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供热工程中常用阀门


 

摘要:简述供热工程中常用阀门的原理、特点及使用。
关键词:密封副;方向性;三偏心;安装;

阀门的种类很多,使用范围也很广。在管路中有时它是主要设备,起控制作用;有时它是次要设备,起辅助作用。如果使用不当,便会出现“跑、冒、滴、漏”现象,轻者影响生产,重者引发事故。所以了解并正确使用阀门是一个很重要的问题。

阀门可从不同角度分类:
按动力分
1. 自动阀门――依靠介质自身的力量进行动作的阀门。比如止回阀、安全阀、自力式平衡阀等。
2. 驱动阀门――依靠人力(手动)、电力(电动)、液力(液动)、气力(气动)等外力进行操作的阀门。比如闸阀、蝶阀、球阀等。
按用途分
1. 开关用――用来切2. 断或接通管路介质。如闸阀、蝶阀、球阀等
3. 调节用――用来调节介质的压力或流量。如减压阀、调节阀、平衡阀等。
4. 止回用――用来防止介质倒流。如止回阀。
5. 安全用――在介质压力超过规定数值时,6. 排放多余介质,7. 以保证设备8. 安全。如安全阀。
按压力分
9. 低压阀――公称压力小于等于1.6MPa的阀门。
10. 中压阀――公称压力在2.5—6.4Mpa的阀门。
11. 高压阀――公称压力大于等于10Mpa的阀门。
按口径分
12. 小口径――公称通径小于50mm的。
13. 中口径――公称通径50—300mm的。
14. 大口径――公称通径350—1200mm的。
按结构分
15. 截门型――关闭件沿着阀座中心线移动。如截止阀
16. 闸门型――关闭件沿着垂直于阀座中心线移动。如闸阀。
17. 旋转型――关闭件围绕自身的中心线旋转。如球阀、蝶阀。
18. 旋启型――关闭件围绕一个轴旋转。如单瓣旋启式止回阀、双瓣蝶式止回阀。
按连接形式分
有螺纹连接,法兰连接、焊接连接、对夹连接等。
按阀体材质分
有灰铁、球铁、碳钢等金属材料以及非金属材料。


