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[技术] 气体动力基础之--阀的种类特性及其选用步骤简介

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发表于 2007-9-30 13:58:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
阀的种类特性及其选用步骤简介
1.前言
阀用于管路系统中,处理液体之控制装置,选择阀的第一步骤是必须了解各种阀之功能及我们所希冀的阀,在装妥之后能完成我们所托付的任务与功效。
2.阀之分类
(1)阀依其功能,分类如下:
A.开关阀类:闸阀、塞阀、球阀。
B.节流阀类:球型阀、针阀、角阀、碟型阀、隔膜阀。
C.止回阀类:摆动、升降及双片式逆止阀,底阀。
D.压力控制阀类:减压阀、释压阀、安全阀。
E.特殊阀类:
a.取样阀
b.流量控制阀
c.排放阀
d.其它各式样阀
(2)依材质分类
A.非金属阀类:PVC、塑胶(钢)、特氟龙等。
B.金属阀类
a.铁金属:铁、钢、不锈钢、合金钢等。
b.非金属:铝、铜等。
(3)程方式分类
A.铸造阀类:砂模、壳模、脱腊模、压铸等造模法,生产之阀类件。
B.锻造阀类:由模锻或自由锻或丸(方)材值接加工,生产之阀类件。
C.焊接制造阀类:体、盖分别由若干部分组合焊接制造而成,此类阀必须注意焊接程序规范及其鉴定(WPS与PQR)。
D.射出成型阀类:一般用之于PVC、塑胶待非金属阀类之制造。
3.各类阀之特性
(1)闸阀(GATE VALVES)
闸阀是为了于一管线上某一部位系统需要“全开、全关”控制且流体流过仅能以微少之压力降产生时而设计使用的。当一系统中某一部份需予隔离,而不须考虑流体节流(THROTTING)的控制时闸阀是非常理想而适合的。因当节流使用时,则流体会产生高速流经门座,而造成流体之冲蚀门、座及壳体(产生拉丝现象),或引起震动而损伤。
(2)球型阀(GLOBE VALVES)、角阀(ANGLE VALVES)、针阀(NEEDLE VALVE)
球型阀因球体有球柱状的外形而称之,主要是为须紧闭,经常开关及当流体须控制流量之节流作用而设计,其最主要特点是有效的节流,使拉丝现象减到最少因而减少阀门及阀座之浸(冲)蚀,但因阀座是平行于流线,流体流经该类阀座时流向之改变,将在阀中产生扰流,以及降力的下降,仅适合不荷求因压力降所造成扬程失时,方可使用。
角阀的结构,特性是由球型阀修正而来,仅是出口与进中成90度直角之区别。
针阀亦是由塞式球型阀修正而来,阀塞为细长型有锥度的针状,特别适用于低流量范围的流量控制。
(3)逆止阀(CHECK VALVES)-----摆动式(SWING TYPE)、升降式(LIFT TYPE)、斜盘(门)式(TILTING DISC)、双片式(DUALPLATE)、底阀(FOOT VALVES)。
此类阀其作用为容许流体朝一方向自由流动,而限制其反流动,当流体通过系统时的压力,把阀门开启,任何流体的反向,会把阀门关闭,关闭的完成,是赖止回机构的重量或赖反压,或赖弹簧或赖以上几种的组合。
(4)球型停止逆止阀(GLOBE STOP-CHECK VALVES)止阀类似3.3项之升降式逆止阀,但加装阀杆及手输(或别的辅助操作装置)做为流体之关断及止回用,止阀不能以任何机械传动方式打开,只靠上游流体压力将阀门升举,离开阀座面。
(5)塞阀(PLUG VALVES)
此阀由插入阀体中之阀塞(门),为一具有锥度中间开槽的塞件而得名、结构简单属古老型式之阀,由全开至关只须转90度即可、阀塞(门)之流口可为任何尺寸与形状,也可作成多孔型式来配合三或四条管线连接,而能有不同的流向组合。一般用于全开或全关,不作节流使用(除非开口特殊钻石形状并经处理过)。
(6)球阀(BALL VALVE)
球阀是由塞阀修改而来,以球塞代替柱塞,来控制液体、阀塞(门)内通道截面积,则与配合管线的管径相同,流体作直线通过阀体,且吸有微小之压力降。现一般均使用PTEE、EPDM等材料,为阀座,因此,气泡密封性佳。且改良为防火及防静电之安全设计,被广泛使用,但因阀座为PTFE材质,其使用温度一般受限于250度以下。
(7)蝶形阀(BUTTERFLY VALVES)
此阀的构造,是根据管子挡扳的原理,其流动控制元件是一有倾角的盘(门)(其材质可为金属或金属外缘包上塑胶、特氟隆等),圆盘固定在心轴上,并以能旋转的心轴来控制开闭(开、闭只须90度之旋转),阀座可为金属、橡胶、特氟隆等材料,而固定于阀体壁上,此阀构造简单,其阀体为薄饼(WAFER)型、重量轻,不占空间适合于节流及开闭之用。尤其用于大流量之控制(不适用于小流量)。
(8)隔膜阀(DIAPHRAGM VALVES)
此阀实际上不过是“钳夹”的阀,一个弹性的,可扰的膜片,用螺椿连接在压缩件上,压缩件是由阀杆所操作而上下移动,当压缩件上升,膜片就高举,而造成通路,当压缩件下降,膜片就压在阀体堰上(假使为堰式阀)或压在轮廓的底部(假使为直通式),此阀适用于开关及节流之用。
