閥門選型考慮的因素

由于閥門類型眾多，因此其選型是一項艱巨的任務(wù)。本文介紹了在選擇閥門時，應(yīng)優(yōu)先考慮的四個因素。

制造和加工設(shè)施通常與在其運營中管理流體的系統(tǒng)一起工作。這些設(shè)施必須控制不同流體的供應(yīng)和流動，這對常規(guī)工藝至關(guān)重要的。工作流體可以是氣態(tài)、液態(tài)或半固態(tài)（漿液）的，具有獨特的物理和化學(xué)特性。

任何使用工作流體的系統(tǒng)，都需要閥門來控制流體流動，同時還能夠應(yīng)對溫度和壓力等運營特性。閥門通過管理工作流體來發(fā)揮作用。

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影響閥門選型的重要因素

由于閥門類型眾多，甚至可以定制，因此閥門選型似乎是一項艱巨的任務(wù)。無論應(yīng)用具有何種特性，對安全性和有效性的影響始終是重中之重。在選擇合適的閥門時，以下是需要考慮的一些重要因素。

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管線壓力

并非所有流體系統(tǒng)都被加壓到同樣水平。服務(wù)的類型不同，需要的壓力也各不相同。然而，整個系統(tǒng)應(yīng)該能在合理的安全系數(shù)內(nèi)處理所需的工況。管線壓力特指對閥體整個區(qū)域施加的力。它指的是流體進(jìn)入閥門時的全部上游壓力。

超過設(shè)計壓力限值意味著閥門操作失效。液體泄漏是超過壓力極限的常見后果，會導(dǎo)致管線損失和安全問題。超過閥門設(shè)計參數(shù)的任何附加應(yīng)力，也會損害密封部件，并可能導(dǎo)致閥門退化。

當(dāng)根據(jù)管道系統(tǒng)的管線壓力選擇閥門時，工藝工程師應(yīng)評估閥門和整個管道系統(tǒng)所需的壓降。閥門內(nèi)件和規(guī)格應(yīng)提供最小的摩擦阻力，以保持閥門的壓降較低，并減少管線壓力損失，這可能會影響后續(xù)的制造過程。這就解釋了為什么在管線壓力應(yīng)保持恒定的工業(yè)管道系統(tǒng)中，閘閥（在全開位置具有低壓降）比截止閥更適合。

某些閥門需要額外考慮某些因素，例如安全泄壓閥（SRV）的設(shè)定壓力。除了評估管線預(yù)期的最大壓力外，設(shè)計還需要考慮閥門打開以釋放系統(tǒng)壓力時的壓力水平。類似的概念適用于止回閥，其中開啟壓力是允許單向流動的最小壓力。

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流速

不同類型的閥及其不同的運行機(jī)制，需要以不同的方式管理流體流動。例如，球閥為關(guān)斷應(yīng)用提供了極好的密封。然而，針閥可以提供更好的精度來控制特定的流量。根據(jù)閥門的內(nèi)部工作原理，可以了解到如何控制工作流體以及如何執(zhí)行所需的功能。

閥門的選擇需要了解流量需求。閥門功能分類廣泛，包括閥門是否需要打開或關(guān)斷流量、調(diào)節(jié)流量或改變流量方向。

開關(guān)應(yīng)用要求閥門允許或限制流量。球閥的工作方式是快速響應(yīng)，這是一個極好的例子，在這種情況下，中空的球形球體要么打開，要么阻擋流體流動。閘閥提供了相同的功能—關(guān)斷流量—使用板或當(dāng)作閘門的阻塞工具。蝶閥還可以使用金屬盤（蝶形）提供開、斷流體服務(wù)，該金屬盤圍繞固定軸完成四分之一圈的旋轉(zhuǎn)，以開啟或關(guān)斷流體。

在調(diào)節(jié)流量時，流量控制功能需要更精確的增量控制。除了關(guān)斷和打開流道，閥門還應(yīng)能進(jìn)行更精細(xì)的控制。只有當(dāng)打開閥門的動作與允許通過閥門的流量變化具有可預(yù)測的關(guān)系時，才能控制流量。針閥使用一個針形柱塞，通常與一個螺旋式控制器相結(jié)合來限制流量，從而實現(xiàn)所需的控制精度。可以使用V形球閥實現(xiàn)線性流量控制，其流量隨軸旋轉(zhuǎn)而增加。V型球閥壓降低，提供氣密關(guān)閉，旨在用于高壓和流量應(yīng)用。