以上是对常用阀门的简单分类。供热工程所用阀门几乎包含了上述所有形式,掌握了这些分类,对了解种类繁多的阀门有很大帮助。

供热系统的工况是:介质是150℃以下热水,公称压力小于等于2.5MPa,管道直径小于1000mm,阀门都安装在检查井、小室、热力站中。
在供热系统中,使用的阀门有很多种。比如闸阀、截止阀
球阀、蝶阀、止回阀、安全阀、调节阀、平衡阀、自力式平衡阀等等。下面逐一介绍。
闸 阀
也叫闸板阀、闸门阀,是广泛使用的一种阀门。
它的工作原理是:闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整、一致,加工成一个非常贴合、严密的密封副。闸板通过阀杆的上提、下压,对介质形成导通和关断。
它在管路中起关断作用。
它的优点是:流体阻力小;全开时密封面不受冲蚀;可以在介质双向流动的情况下使用,没有方向性;结实耐用;不仅适合做小阀门,而且可以做大阀门。
它的缺点是:高度大;启闭时间长;笨重;修理难度大;如果是大口径闸阀,手动操作比较费力。
闸阀按阀杆的不同分明杆式和暗杆式;按闸板构造不同分平行式和楔式;还有单闸板、双闸板之分。
供热工程中,常用的是明杆楔式单闸板闸阀(Z41H-16C)和暗杆楔式单闸板闸阀(Z45T-10),前者装在热力站内一次侧,后者装在热力站内二次侧。它一般起两个作用:作为主设备起开关作用;作为辅设备安在主设备前后作检修用。
闸阀安装时,不要使手轮处在水平线以下(倒装)否则会使介质长期留存在阀盖中,容易腐蚀阀杆。
在供热工程中,闸阀曾经是阀门中的主力军。现在随着蝶阀的广泛采用,闸阀已被蝶阀取而代之。
截 止 阀
也是广泛使用的一种阀门。一般口径在100mm以下。
它的工作原理与闸阀相近,只是关闭件(阀瓣)沿阀座中心线移动。
它在管路中起关断作用。亦可粗略调节流量。
它的优点是:制造容易,维修方便,结实耐用。
它的缺点是:只允许介质单向流动,安装时有方向性。流阻大,密封性差。
按结构不同分直通式、直角式、直流式、平衡式。
工程中一般使用法兰直通式(J41H)和内螺纹直通式(J11H)
截止阀有方向性,不可安反。也不宜倒安。
在我们的生产、生活中,过去常用直通式、小口径截止阀,现在已渐渐被球阀所取代。
球 阀
相比闸阀、截止阀,球阀是一种新型的、逐渐被广泛采用的阀门。
它的工作原理是:阀芯为一个有通腔的球体,通过阀杆控制阀芯作90度旋转,使阀门畅通或闭塞。
它在管路中起关断作用。
它的优点是:除具有闸阀、截止阀的优点外,还有体积小、密封好(零泄漏)、易操作的优点。目前在石化、电力、核能、航空、航天等部门广泛使用。
它的缺点是:维修困难。
球阀有两种形式:浮动球式和固定球式。
在供热工程中,一些关键位置,如重要的分支、热力站的接入口,DN250以下,常采用进口球阀。它与国产球阀的结构不同:国产球阀的阀体一般是二块式、三块式,法兰连接;而进口球阀的阀体是一体式,焊接连接,故障点要少。它的原产地是北欧如芬兰、丹麦等供热技术比较发达的国家。如芬兰的NAVAL , VEXVE , 丹麦的DAFOSS等。由于其极佳的密封性,操作的可靠性,长期以来颇受用户的青睐。
球阀无方向性,可以任意角度安装。焊接球阀水平安装时,阀门必须打开,避免焊接时的电火花伤及球体表面;当在垂直管道上安装时,如果焊接上接口,阀门必须打开,如果焊接下接口,阀门必须关闭,以免阀门内部被高热灼伤。
蝶 阀
在供热系统中,目前是使用最广泛,种类也最多的一种阀门。
它的工作原理是:阀瓣是一个圆盘,通过阀杆旋转,阀瓣在阀座范围内作90度转动,实现阀门的开关。
它在管路中起关断作用。亦可调节流量。
它的优点是:结构简单,体积轻巧,操作方便,密封性好。
它的缺点是:全开时,阀板(密封圈)受介质冲蚀。
在供热工程中,用到的蝶阀有三偏心金属密封蝶阀,橡胶软密封蝶阀。
三偏心金属密封蝶阀:
所谓“三偏心”是指阀轴、阀板在阀门内相对位置的偏移。普通的蝶阀都是一个偏心,即阀轴中心线与密封面中心线(阀板中心线)偏离;高性能的再加一个偏心,即阀轴中心线与阀门中心线(管道中心线)偏离;双偏心的目的在于使阀板开至20度之后,密封副之间相互脱离,从而减少摩擦(凸轮效应)。三偏心蝶阀在上述双偏心的基础上再增加一个独特的偏心――斜锥,即阀板的偏移。(密封面与管道垂直面倾斜一个角度)。这样使得阀门在90度行程范围内,密封副之间完全脱离,既加强了凸轮效应,又完全消除了摩擦;同时关闭阀门时,当密封副逐渐闭合,产生“楔块效应”,以最小的扭矩实现最严密的关断。
所谓“金属密封”是指阀座、密封圈采用耐磨、耐腐、耐高温的优质合金制成;同时为了避免密封圈与阀座硬碰硬,密封副之间设计成柔性接触,即形成“弹性金属密封”,以保证关得严密,开无摩擦。
