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简论管道系统阀门的选用
（邢洪泉 王健）
摘要 从水利行业阀门的实际应用出发，根据设备的使用实践，按工业管道系统的技术参数和阀门的不同类别与形式，提出了管道系统阀门的一般选择方法。
关键词 阀门 管道 型式 选用

概述：
阀门在水利行业使用十分普遍，作为工业管道系统的基本控制设备，它的作用是十分重要的。由于管道系统技术参数差异较大，同时阀门的类别与形式又多种多样，因而造成技术选型上的难度。最基本的情况应了解，如介质的性能，流量特性，温度，压力，流速，流量等等，同时亦应考虑工艺，操作等诸多因素本文根据实际使用情况提出了工业管道系统阀门的一般选择方法。
一、根据流量特性选择阀门
阀门起闭件及阀门流道的形状使阀门具备一定的流量特性。在选择阀门时必须考虑到这一点。
1. 1截断和接通介质用阀门
通常选择流阻较小、流道为直通式的阀门。这类阀门有闸阀、截止阀、柱塞阀。向下闭和式阀门，由于流道曲折，流阻比其他阀门高，故较少选用。但是在允许有较高流阻的场合，也可选用闭合式阀门。
1. 2控制流量用的阀门
通常选择易于调节流量的阀门。如调节阀、节流阀、柱塞阀，因为它的阀座尺寸与起闭件的行程之间成正比例关系。旋转式（旋塞阀、球阀、蝶阀）的挠曲阀体式（夹管阀，隔膜阀）阀门也可用于节流控制阀门，但通常仅在有限的阀门口径范围内适用。在多数情况下，人们通常采用改变截止阀的阀瓣形状后作节流用。应该指出，用改变闸阀或截止阀的开启高度来实现节流作用是极不合理的。因为，管路中介质在节流状态下，流速很高，密封面容易被冲刷磨损，失去切断密封作用，同理，用节流阀作为切断装置也是不合理的。
1. 3换向分流用阀门
根据换向分流需要，这种阀可有三个或更多的通道。适宜于选用旋塞阀、球阀。大部分换向分流用的阀门都可选用这类阀门。在某种情况下，其它类型的阀门，用两只或更多只适当地相互接起来，也可用作介质的换向分流。
.1.4带有悬浮颗粒的介质阀门
如果介质带有悬浮颗粒，最适于采用其起闭件沿密封面的滑动带有擦拭作用的阀门，如平板闸阀。
二、根据连接形式选用阀门
阀门与管路的连接形式有多种，其中最主要的有螺纹、法兰及焊接连接。
2. 1螺纹连接
这种连接通常是将阀门进出口端部加工成锥管或直管螺纹，使之旋入锥管的螺纹接头或管道上。由于这种连接可能出现较大的泄露沟道，故可用胶带或填料来堵塞这些沟道。如果阀体的材料是可以焊接的，螺纹连接后还可以进行密封焊。如果连接部件的材料是允许焊接，但膨胀系数差异很大，或者工作温度的变化幅度范围较大，螺纹连接部必须进行密封焊。

螺纹连接的阀门主要是公称通径在５０mm以下的阀门。如果通径尺寸过大，连接部的安装和密封会十分困难。为了便于安装和拆卸螺纹连接的阀门，在管路系统的适当位置上可用管接头。公称通径在５０mm以下的阀门可用管套节作为管接头，管套节的螺纹将连接的两部连在一起。
２.２法兰连接
法兰连接的阀门，其安装和拆卸都比较方便．但是比螺纹连接的笨重，价格也较高。可适用于各种通径和压力的管道连接。
２.３焊接连接
这种连接适用于各种压力和温度，在较苛刻的条件下使用时，比法兰连接更为可靠。但是焊接连接的阀门拆卸和重新安装都比较困难，所以它的使用限于通常能长期可靠地运行，或使用条件苛刻、温度较高的场合。如火力发电站、核能工程的管道上。
三、根据介质性能选用阀门
许多介质都有一定的腐蚀性；同一种介质，随着温度、压力和浓度的变化，其腐蚀性也不同。由于水利行业涉及此方面较少，故不做过多叙述，只根据材料耐腐蚀性能，介绍一些不同材料的阀门种类，如：铸铁阀门、碳素钢阀门 、不锈钢阀门 、铜阀门 、铝阀门 、钛阀门 、陶瓷阀门、锆阀门 、玻璃阀门 、搪瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门等。
四、根据温度和压力选用阀门
选用阀门除了考虑介质的腐蚀性能、流量特性、连接形式外,介质的温度和压力是重要的参数.。
4.1阀门的使用温度
阀门的使用温度是制造阀门的材料所确定的.，阀门常用材料的使用温度如下：
灰铸铁阀门使用温度为-15～250ºC；
可锻铸铁阀门使用温度为-15～250ºC；
球墨铸铁阀门使用温度为-30～350ºC；
碳素钢阀门使用温度为-29～450ºC；
铜合金阀门使用温度为-273～250ºC；
塑料阀门最高使用温度为：
尼龙为100ºC；
聚氯乙烯60ºC；
氯化聚醚为100ºC；
搪瓷阀门因其耐温急变性差，一般用于150 ºC以下的工况条件；

