一、閘(zha)閥(fa)的概述
閘閥,也叫閘板閥、閘門閥,是廣泛使用的一種閥門(men)。它的閉合原理是,閘板密封面與閘座密封面高度光潔、平整與一致,互相貼合,可阻止介質流過,并依靠頂楔、彈簧或閘板的楔形,來增強密封效果。典型閥門見圖6.3.1。
二、閘閥(fa)的分類
1. 閘閥的總分(fen)類(lei)見圖6.3.2。
2. 按閥桿可分為明桿式(shi)和暗桿式(shi)(圖6.3.3)。
①. 明桿式
閥(fa)桿螺(luo)紋(wen)(wen)(wen)露在(zai)上部,與之配合(he)的(de)閥(fa)桿螺(luo)母(mu)裝在(zai)手輪中(zhong)心,旋轉手輪就(jiu)是(shi)旋轉螺(luo)母(mu),從(cong)而使閥(fa)桿升降。這種閥(fa)門,啟閉程度可以(yi)從(cong)螺(luo)紋(wen)(wen)(wen)中(zhong)看出,便(bian)于操作;對(dui)于閥(fa)桿螺(luo)紋(wen)(wen)(wen)的(de)潤滑和檢查很方便(bian);特別是(shi)螺(luo)紋(wen)(wen)(wen)與介質不(bu)接觸,可避免(mian)腐(fu)(fu)蝕性介質的(de)腐(fu)(fu)蝕,所(suo)以(yi)石油化工管(guan)道中(zhong)采(cai)用較多(duo)。但螺(luo)紋(wen)(wen)(wen)外露,容易(yi)粘上空氣中(zhong)的(de)塵(chen)埃,加速(su)磨損,故應盡量(liang)安裝于室內。
②. 暗桿式
閥桿(gan)(gan)螺紋在下(xia)部,與閘板(ban)中心螺母配合,升(sheng)降閘板(ban)依靠旋轉閥桿(gan)(gan)來實現,而閥桿(gan)(gan)本身看不出移動。這種閥門的唯一優點(dian)是,開啟時閥桿(gan)(gan)不升(sheng)高,適(shi)合于安裝在操作位置(zhi)受(shou)到限(xian)制的地方(fang)。它的缺點(dian)很(hen)明顯,啟閉(bi)程度難以掌握,閥桿(gan)(gan)螺紋與介(jie)質(zhi)接觸,容易腐蝕損壞。
③. 大口徑或高中壓閥門用明桿,DN50以下的低壓的無腐蝕介質閥門通常采用暗桿。
3. 按閘(zha)板構造分類
①. 楔式剛性單閘(zha)板
閘(zha)(zha)(zha)板(ban)是一(yi)楔(xie)形(xing)整體密(mi)(mi)封(feng)(feng)面(mian)與閘(zha)(zha)(zha)板(ban)垂直中(zhong)心線(xian)成一(yi)定傾角(jiao),其(qi)特點是結構簡(jian)單(dan),尺寸(cun)小,使(shi)用比較可靠。單(dan)閘(zha)(zha)(zha)板(ban)和閥(fa)座密(mi)(mi)封(feng)(feng)面(mian)的楔(xie)角(jiao)加工(gong)(gong)精(jing)度要求(qiu)很高,加工(gong)(gong)維修(xiu)均較困難,且在啟閉過程中(zhong)密(mi)(mi)封(feng)(feng)面(mian)易(yi)發生(sheng)擦傷,溫(wen)度變化時(shi)閘(zha)(zha)(zha)板(ban)易(yi)卡(ka)住。這種閘(zha)(zha)(zha)板(ban)是用于(yu)常(chang)溫(wen)、中(zhong)溫(wen)、各(ge)種壓力的閘(zha)(zha)(zha)閥(fa)。
②. 楔式(shi)彈性單閘板
在閘(zha)(zha)板(ban)(ban)中(zhong)部開環狀(zhuang)槽(cao)或由兩塊(kuai)閘(zha)(zha)板(ban)(ban)組焊而(er)成(cheng),中(zhong)間(jian)為空心楔角加工。其(qi)特點是結構簡(jian)單,密封面可(ke)靠(kao),能自行補(bu)償,由于異常負荷而(er)引起的閥體變形,可(ke)以防(fang)止閘(zha)(zha)板(ban)(ban)卡住,但(dan)關閉(bi)力矩不宜過(guo)大,以防(fang)超過(guo)閘(zha)(zha)板(ban)(ban)彈(dan)性范圍。彈(dan)性閘(zha)(zha)板(ban)(ban)適用于各(ge)種(zhong)壓力、溫度的中(zhong)、小口徑(jing)閘(zha)(zha)閥,及啟閉(bi)頻(pin)繁的場合(he),但(dan)要求介(jie)質中(zhong)含固(gu)體雜質少且不適用于易(yi)結焦(jiao)的介(jie)質。