有了“三偏心”的结构,再辅以“弹性金属密封”,这样的阀门操作轻便、经久耐用且密封良好。
三偏心金属密封蝶阀最早源自西欧,如德国的ADAMS ,意大利的VANESSA ,另外还有芬兰的NELES 等 。现在也有国产的三偏心金属密封蝶阀,但是密封等级稍差,难以达到双向零泄漏。
三偏心金属密封蝶阀一般用在供热系统的主干线以及主分支上。口径为DN300以上。
进口三偏心金属密封蝶阀无方向性,但一般有建议安装方向,不宜反装;国产的有方向性,一般反向比正向差一个泄漏等级或差一至二个压力等级,不可反装。如在水平管道上焊接,应将阀门关闭,以保护密封圈;如在垂直管道上焊接,应将阀门关闭,且在焊接上口时要在阀板上注水,以熄灭焊渣。
在水平管道上安装时,建议方位为阀杆水平或与垂直方向有一定倾斜。以保证底部轴承处的清洁。
橡胶软密封蝶阀
蝶板一般为电镀球墨铸铁,密封圈为橡胶材料。所用密封材料不同,性能有所不同。常用的有:
丁青橡胶,适用温度-12~+82℃;
乙丙橡胶,适用温度-45~+135℃;
耐热乙丙橡胶,适用温度-20~+150℃;
供热工程中常用的有对夹式(D371X), 法兰式(D341X)。DN125以下可用手柄驱动(D71X ; D41X)。
对夹式蝶阀小巧轻便,启闭迅速,操作方便,又好安装,又容易维修,密封和调节性能俱佳,性价比高。所以应大力采用。
软密封蝶阀无方向性,可任意安装。
蝶阀在仓储时,阀板应开启4-5度。以免密封圈长期受压而变形,影响密封。
止 回 阀
也叫逆止阀、单流门。一种常用的起辅助作用的阀门。
它的工作原理是:依靠流体自身的力量以及阀瓣的自重,自动启闭的阀门。
顾名思义,它的作用是阻止介质倒流。一般装在水泵出口,防止水锤对水泵造成损坏。
供热工程中常用的有水平升降式(H41H),单瓣旋启式(H44H),双瓣蝶式(H77H)。
止回阀有方向性,绝对不能装反。不同形式的止回阀,按其结构,都有适宜的安装方式,切不可装错。水平升降式只能安装在水平管路上,且保证阀瓣处于垂直状态;单瓣旋启式也可安装在水平管路上,但最好安装在垂直管路上,且保证阀瓣转轴处于水平状态;双瓣蝶式可以任意安装。考虑到现场安装的机动性,H41H(T)式已很少用。
调 节 阀
也叫节流阀。是供热系统二次网的常用阀门。
它的工作原理是:外形、结构与截止阀相似。只是密封副不同:调节阀的阀瓣和阀座类似暖水瓶的瓶塞和瓶口。通过阀瓣的移动改变过流面积来调节流量。在阀轴上有标尺表示相应流量。
它的作用是:调节管路间介质流量分配以达到热力平衡。
供热工程中曾使用的是直通式(T41H),但它有一些缺点:流阻大,不宜垂直安装。于是随着技术的进步,平衡阀(PH45F)代替了调节阀。
平 衡 阀
改进型调节阀。流道采用直流式,阀座改为聚四氟乙烯;克服了流阻大的缺点,同时增加了两个优点:密封更合理、兼有截止功能。
供热工程中在热力站二次网上使用,具有优异的流量调节特性,特别适用于变流量系统。
有方向性,可以水平装,也可以垂直装。
自力式平衡阀
也叫流量控制阀。
它的工作原理是:在阀门内有一个由弹簧与橡胶膜组成的机构,它与阀杆连接。如果流量增大,会在其上产生一个不平衡力,使得阀瓣向关闭方向移动,以减少过流面积,降低流量,使流量回归设定值。反之亦然。由此始终保持阀后流量不变,达到控制流量的目的。
安装在供热系统的热入口,分支点。自动消除水力失调,提高系统效能,实现经济运行。
自力式平衡阀有方向性,切勿装反。
安 全 阀
当介质压力超过规定数值时,阀门能自动开启并泄压,当压力正常后,又能自动闭合,以保证系统正常运行,起这种作用的阀门叫安全阀。
按结构分有:弹簧式、杠杆式、脉冲式。
按动作量分:阀瓣开启高度与阀座通径之比10%以下叫微启式,20%—30%叫全启式。
按排泄方式分:介质通过管道排走叫封闭式,直接排向空中叫敞开式。
现以弹簧式为例作一简述:
弹簧力与介质作用于阀瓣的正常压力相平衡,使密封面闭合;当介质压力过高时,弹簧受到压缩,阀板开启,介质从中泄出;当压力回降到正常值时,弹簧力又将阀门关闭。
安全阀大量应用于压力容器。


以上简述了各种阀门的特性,下面再谈谈阀门使用中的共性问题。
要保持阀门内的清洁。
起吊时,绳子不要系在手轮或阀杆上。
安装前要确认阀门工作正常。
焊接时,焊机地线必须搭在同侧焊口的钢管上,防止电流击伤阀门。
中、小口径阀门焊接过程中宜对阀门采取冷却措施。
管路中不经常启闭的阀门要定期转动。
另外,使用中还有环境对阀门的腐蚀及防护问题、介质对阀门内部的腐蚀及防护问题、温度压力问题以及密封与泄漏问题等等,在此就不再细述。总之,阀门虽小,学问很大,有待我们去不断的学习总结。

 
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