隔膜阀是特别适用于运送有腐蚀性,有粘性的流体,例如泥浆、食品、药品、织维性粘合液等,因管线中,此阀的操作机构,是不暴露在运送流体中,故不具污染性,也不需要填料,阀杆填料部也不可能会泄漏。
(9)安全阀(SAFETY BALVES)、泄压阀(RELIDF VALVES)、安全、泄压阀工厂中,使用高温、高压气体的机会相当大,尤其在电厂、化学工厂,由于压力异常而造成塔槽、锅炉、管线等压力容器、设备被破坏而生泄漏,火灾或爆炸的机率相当高,为了防止此类意外事故之发生,使制程稳定操作,依美国机械工程师协会(ASME)之规定,必须在所有高压设备均装设此等安全排放装置之阀类。
此类阀之构造类似角阀,依其作动方式之不同可分为弹箕负载式(SPRING LOADED TYPE)及辅助阀作动式(PILOT OPERATED TYPE)。基本上是依力平衡方式作动装置。一旦阀盘(门)所受之压力大于弹箕或辅助阀之设定压力时,阀盘就会被此压力推开,其压力容器内之气(液)体会被排出,以降低该压力容器内之压力。
安全阀须设计成有全开急泄的作用,其容量超压以及冲放必须受ASME法规的规定。
泄压阀,设计成在初压力增加时,阀慢慢开启,且没有法规作依据,亦不必需立刻开启到全开位置,但压力增加时,它要继续不断的开启。
(10)冷冻阀类(CRYOGENIC VALVES)
用于在冷冻场所之运送液化气体(氧、氮、氢、氦)通常是用青铜或300系列不锈钢材质制成,阀的形式,可以是闸阀、球型阀、球阀、针阀、碟形阀等,该阀类异于上述各普通阀类之处理,其一是有延伸式阀盖,如此设计,是要有一足够之气室,防止阀杆填料冻结,而影响操作与密封性,及减少了通通阀杆的热泄漏,也在管线与手输之间,提供了绝热的空间,其二是在双阀座之密闭式空穴内在关闭时,必须考虑排泄掉入之液化气体,避免汽化时产生过高之压力。
(11)其它特殊阀类,列举如下,不作一一介绍。
A.取样阀
B.底槽冲冼阀
C.减压阀
D.反压调整阀
E.电磁阀
F.控制阀
4.阀之选用要点
选用适宜阀类需依下列程序,逐一检核,如此被选取用之阀才能符合其功能,执行所交付之任务。
(1)阀之特性与主要执行功能
了解各类阀之特性及其执行功能,为选用合适性阀类之第一步骤,其各类阀之特性,分类及主要执行功能前面第2、第3节已述及,现归纳整理为表一、表二、供其选用参考。
(2)口径或流(容)量“表三所示”
A.阀之公称直径,与流道之直径不一定一致,其选择之大小,由输送流体之条件算出需求Cv值,然后由Cv值(参考制造厂商目录)选定适合阀之口径。
B. Cv值之定义为在华氏60度下之水流经阀后,其压力降在1时,其每分钟测得之美国仑,即为该阀之Cv值。
C. Cv值可以计算出流经该阀之流量(Q)。
Q=CvΔP=7.9Cv
P=液体的密度,LB/FT3
ΔP=通过阀之后的压力降,PSI
(3)温度VS压力
阀的“温度VS压力”是指阀在某一定的温度下所规定的允许且安全的压力(但此压力为在没有冲击下的最大允许压力)。
5.阀之结构材料阀类结构上材料的选择,在阀之功能寿命上可说极其重要,然一般阀之结构材料主要区分为二大类:A.压力主体材料:阀体、阀盖、底盖、螺栓等。
压力主体材料选择所考虑之主要因素:
a.流体之温度、压力:
A)高温使用:金属材料一般在高温环境中,其抗拉强度与寿命随温度之升高而有所降低,其潜变之强度亦有所影响。
B)低温使用:金属材料在低温之使用场合中,其破坏之韧性急剧降低产生低温脆性的现象。
b.材料之腐蚀抗性:
阀结构金属发生腐蚀之原因:
(A)流体之种类(B)浓度 (C)温度
腐蚀损害之形式:(A)均匀腐蚀(B)孔蚀(C)脱锌和剥离(D)晶粒间腐蚀(E)破裂c.材料之冲蚀抗性:通常耐冲蚀材料必须具备以下之特点:A)强大的氧化被膜材料B)降伏点、耐力之材料C)疲劳界限高之材料D)硬度值较高之材料B.主要配件材料(TRIIM):阀门座面、阀座座面、阀杆、导套及内部小零件等主配件材料选择所考虑之因素:a)流体之温度b)材料腐蚀抗性c)材料冲蚀抗性d)材料之抗磨损与抗黏滞性(6)阀盖形式一般阀盖与阀体结合方式,有下列数种,依阀之尺寸,使用状况,温度压力及泄漏造成的危险性等条件,供其评估选择。
A.锁牙结合式(SCREWED BONNET)
B.螺栓结合式(BOLTED BONNET)
C.围焊结合式(SEAL WELDED BONNET)D.压力密封式(PRESSURE SEAL BONNET)E.由令结合式(UNION TYPE)(7)阀结构特殊需求依使用温度,场所不同,而有所特殊的要求列举如下:A.防火与防静电设计——在球阀设计时与使用须特别注意。
B.延伸式阀盖设计——应用于冷冻阀、输送液化气体。
C.噪音与空蚀之限制——尤其应用于控制阀设计与使用之特别考虑。
D.防填料泄漏之伸缩囊之引用设计——须绝对封闭不外场所考虑。
4.8操作方式
一般限于安装环境、操作、运转条件或次数,而有电动、气动驱动装置之考虑,且因电脑之应用普及,现及发展至整个系统制程之连线与监控,无须人为驱动。但因于轮或加装齿轮减速装置之经济性与耐用性,仍大部份被人所乐意采用。
发表于 2015-11-3 20:17:21 | 显示全部楼层
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