③. 楔式雙(shuang)閘(zha)板
由(you)兩(liang)塊(kuai)原板(ban)組成(cheng)用球面頂心鉸接(jie),稱(cheng)楔式閘板(ban)。閘板(ban)密(mi)封(feng)面的楔角可以(yi)靠頂心自動調(diao)整(zheng),溫度變(bian)化(hua)時不易被卡住,也不易產生(sheng)擦傷現象。其(qi)缺點是(shi)結構復雜,零件較多,閘板(ban)容易脫落,不適用于黏性介(jie)質(zhi),一般(ban)用于水和蒸汽介(jie)質(zhi)。
④. 平(ping)行式雙閘板(ban)
閘(zha)(zha)板(ban)兩(liang)密(mi)(mi)封(feng)(feng)面相互平行,分為自(zi)動密(mi)(mi)封(feng)(feng)式和(he)(he)撐(cheng)開式兩(liang)種(zhong)。自(zi)動密(mi)(mi)封(feng)(feng)式平行雙(shuang)閘(zha)(zha)板(ban)閘(zha)(zha)閥,是(shi)依靠(kao)介(jie)質的壓(ya)力(li)把閘(zha)(zha)板(ban)推向出口側(ce),閥座密(mi)(mi)封(feng)(feng)面達(da)到單面密(mi)(mi)封(feng)(feng)的目的。若介(jie)質壓(ya)力(li)較低,其密(mi)(mi)封(feng)(feng)性(xing)不易保證,因(yin)此在(zai)兩(liang)塊閘(zha)(zha)板(ban)之間(jian)放置一個彈(dan)簧(huang)(huang),在(zai)關閉(bi)時彈(dan)簧(huang)(huang)被(bei)壓(ya)縮,靠(kao)彈(dan)簧(huang)(huang)力(li)的作(zuo)用(yong),以實現密(mi)(mi)封(feng)(feng)。由于(yu)彈(dan)簧(huang)(huang)把閘(zha)(zha)板(ban)壓(ya)緊在(zai)閥座上,密(mi)(mi)封(feng)(feng)面易被(bei)擦傷(shang)和(he)(he)磨(mo)損,目前已很少采用(yong)這種(zhong)型式的閘(zha)(zha)閥。撐(cheng)開式是(shi)用(yong)頂楔把塊閘(zha)(zha)板(ban)撐(cheng)開壓(ya)緊在(zai)閥座密(mi)(mi)封(feng)(feng)面上,達(da)到強制密(mi)(mi)封(feng)(feng)。見圖6.3.4。
三、適用范圍
(1)閘(zha)閥在(zai)管路中(zhong)主要起切斷作用(yong)。關閉(bi)件(閘(zha)板)沿閘(zha)座中(zhong)心線的(de)垂直方向(xiang)移動。閘(zha)閥與截止閥相(xiang)比,流阻(zu)小、啟閉(bi)力小,密封可靠,是(shi)最常用(yong)的(de)一種閥門。
(2)當(dang)部分開啟時,介(jie)質會在(zai)閘(zha)板背(bei)面(mian)產生渦流,易引(yin)起閘(zha)板的沖(chong)蝕和(he)振(zhen)動(dong),閥座的密(mi)封面(mian)也(ye)易損(sun)壞,故一般不作(zuo)為節流用(yong)。
(3)與球閥(fa)和蝶閥(fa)相(xiang)比,閘閥(fa)開(kai)啟時間(jian)較(jiao)長,結構尺寸較(jiao)大,不宜用在(zai)直徑較(jiao)大的情況(kuang)。可雙(shuang)向流動,重量(liang)較(jiao)重。
(4)明桿適(shi)用于腐蝕介(jie)質及室內管道。
(5)閘閥不(bu)宜(yi)用于有固體沉降的流(liu)體,也不(bu)宜(yi)用于流(liu)量調(diao)節。
(6)如密封性要求極其嚴(yan)格,可采用雙閘板式。
(7)在DN≤50時(shi)一般使(shi)用剛性(xing)單(dan)閘板(ban),在DN>50時(shi)一般使(shi)用彈性(xing)單(dan)閘板(ban)。
(8)對于(yu)低溫系統的彈性(xing)單(dan)閘板(ban)閘閥,應在其高(gao)壓側的閘板(ban)上開一個排氣孔(kong)。
