浅析工业管道阀门的选型

李银生

（山东南山集团，山东 龙口 265706）

阀门是生产流程控制以及保护管路和设备正常运行的重要装置。工业系统中经常使用的主要有截止阀、闸阀、蝶阀、Y阀、角阀、球阀等根据这些阀门的结构形式还有更多的细分种类，其作用和优缺点也各不相同，工业系统选择应用的阀门种类，需根据管道中的流体介质、安装部位、工况环境等作出综合性分析后再判断选择的阀门类型。

1 常用的阀门种类及其特性

阀门的基本特性主要有结构特性和使用特性，结构特性指阀门的外在形状和安装方面相关的结构要求，结构特性确定了阀门在维护、维修以及安装等方面的特性，这方面的特性包括包括阀门的整体结构长度和阀门的高度、阀门与管道的连接形式（法兰式连接、螺纹式、对夹式连接、焊接） ，以及阀门的密封面形式（堆焊、喷焊、螺纹圈）以及阀门阀杆的结构形式（旋转杆、升降杆）。阀门的使用特性确定了阀门的主要使用性能和使用范围包括阀门的类型、阀门阀体的主要零部件材料、阀门的传动方式。

2 工业管道阀门的选型

工业管道的阀门具有非常重要的作用，也是控制管道内介质流通的关键控制装置，处于开启状态的阀门应具有足够的流通直径以确保管道内流通的介质不发生过多的管段损失，而当需要切断管道或者改变管道内流动介质的流向时又要求阀门能够及时迅速的关闭且要保证阀门关闭后的具有非常好的密闭性，一般的工业管道阀门选型时要考虑的因素主要有：适应性、可靠性、经济性、通用性，而对于应用在恶劣工况条件下普通阀门的难以满足要求的情况下，阀门选型还要进一步考虑更换或者选择更为耐用与工况条件更为匹配的新型阀门。

3 常用阀门的结构和选型考虑因素

工业管道中流通的介质不尽相同也各有不同的性质需要应用的阀门类型也比较多这其中常用的阀门类型主要有以下几种

3.1 截止阀

截止阀是指关阀瓣沿阀座中心线上下移动的阀门，阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系且阀杆开关行程相对较短，既具有非常可靠的切断功能也非常适合于流量的调节。因此这种类型的阀门非常适合作为切断或调节阀门，由于截止阀是强制密封形式的阀门，关闭阀门需要向阀芯施加足够的压力，保证密封面不会产生泄漏，因而截止阀在关闭阀门彻底切断流程时需要克服较大的阻力，由于截止阀直径越大所需要的关闭压力就越大所以截止阀多应用在小直径的管道上，由于开/关过程中阀瓣和阀座之间不产生摩擦接触所以密封面比较耐用，而且阀门的损坏维修非常便捷、比较适用于中低压管道系统中。

截止阀选型要重点考虑的因素有阀杆的直径和阀体的壁厚，由于截止阀属于强制密封阀门阀门关闭后要使得阀杆对阀瓣保持巨大的压力因而截止阀的阀杆直径要同样大小的其他阀门的阀杆更粗，以防止关闭时造成阀杆压力过大而产生弯曲的故障，并且由于截止阀的结构特点对管道内的流体产生的阻力要比较大，这也在一定程度上导致截止阀的冲刷磨损比其他阀门要更加严重，所以阀体容易产生冲刷磨损的位置要选择更厚的阀壁。

3.2 闸阀

闸阀的结构相对更为简单，其内部是一个用于控制阀门开关的闸板，因而其重量相对其其他结构形式的阀门要减轻20%～30%，并且闸板可以分为一个整体做成的刚性闸板和可以有微量变形的弹性闸板，刚性闸板容易出现关闭不紧和开关不灵等问题，而弹性闸板则能够避免出现这些故障，所以从阀门的运行维护成本和使用的可靠性等方面考虑弹性闸板具有较高的适用性，特别是大口径的管道中具有非常明显的优势，但是由于闸板的开关方向与阀门内介质的流动方向是垂直的无论是刚性闸板还是弹性闸板在阀门的开关过程中会收到介质的冲刷磨损，所以闸阀只能作为开关阀门而不能用于管道内介质流量的调节，这在一定程度上影响了闸阀的应用范围。