玻璃阀门，耐温急变性差，一般用于90 ºC以下的工况条件。
2、阀门使用的压力
阀门使用压力是由制造阀门的材料所确定的。
灰铸铁阀门允许使用的最大公称压力为1MPa；
可锻铸铁阀门允许使用的最大公称压力2.5MPa；
球墨铸铁阀门允许使用的最大公称压力4.0MPa；
碳素钢阀门允许使用的最大公称压力32Mpa；
合金钢阀门允许使用的最大公称压力300MPa；
不锈钢阀门允许使用的最大公称压力32MPa；
铜合金阀门允许使用的最大公称压力2.5MPa；
塑料阀门允许使用的最大公称压力0.6MPa；
搪瓷、玻璃、陶瓷阀门允许使用的最大公称压力0.6Mpa；
玻璃钢阀门允许使用的最大公称压力1.6MPa；
3.3阀门温度与压力之间的关系
阀门使用温度与压力有着一定的内在联系，又相互影响。其中，温度是影响的主导因素，一定压力的阀门仅适用于一定温度范围，阀门温度的变化能影响阀门使用压力。
五、根据流量、流速确定阀门的通径
阀门的流量与流速主要取决于阀门的通径，也与阀门的结构型式对介质的阻力有关，同时阀门的压力、温度及介质的浓度等诸因素有着一定的内在联系。
阀门的流道面积与流速、流量有着直接关系，而流速与流量是相互依存的两个量。当流量一定时，流速大，流道面积便可小些；流速小，流道面积就可大些。反之，流道面积大，其流速小；流道面积小，其流速大。介质的流速大，阀门通径可以小些，但阻力损失较大，阀门易损坏。
一般情况下，流量是已知的，流速可由经验确定。通过流速和流量可以计算阀门的公称通径。
闸阀的阻力系数小，仅在0.1～1.5的范围内；口径大的闸阀，阻力系数为0.2～0.5；缩口闸阀阻力系数大一些。
截止阀的阻力系数比闸阀发得多，一般在4～7之间。Y型止回阀阻力系数最小，在1.5～2之间。锻钢截止阀阻力系数最大甚至高达8。止回阀的阻力系数视结构而定：旋转式止回阀通常为0.8～2；升降式止回阀阻力系数最大，高达12。
旋塞阀的阻力系数小，通常约为0.4～1.2。
蝶阀的阻力系数小，一般为0.5以内。
球阀的阻力系数最小，一般在0.1左右。
上述阀门的阻力系数是阀门全开状态下的数值。
阀门通径的选用，应考虑到阀门的加工精度和尺寸偏差，以及其它因素影响。阀门通径应有一定的富裕量，一般为15%。在实际的工作中，阀门通径随工艺管线的通径而定。

六、根据工况条件和工艺操作综合确定阀门的结构型式
6.1工艺要求
需要准确的调节小流量时，不宜选用截止阀，应采用针形阀或节流阀。在需要保持阀后的压力时，应采用减压阀。
对高压和超高压介质，常采用直角式截止阀，因为直角式截止阀通常锻钢制作的，锻钢的耐压能力相对比铸钢强。
6.2经济合理性
如对低压力大流量的水空气等介质，选用大口径 闸阀和蝶阀比较合理。蝶阀可做截断用，又能作节流用。
6.3操作和维修方便
对于大型阀门和处于高空、高温、高压、危险、远距离的阀门，应选用齿轮传动、链条传动或带有电动装置、气动装置、液动装置的阀门。
在操作空间受到限制的场合，不宜采用明杆闸阀，以选用暗杆闸阀为好。最好用蝶阀。对需要快开、快关的阀门，不宜采用一般的闸阀截止阀，应根据其它要求，选用球阀、旋塞阀、蝶阀、快开闸阀等。闸阀和截止阀是阀门中使用量最大的两类阀门。选用时，应综合考虑。闸阀流阻小，输送介质的能耗少，但维修方便；水在截止阀中，压力降不大，因而截止阀在水介质管道上得到普遍的使用。
七 小结
阀门虽是一种结构简单的机械产品，但其作用是不容忽视的，在使用实践中，有很多例子是由于阀门的选择或使用不当造成管道系统的事故。本文仅提出了阀门选择的一般方法，在实际使用中尚有很多涉及选型的问题，如阀门的控制就涉及气动、液动、电动等，其中电动阀门又涉及开关型、调节型等不同形式。这些都构成阀门选用的问题，所以处理好阀门选用是保证管道系统控制单元可靠性的关键之一，对整个管道系统的工作安全起到重要作用。