏，即所谓气蚀现象。为了尽量减少气蚀影响，阀瓣采用耐气蚀材料（合金钢）并制成顶类角为14~18度的流线型圆锥体，这还能使阀瓣能有较大的开启高度，一般不推荐在小缝隙下节流。截止阀阀座阀杆阀体截止阀阀体出口进口七、止回阀（单向阀）止回阀依靠介质本身的流动而自动开闭阀道，使流体沿一方向流动，防止介质倒流。止回阀按照结构的不同，分为升降式、旋启式和空排式三种.升降式的阀瓣是垂直于阀体作升降运动的。这种阀只能安装在水平管路上；旋启式的阀瓣是围绕着密封面作旋转运动的，它比升降式阻力小，但低压时密封较差，故中高压或通径较大的管道多采用旋启式，一般用在离心泵的排出口，一旦离心泵失灵，不致使泵室发生水击现象；空排止回阀是一种特殊用途的止回阀，装在锅炉给水泵的出口，用来防止介质倒流及起排空作用，以保护泵不发生汽蚀，提高给水泵的效率，减少泵的故障。1、升降式止回阀：阀瓣沿着阀体垂直中心线滑动的止回阀，如图2—16所示。图2-16升降式2、旋启式止回阀：阀瓣围绕阀座外的销轴旋转的止回阀，如图2—17所示。旋启式止回阀应用较为普遍。图2-17旋启式止回阀的结构形式表结构形式升降旋启直通式立式单瓣式多瓣式双瓣碟式代号124567如：H44T-10DN80H-止回阀4-法兰4-单瓣式T-铜合金（密封材料）10-公称压力1.0MPaDN80-公称通径80mm八、安全阀它是为了防止介质压力超过规定数值，能自动打开起安全保护作用的阀门。当工作压力低于规定数值时，又自动关闭。安全阀按结构形式主要分杠杆（重锤式）、弹簧式、先导式三种，油气系统大多采用全启式结构。弹簧式又分为封闭式和不封闭式。封闭式是排泄介质不外流，全部沿出口密闭通道排泄。一般用于有毒和腐蚀介质中。安全阀的安装安全阀多装在高压容器、往复泵、旋转泵吸入口与排出口之间。将安全阀的压力调到管路的工作压力上，当管道堵塞，管内流体被压缩，超过管道工作压力时，安全阀自行开启，使液体在泵的吸入口与排出口之间循环，防止管道或机泵因高压而损坏。管路上常用弹簧式，锅炉上用杠杆式。安全阀常用的术语①、开启压力：当介质压力上升到规定压力数值时，阀瓣便自动开启，介质迅速喷出，此时阀门进口处压力称为开启压力。②、排放压力：阀瓣开启后，如设备管路中的介质压力继续上升，阀瓣应全开，排放额定的介质排量，这时阀门进口处的压力称为排放压力。③、关闭压力：安全阀开启，排出了部分介质后，设备管路中的压力逐渐降低，当降低到小于工作压力的预定值时，阀瓣关闭，开启高度为零，介质停止流出。这时阀门进口处的压力称为关闭压力，又称回座压力。④、工作压力：设备正常工作中的介质压力称为工作压力。此时安全阀处于密封状态。⑤、排量：在排放介质阀瓣处于全开状态时，从阀门出口处测得的介质在单位时间内的排出量，称为阀的排量。弹簧式安全阀的工作原理这类安全阀的主要特点在于一般开启高度等于或大于阀座通径的1/4。阀瓣在开启过程中可突然跳起，达到全开的高度。这主要是由于阀瓣具有一个反冲盘，阀座具有一个可调的调节圈，两者之间可形成一个气室。当气体超压泄漏时，在气室形成一个回旋区，该回旋区的压力可作用在阀瓣反冲盘上，增加阀瓣的实际承压面积，故突然将阀瓣抬起，起到全启式作用。安全阀的进口和出口分别处于高压侧和低压侧，且出口较入口直径大，故连接法兰也采取不同的压力等级；同时由于气体介质由安全阀排放时，压力降低，流速增加，故一般要求安全阀的出口通径大于进口通径，通常增大一级。安全阀的结构形式表结构形式弹簧式脉冲式封闭不封闭带散热片的全启式微启式全启式带扳手全启式带扳手不带扳手带控制机构全启式双弹簧微启式微启式全启式微启式代号0124378569出口法兰压力等级配制和安全阀开启压力、回坐压力和排放压力的关系如下表：安全阀进出口法兰压力等级安全阀公称压力MPa1.01.64.010.016.032.0进口法兰压力MPa1.01.64.010.016.032.0出口法兰压力MPa1.01.61.64.06.416.0如：安全阀型号：A42Y－25A-安全阀4-法兰2-全启式Y-硬质合金25-公称压力2.5MPa九、蝶阀蝶板在阀体内绕固定轴旋转的阀门，叫蝶阀。蝶阀能输送和控制的介质有水、凝结水、循环水、污水、海水、空气、煤气、液态天然气、干燥粉末、泥浆、果浆及带悬浮物的混合物。目前国产蝶阀参数如下：公称压力：PN0.25——4.0MPa公称统径：DN100——3000mm工作温度：≤425℃1、蝶阀的分类根据连接方式：法兰式、对夹式。根据密封面材料；软密封、硬密封。根据结构形式，蝶阀可分为：板式、斜板式、偏置板式、杠杆式2、蝶阀的特点：（1）结构简单，外形尺寸小。由于结构紧凑，结构长度短，体积小，重量轻，适用于大口径的阀门。（2）流体阻力小，全开时，阀座通道有效流通面积较大，因而流体阻力较小。（3）启闭方便迅速，调节性能好，蝶板旋转90°既可完成启闭。通过改变蝶板的旋转角度可以分级控制流量。（4）启闭力矩较小，由于转轴两侧蝶板受介质作用基本相等，而产生转矩的方向相反，因而启闭较省力。（5）低压密封性能好，密封面材料一般采用橡胶、塑料、故密封性能好。受密封圈材料的限制，蝶阀的使用压力和工作温度范围较小。但硬密封蝶阀的使用压力和工作温度范围，都有了很大的提高。3、蝶阀的结构蝶阀主要由阀体、蝶板、阀杆、密封圈和传动装置组成。（1）阀体阀体呈圆筒状，上下部分各有一个圆柱形凸台，用于安装阀杆。蝶阀与管道多采用法兰连接；如采用对夹连接，其结构长度最小。（2）阀杆阀杆是蝶板的转轴，轴端采用填料函密封结构，可防止介质外漏。阀杆上端与传动装置直接相接，以传递力矩。（3）蝶板蝶板是蝶阀的启闭件。例：蝶阀型号：D371X-16CDN250D-