工藝工程師可以使用設(shè)計緊湊且只需低驅(qū)動力的滑動閘閥來實現(xiàn)精確的流量控制?；瑒娱l閥重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，對管線壓力變化的響應(yīng)更靈敏。在工業(yè)管道系統(tǒng)中，考慮不同精確流量控制時，旋塞閥也是合適的選擇。

將控制定向流視為開/關(guān)應(yīng)用概念的擴(kuò)展。它可以是限制流動方向，或管理多個入口和出口。止回閥是限制單向流體流動的一個例子。最小設(shè)定壓力允許流體沿一個方向而不是另一個方向流動。

方向控制的另一個例子是：流體不是在一條路徑中關(guān)斷，而是重新定向到另一條路徑上。具有開關(guān)功能的多端口閥（如三通球閥），可用于允許多個出口或入口的配置。

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溫度

與壓力一樣，溫度也會影響流經(jīng)管道的介質(zhì)和閥門本身的特性。溫度不一樣，工作流體具有的能量也不一樣。極端溫度條件也會加劇流體對某些材料的腐蝕作用。單個閥門部件也可能由幾種材料構(gòu)成，這些材料的高溫和低溫耐受能力也各不相同。

隨著溫度的升高，流體尤其是氣體通常會占據(jù)更多的空間。氣體隨著溫度的變化而膨脹和收縮。高溫空氣和其它氣體往往密度較低，如果流體是封閉的，則壓力額定值會增加；如果流體只是經(jīng)過，則流量會增加。這種情況下，閥門需要考慮更高的壓力額定值或更精確的流量增量控制。

除了影響流經(jīng)系統(tǒng)的流體外，溫度額定值還影響閥門及其部件。材料通常在低溫下收縮，在高溫下膨脹。由于閥門由許多不同材料組成，溫度差異會導(dǎo)致閥門部件變化不均勻。

金屬和金屬合金是閥體最常用的材料。對于高達(dá)約400℉的非腐蝕性氣體，選擇各種不銹鋼是明智的。一般情況下，奧氏體鋼和鎳合金適合于高溫場景，也適用于腐蝕性環(huán)境。另一方面，特氟隆被認(rèn)為是一種適用于整個溫度范圍的通用閥座材料，而EPDM橡膠則提供了較窄的溫度容差范圍。在為關(guān)鍵流體服務(wù)設(shè)計或選擇閥門規(guī)格時，請務(wù)必咨詢閥門專家，以避免在使用過程中閥門出現(xiàn)問題或故障。

閥門具有典型的適用溫度范圍。根據(jù)制造材料和測試標(biāo)準(zhǔn)，所有工業(yè)閥門都有指定的溫度等級。根據(jù)允許的溫度范圍對閥門進(jìn)行分類，可以更容易地選擇合適的工藝閥門，并確保耐用。高溫工藝閥門使用堅固的制造材料（包括合金），以防止在較高的工藝溫度下控制流體流動時，與不同的工作流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或變形。在為低溫應(yīng)用選擇閥門時，也應(yīng)謹(jǐn)慎。

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預(yù)算

選擇閥門時需要考慮預(yù)算限制。不同類型的閥門其相關(guān)制造成本也不同。閥門材料類型和預(yù)期控制介質(zhì)，會影響閥門結(jié)構(gòu)材料滿足任何特殊要求及預(yù)算。閥門操作和自動化定制也會產(chǎn)生額外成本。使用執(zhí)行器需要更多的專用部件，這也意味著費用的增加。

具體情況也跟閥門結(jié)構(gòu)有關(guān)，即使額定值相同，具有較少運動部件的簡單閥門通常成本較低。例如，由于設(shè)計原因，如果規(guī)格類似，閘閥的成本通常低于球閥。然而，使閘閥在結(jié)構(gòu)上更便宜的設(shè)計，也使其在密封方面的效率降低。