闸阀选型需要重点考虑的因素是闸阀的阀底结构，由于传统的闸阀体底部有凹槽因而容易淤积杂物造成闸阀无法彻底关闭而产生泄漏问题，平底闸阀底部没有类似的凹槽，而是采用平底设计，这样就能够很好的解决淤积杂物的问题，另外为了确保闸阀的密封性，闸板还可以采用高品质的橡胶进行整体内、外包胶，高质量的闸板包胶工艺，橡胶硫化技术使得硫化后的闸板能够保证精确的几何尺寸具有非常好的密封效果。

3.3 蝶阀

蝶阀结构简单、是相同直径的阀门中体积最小、重量最轻、制作用料最少的阀门，其工作原理是通过阀门内蝶板围绕中轴的旋转角度来达到开关和调节管道内介质流量的作用。

这其中根据其不同的结构和密封形式又可以分为中线蝶阀和偏心蝶阀；软密封和金属密封，蝶阀价格低、体积小开关迅速还可以作为调节阀使用，能够胜任于空气、水、蒸汽、泥浆、油品以及各种腐蚀性介质的应用中，但是蝶阀的密封性相对较差，难以满足高压管道的要求，由于其结构特点也决定了蝶阀容易出现关闭不紧、渗漏严重使用寿命短、需要频繁维修更换的问题，所以蝶阀多应用在密封要求不高的低压管道中。

蝶阀选型要重点考虑其密封形式，软密封的蝶阀多使用橡胶材料，橡胶材料容易老化产生开裂和变形在安装时也非常容易使橡胶密封面受损，而且由于蝶阀同心度的误差问题往往采用过度挤压蝶板橡胶的方式解决密封问题，这也在一定程度上加快了蝶阀密封橡胶的损坏。而金属密封形式的蝶阀虽然密封面比软密封的更为耐用但是由于金属密封面缺少弹性补偿因而对蝶阀的制作精度要求较高，且阀门泄漏后的修复费用也较高。

3.4 球阀

球阀是双面密封，密封效果好在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封，而且整体设计简单紧凑，球阀在完全的开启状态下其流动阻力几乎为零，而处于闭合状态时其密封面与球面又处于完全的闭合保护状态不会被阀门内流动的介质冲蚀磨损，非常适用于于切断或者连通管路中的介质，工况条件好的情况下也能够用于流体的调节与控制球阀还可以作为分配阀使用既能够快速开关也能够迅速改变管道内介质的流动方向，适用于水 、溶剂、酸和天然气等一般工作介质。但是由于球阀的辅助密封材料聚四氟乙烯在高温场合应用会导致四氟材料的迅速老化，所以这也限制了球阀在高温场合的应用。

球阀选型要考虑的主要因素有球体受压偏移和球体的弹性，球阀关闭后球体承受的压力全部传给了出口密封圈，尤其在阀门关闭时管道内流动的介质产生的瞬间冲击力会造成球体的偏移挤压辅助密封，造成阀门的泄漏故障，所以这类浮动式球阀适用于中低压管道系统中，采用固定式球体的阀门带有浮动阀座，受压后阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封性这种结构的球阀适用于高压和大口径的球阀。

另外由于阀门的球体和阀座密封都是金属材料的密封比压很大需要施加外力，弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽，改善球体弹性，当阀门关闭时，用阀杆的楔形头使球体涨开与阀座压紧达到密封，这种阀门适用于高温高压介质。

4 结语

阀门是实现工业管道流程控制最重要的装置，因此能否选择正确的阀门直接关系到后续的生产建设投资和对工艺流程的有效控制，而工业系统的阀门选型需要考虑的因素很多，因而需要更细致的了解不同阀门的特点和适用工况条件，结合项目建设和运行的实际情况作出综合性的分析和选择，确保选择的阀门能够胜任工艺要求，降低生产使用中的故障率。