閥門的用途及其應(yīng)用行業(yè)

本文全面探討了閥門的廣泛用途及其在不同行業(yè)中的應(yīng)用，包括化學(xué)加工、食品和飲料、天然氣輸送等。同時(shí)，詳細(xì)闡述了閥門類型、材料挑選、流量控制、以及閥門挑選的重要考慮因素，為讀者提供了閥門常識(shí)和實(shí)用指南。

除了一些例外（例如飛機(jī)燃油閥或制冷閥），閥門不是特定于行業(yè)的；它們可用于廣泛的行業(yè)，包括化學(xué)加工、食品和飲料、天然氣輸送、采礦、石油和天然氣以及發(fā)電。

有些專用于流體動(dòng)力應(yīng)用，包括電磁閥、提升閥、液壓閥、插裝閥和空氣邏輯閥。

有些適用于一般管道應(yīng)用或小型流體系統(tǒng)，包括活塞閥、夾管閥、截止閥、閘閥、隔膜閥、蝶閥和球閥。

此外，還有一些設(shè)計(jì)用于在某些情況下自動(dòng)啟動(dòng)的閥門，包括安全閥和止回閥。

有些閥門非常常見(jiàn)，因此按功能進(jìn)行分組，例如，鍋爐給水和排污控制閥、水龍頭閥、浮閥、雙截止閥和排放閥、HVAC區(qū)域閥或地漏止回閥。

有些閥門非常專業(yè)，可能只有一個(gè)或兩個(gè)應(yīng)用，例如挖掘機(jī)中使用的旋轉(zhuǎn)電磁閥，或污水系統(tǒng)和船舶上使用的反向排氣止回閥。

至于管道閥門，許多閥門可以被認(rèn)為適合阻塞或節(jié)流。與調(diào)節(jié)流量相比，球閥更適合于開(kāi)關(guān)應(yīng)用。閘閥和活塞閥也是如此。對(duì)于流量調(diào)節(jié)，截止閥和蝶閥是首選，其中截止閥尤其常見(jiàn)。球閥的設(shè)計(jì)可以使通過(guò)開(kāi)啟閥門的摩擦損失不大于在相同直徑管道中遇到的摩擦損失（在某些情況下，還可以使其可清管）。由于需要將閥門部件、驅(qū)動(dòng)軸等直接放置在流體中和/或需要改變流體流動(dòng)方向，其他類型的閥門通常會(huì)在閥門中引入一些損失。

管道閥門尺寸通常與各種標(biāo)準(zhǔn)管道尺寸和壓力的法蘭尺寸相對(duì)應(yīng)，即150 psi、300 psi等。ANSI B16.10列出了蒸汽、液壓和高溫應(yīng)用中的鐵質(zhì)法蘭和焊接端閥的面對(duì)面尺寸。

大多數(shù)管道閥門都配有手動(dòng)桿或手輪，并配有電動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)控制。裝有這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門有時(shí)被稱為控制閥或流量控制閥，因?yàn)閹в凶詣?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門可以集成到用于過(guò)程自動(dòng)化的控制回路中。例如，短語(yǔ)“控制閥”有時(shí)用于描述液壓和氣動(dòng)流體動(dòng)力系統(tǒng)中用于驅(qū)動(dòng)柱塞的閥門。也就是說(shuō)，任何閥門都可以是控制閥。

任何裝有自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門都可以被視為控制閥，因?yàn)樗鼈兛赡芘c遠(yuǎn)程過(guò)程控制器相連。沒(méi)有致動(dòng)器的同一閥門仍然是截止閥、閘閥等，盡管是通過(guò)手輪或杠桿進(jìn)行手動(dòng)控制的閥門。許多控制閥保留某種形式的手動(dòng)控制，通過(guò)手動(dòng)控制可以打開(kāi)和關(guān)閉閥門。一些閥門被認(rèn)為是控制閥，如果它們具有感應(yīng)流速、壓力等的機(jī)械裝置，并且可以通過(guò)先導(dǎo)調(diào)節(jié)閥門，例如。在較小尺寸中，電磁閥起控制閥的作用。許多生產(chǎn)商將提供集成閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合，例如，電動(dòng)球閥。