(9)在要求低(di)(di)泄漏的(de)工(gong)況,應采用低(di)(di)泄漏的(de)閘閥。低(di)(di)泄漏的(de)閘閥有多種結(jie)構,其中在化工(gong)裝置(zhi)中一般使用波紋管式閘閥。
四、閘(zha)閥的缺點及不適用(yong)范圍
浙江至德鋼業有(you)限(xian)公(gong)司工程師(shi)發現管道設(she)計(ji)人員經(jing)常有(you)閘(zha)閥(fa)(fa)誤用(yong)的現象(xiang)。雖然閘(zha)閥(fa)(fa)是石油化工生產裝(zhuang)置中用(yong)得較多(duo)的一種類型,但有(you)些工況不宜使用(yong)閘(zha)閥(fa)(fa)。
閘閥(fa)(fa)共同缺點:高(gao)(gao)度大;啟(qi)閉(bi)時(shi)間(jian)長;在啟(qi)閉(bi)過程中,密封(feng)面容易被沖(chong)蝕;修理比截止閥(fa)(fa)困難(nan);不(bu)適用于含(han)懸浮物和析出結晶的介質;也(ye)難(nan)于用非金(jin)屬(shu)耐腐蝕材料(liao)來制造。閥(fa)(fa)體與閥(fa)(fa)蓋多采用法蘭連(lian)接(jie)。閥(fa)(fa)體截面的形(xing)狀(zhuang)(zhuang)主要(yao)取決(jue)于公(gong)稱壓力,如低壓閥(fa)(fa)門的閥(fa)(fa)體多為扁平狀(zhuang)(zhuang),以縮(suo)小其結構長度。高(gao)(gao)中壓閘閥(fa)(fa)閥(fa)(fa)體多為橢圓(yuan)形(xing)或(huo)圓(yuan)形(xing),以提高(gao)(gao)其承壓能力,減小壁(bi)厚。閥(fa)(fa)體形(xing)狀(zhuang)(zhuang)還(huan)與閥(fa)(fa)體材料(liao)及制造工藝有關。
閘閥不適用(yong)范圍:
①. 因為開啟高度較(jiao)(jiao)高,操作所需(xu)空(kong)間(jian)較(jiao)(jiao)大,所以(yi)不適(shi)用于操作空(kong)間(jian)較(jiao)(jiao)小的場合(he)。
②. 啟閉時間長(chang),所以不適用于快速啟閉場合。
③. 不宜用于有固體沉降的流體。因為密(mi)封面會磨損,閘板關(guan)不死(si)。
④. 不宜用于流量調節。因為(wei)閘(zha)閥(fa)(fa)部分開(kai)啟時,介質會在閘(zha)板背面產生渦流,易引起閘(zha)板的沖蝕和振(zhen)動,閥(fa)(fa)座的密封面也易損壞。
⑤. 頻(pin)繁操作閥門會導致閥座表面(mian)過度(du)磨損(sun),因此通常只適用于不頻(pin)繁操作的情況。
五、閘(zha)閥有(you)關標準(zhun)
1. 鋼制閘(zha)閥設計標準和(he)適用范圍,見表(biao)6.3.1。
2. 鐵制(zhi)閘閥(fa)設計標準和適用范圍,見表6.3.2。
3. 閘閥有關其他標準。
GB/T 12232《通用閥門 法蘭連接鐵制閘閥》
GB/T 12234《通用閥門 法蘭和對焊連接鋼制閘閥》
GB/T 8464《內螺紋連接閘閥、截止閥、球閥、止回閥通用技術條件》
GB/T 8465.1《內螺紋連接閘閥、截止閥、球閥、止回閥 基本尺寸 鐵制閘閥》
JB/T 53162《閘閥 產品質量分等》
JB/T 5298《管線用鋼制平板閘閥》
JB/Z 243《閘閥 靜壓壽命試驗規程》
JB/T Q648《鐵制對夾式平板閘閥》
JB/T 53200《鐵制對夾式平板閘閥產品質量分等》
JB/T 53242《鋼制平板閘閥 產品質量分等》
AWWA C515《供水系統用薄壁(bi)彈(dan)性密封閘閥》
4. 閘閥國內(nei)外標準比較見表(biao)6.3.3
5. 國外閘閥(fa)規范(fan)應(ying)用
設計、制(zhi)造(zao)按(an)API 600。結構長度按(an)ASME B16.10。連接端(duan)法蘭尺寸(cun)按(an)ASME B16.5;對接焊(han)端(duan)按(an)ASME B16.25;承插(cha)口(kou)尺寸(cun)按(an)ASME B16.11;螺紋端(duan)按(an)ASME B1.20.1。閥門檢查和試驗按(an)API 598。