阀门是管道系统中的重要部件,在化工装置中应用最广泛的是金属阀门。阀门的作用主要是用于启闭、节流和保障管道及设备的安全运行。所以正确合理地选用金属阀门对工厂安全及流体控制系统具有重要的作用。随着越来越多的引进装置进入国内,API阀门已经得到广泛应用,本文仅以API黑色金属阀门为分析对象。
一、阀门的类型及用途
工程上阀门种类很多,由于流体的压力、温度和物理化学性能的不同,所以对流体系统的控制要求也不相同,其中闸阀、截止阀(节流阀,针型阀)、止回阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜阀在化工装置中应用最广泛。
1.1 闸阀
一般用于控制流体的启闭,流体阻力小,密封性能好,介质的流向不受限制,开闭所需外力较小,结构长度较短。
阀杆有明杆和暗杆之分,明杆式闸阀适用于腐蚀介质,在化工工程上基本使用明杆式闸阀。暗杆闸阀主要用于水道上,多用于低压、无腐蚀性介质的场合,如一些铸铁和铜阀门。闸板的结构形式包括楔式闸板、平行式闸板。
楔式闸板有单闸板,双闸板之分。平行式闸板多用于油气输送系统,在化工装置中不常用。
1.2 截止阀
主要作切断用。截止阀流体阻力大,启闭力矩大,而且有流向要求。截止阀与闸阀相比主要有如下优点:
(1)在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小,耐磨。
(2)开启高度比闸阀小。
(3)截止阀通常只有一个密封面,制造工艺好,便于维修。
截止阀和闸阀一样也有明杆和暗杆之分,在此不再赘述。根据阀体结构不同截止阀有直通式、角式和Y型。直通式应用最广泛,角式用于流体流向90°变化的场合。
另外节流阀和针形阀也属截止阀一类,比普通截止阀调节功能强。
1.3 止回阀
止回阀又称单向阀,用于防止流体逆向流动,所以安装止回阀时,应注意介质的流动方向应与止回阀上的箭头方向一致。止回阀的类型非常多,且各个制造商有不同的产品,但是从结构上主要分为旋启式和升降式。旋启式止回阀主要包括单瓣型和双瓣型。
1.4 蝶阀
蝶阀可用于带有悬浮固体的液体介质的启闭和节流,流体阻力较小、重量轻,结构尺寸小,启闭迅速,适用于大口径管道上。蝶阀有一定调节功能,可以运送浆体。由于以往的加工工艺落后,蝶阀一直用在水系统上,而很少用在工艺系统上,随着材料、设计及加工的改进,蝶阀已经越来越多地用在工艺系统上了。
蝶阀有软密封和硬密封两种类型。选择软密封和硬密封主要取决于流体介质的温度。相对而言软密封要比硬密封的密封性能好。
软密封有橡胶及PTFE(聚四氟乙烯)阀座两种。橡胶阀座蝶阀(橡胶衬里阀体)多用在水系统上,为中线型结构,这种蝶阀在管道安装时可以不使用垫片,因为其橡胶衬里的翻边可以充当垫片的功能。PTFE阀座蝶阀多用在工艺系统上,一般为单偏心或双偏心结构。
硬密封的品种很多,如硬质固定密封圈,多层密封等,由于制造商的设计往往不同,其泄漏率也不一样。硬密封蝶阀的结构以三偏心为佳,解决了热胀补偿和磨损补偿的问题。双偏心或三偏心结构硬密封蝶阀亦具有双向密封功能,其逆向(低压侧至高压侧)密封压力应不低于正向(高压侧至低压侧)的80%。设计选型应与厂家协商。