閥門材料在閥門挑選中起著重要作用，尤其是在處理腐蝕性液體、碾磨性泥漿、食品等方面。材料問(wèn)題不僅涉及閥內(nèi)件，還可以延伸到閥體材料。例如，用于食品加工的閥門需要耐腐蝕性沖洗化學(xué)品，通常需要不銹鋼，即使是不接觸產(chǎn)品的外部零件。一些閥門內(nèi)襯以提高其耐腐蝕性流體等。止回閥有時(shí)內(nèi)襯PTFE以提高操作和耐磨性。許多較小的尺寸閥門有塑料材質(zhì)，可用于許多實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。例如，球閥有黃銅、不銹鋼、聚丙烯和其他塑料。所謂的衛(wèi)生閥配有快速斷開(kāi)法蘭，以便從管道上輕松拆卸下來(lái)進(jìn)行內(nèi)部消毒，并且在球閥、蝶閥設(shè)計(jì)中尤其流行。閥門本身通常具有可以快速拆卸和重新組裝的功能。在流體中使用非接觸金屬部件的兩種常用閥門類型是隔膜閥和夾管閥。取而代之的是，執(zhí)行器工作在靈活的、通常是橡膠的元件上，這些元件可以打開(kāi)和關(guān)閉閥門通道，并且無(wú)需將金屬零件插入流體和填料中。

流體動(dòng)力應(yīng)用中使用的液壓和氣動(dòng)閥，液壓控制閥用于將流體流引導(dǎo)至液壓缸、液壓馬達(dá)或類似部件。一個(gè)典型的液壓控制閥可能有三個(gè)位置，例如，前進(jìn)、空檔和后退。有了這些位置，油缸可以伸縮。通常，閥門具有一定程度的流量控制，以改變受控設(shè)備的移動(dòng)速度。

一些液壓和氣動(dòng)閥的通俗名稱是滑閥，這是因?yàn)橛幸粋€(gè)類似滑閥的部件在閥體內(nèi)部移動(dòng)以打開(kāi)和關(guān)閉端口。另一種是液壓分流閥，之所以這樣命名是因?yàn)樗试S操作員在不同時(shí)使用的系統(tǒng)之間切換，從而減少任何給定系統(tǒng)所需的離散部件數(shù)量。電磁閥驅(qū)動(dòng)空氣閥使用電磁閥打開(kāi)一個(gè)小先導(dǎo)閥，該先導(dǎo)閥反過(guò)來(lái)打開(kāi)（或關(guān)閉）閥門輸出端口。例如，此類氣閥用于各種自動(dòng)化機(jī)械中，用于操作氣缸、旋轉(zhuǎn)裝置和臂端工具?？諝庖灿糜谖ｋU(xiǎn)場(chǎng)所，以故障安全方式操作全尺寸閥門，如罐區(qū)使用的氣動(dòng)儲(chǔ)罐截止閥。

閥門類型挑選的注意事項(xiàng)

在挑選管道閥門時(shí)，一個(gè)重要的考慮因素是閥門是否用于啟動(dòng)-停止操作或節(jié)流。水錘―當(dāng)移動(dòng)的流體突然停止或改變方向時(shí)，可能造成的壓力波動(dòng)或動(dòng)量變化會(huì)對(duì)相關(guān)閥門和設(shè)備造成損壞。挑選將水錘降至最低的閥門設(shè)計(jì)可以減輕系統(tǒng)及其部件遭受的損壞程度，并下降完全故障的風(fēng)險(xiǎn)。

另一個(gè)重要考慮因素是流經(jīng)閥門的流體的性質(zhì)。含有微粒的流體會(huì)對(duì)機(jī)械裝置暴露在流體中的閥門產(chǎn)生磨損作用，例如蝶閥。對(duì)于這些流體，球閥是一個(gè)更好的挑選，因?yàn)樗鼮榱黧w提供了不間斷的路徑。氯等腐蝕性液體會(huì)使材料挑選更加復(fù)雜。