選擇手動或自動操作閥門，是影響總成本的另一個考慮因素。選擇允許遠(yuǎn)程和自動控制的執(zhí)行器，需要承受額外的費用。執(zhí)行器通常采用液壓、氣動或電氣方式。在公司預(yù)算范圍內(nèi)選擇一種閥門，可以提供可靠和持久的流體控制。不管閥門的周期和規(guī)格，目標(biāo)是最大限度地降低閥門總的擁有成本，即在閥門的整個生命周期內(nèi)購買和維護(hù)閥門的費用。

液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的是高壓油，具有較高的受力能力，因此可對大型閥門進(jìn)行快速響應(yīng)。處理液壓油時還應(yīng)采取額外的安全預(yù)防措施，因為實際的維護(hù)可能很復(fù)雜。

氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用壓縮空氣來代替油，使其更適合危險應(yīng)用。然而，由于空氣具有壓縮性，在精度方面存在缺陷。保持儀表空氣質(zhì)量至關(guān)重要。壓縮空氣中的雜質(zhì)會加速執(zhí)行器和相鄰閥門部件的磨損。

對于規(guī)模較小的運營，電動執(zhí)行器相對便宜。如果可以接受較慢的驅(qū)動速度的話，電動執(zhí)行器通常也更緊

湊和更輕。

應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求，在預(yù)算和效率之間進(jìn)行平衡。雖然有機(jī)會選擇更便宜的型號，但對實現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)和工作場所安全的影響，仍然是優(yōu)先事項。

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考慮閥門的類型

閥門選型不是由偏好主導(dǎo)的選擇。相反，大多數(shù)考慮因素來自對實用性和運行條件規(guī)范的滿足。

球閥設(shè)計旨在滿足工業(yè)流體應(yīng)用，是選擇閥門的良好起點。它們提供可靠的密封，適用于開關(guān)應(yīng)用。因為在打開時，球的中空部分允許流體無阻礙的流動，所以穿過閥門的壓降最小。雖然大多數(shù)球閥適用于中、高壓，但大型球閥應(yīng)用可使用耳軸安裝球閥，為穩(wěn)定性提供額外的機(jī)械支撐。

如果用戶希望更緩慢的流量釋放，在所有閥門中，閘閥是合適的選擇。這種偏好更適用于需要額外考慮水錘效應(yīng)的水系統(tǒng)。對于任何其它應(yīng)用，閘閥也具有成本比其它閥低的優(yōu)點。

對于流量控制功能，針閥可提供高精度。典型應(yīng)用包括氣體校準(zhǔn)和輸送清潔流體（如丙烷）的管線。對工業(yè)高流量功能，球閥是一種更經(jīng)濟(jì)的選擇。

截止閥用一個線性調(diào)節(jié)其位置的閥瓣元件來阻礙或允許流動。該元件通常與允許逐漸增加流量的螺桿式控制裝置相結(jié)合。增加或減少開口量，成比例地影響流量，從而實現(xiàn)控制。不同配置的截止閥還能夠?qū)崿F(xiàn)不同的流動模式，如橫流和Y流布置。

蝶閥是工業(yè)管道系統(tǒng)的另一種選擇。它們具有緊湊和輕量化的設(shè)計，使其更能響應(yīng)管道中的壓力變化，同時具有優(yōu)異的密封特性。多種蝶閥設(shè)計可滿足工業(yè)流體系統(tǒng)壓力和溫度的要求。

在各種應(yīng)用中，無論閥門類型如何，設(shè)計考慮因素都應(yīng)包括評估合適的閥門材料。流體的毒性和任何腐蝕性特性都需要能夠應(yīng)對化學(xué)損耗的材料。高溫或低溫工況也需要適當(dāng)?shù)牟牧项愋汀?/p>

無論最終采用何種類型的閥門設(shè)計，保持運營安全有效始終是首要任務(wù)。在為不同的流體應(yīng)用選擇閥門時，建議保持與閥門專家的溝通和合作，以確保選擇合適的規(guī)格，并最大限度地提高工業(yè)過程的生產(chǎn)效率。

編輯：黃飛