閥門驅(qū)動(dòng)取決于閥門類型。例如，球閥通常用杠桿打開(kāi)和關(guān)閉，因?yàn)榍蜷y在兩個(gè)位置之間只旋轉(zhuǎn)四分之一圈。截止閥通常采用手輪，手輪作用于絲杠，將截止閥塞從節(jié)流孔中升起或降下。在大型閥門中，減速齒輪可以增大力矩，以便在打開(kāi)或關(guān)閉閥門時(shí)為操作員提供一些機(jī)械優(yōu)勢(shì)。

更換閥門時(shí)的一個(gè)重要考慮因素是法蘭之間的面對(duì)面距離，這可以在上圖中清楚地看到。通常，閥門需要安裝在固定管道之間的空間中，因此，如果不需要對(duì)現(xiàn)有管道進(jìn)行修改，并且需要避免修改，則此尺寸可能非常關(guān)鍵。一些生產(chǎn)商將提供其閥門作為其他類型閥門的直接尺寸替代品。

對(duì)于較大尺寸的閥門，其連接通常遵循標(biāo)準(zhǔn)化的ASME法蘭。在較小尺寸中，連接件可以是衛(wèi)生型（三夾鉗型）或壓縮型。

端口和通道是指進(jìn)入閥門的通道數(shù)量，對(duì)于大多數(shù)管道閥門，有兩個(gè)。球閥通常有三個(gè)或更多端口，并使用具有“L”形通道的球體。

液壓閥通常在固定式工業(yè)機(jī)器上自動(dòng)控制，在移動(dòng)式機(jī)器上手動(dòng)控制。液壓閥通常安裝在公共歧管中，或作為閥組連接在一起，以簡(jiǎn)化管道和減少空間要求。一些液壓閥被設(shè)計(jì)為整體式，這意味著多個(gè)閥體被鑄造為一個(gè)單元?？諝膺壿嬮y是液壓閥的類似版本，使用空氣作為流體（而不是油），在工廠/制造操作中與移動(dòng)系統(tǒng)中的液壓閥一樣普遍存在。

閥門和配件的重要屬性

流量系數(shù)（Cv）

Cv與通過(guò)閥體的流量有關(guān)，表示在60度時(shí)每分鐘可通過(guò)閥門的水的加侖數(shù)，通過(guò)閥門的壓降為1 psi。這是比較閥門性能的常用方法。

閥門尺寸

以英寸和毫米為單位的閥門尺寸通常與它們使用的管道尺寸相對(duì)應(yīng)。法蘭尺寸等通常根據(jù)閥門尺寸確定。

額定壓力

閥門的額定值通常根據(jù)ANSI 150 psi、300 psi 等等級(jí)，與標(biāo)準(zhǔn)管道額定值相對(duì)應(yīng)。

端口連接

真正的接頭是指閥體上的連接件，該連接件允許將其插入管道中，而無(wú)需將管道分開(kāi)。這對(duì)于管道連接通常為螺紋連接的小型球閥來(lái)說(shuō)很常見(jiàn)。法蘭是大型閥門中普遍的端口連接。塑料閥門可以有用于溶劑焊接的插座連接。

其他閥門屬性

閥門通常被認(rèn)為是氣密的，這是對(duì)關(guān)閉后不允許任何液體通過(guò)的閥門的描述。某些設(shè)計(jì)比其他設(shè)計(jì)更容易氣密，尤其是那些用于開(kāi)關(guān)服務(wù)的閥門，而不是那些主要用于調(diào)節(jié)流量的閥門。

規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

閥門標(biāo)準(zhǔn)太多，無(wú)法一一列出，但讀者可以直接訪問(wèn)各種標(biāo)準(zhǔn)組織，如ASME、ANSI和API，了解其管道和閥門標(biāo)準(zhǔn)。