空分装置中常用阀门安装方向的讨论

张行东，杨少越

（中国空分工程有限公司，浙江 杭州 310051）

空分装置中使用的阀门种类和规格繁多，一套大型的空分装置可能需要上千只各式各样的阀门。为了能够完全实现阀门需要的设计功能，除正确地进行阀门选型和生产外，阀门现场的正确安装也至关重要。许多阀门都具有方向性，例如空分装置最常用的截止阀、闸阀、蝶阀和止回阀等，如果装倒装反，就会影响阀门的使用效果与寿命，或者根本不起作用，甚至会造成危险。一般阀门在阀体上有方向标志，双向密封阀门阀体上的箭头方向一般是指主密封方向，如果没有，应根据阀门的工作原理，正确识别。以下将根据空分装置中具体的工艺要求和阀门的工作原理和结构，结合阀门介质的流向和关闭压差的方向，针对最常用阀门的安装方向要求进行分析和讨论。

1 阀门结构对安装方向要求

1.1 截止阀

截止阀是阀瓣沿阀座中心线移动的阀门，其启闭件是塞形的阀瓣，截止阀在管路中主要作切断用。由于在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小，耐磨、开启高度小，通常只有公称直径的1/4～1/3，并且一般只有一对密封面，制造工艺相对简单，便于维修，所以应用比较广泛。由于截止阀的阀腔左右不对称，流体要让其由下而上通过阀口，这样流体阻力小，因介质压力向上，开启省力，关闭后介质不压填料，便于检修。这就是绝大多数截止阀需要正装的道理。阀门阀体外部标识的箭头方向就是此正装方向。但是有些使用位置需根据实际的工艺使用要求进行具体分析确定。

1.2 闸阀

闸阀也是一种广泛使用的阀门。闸阀是手轮旋转，闸板沿通路中心线的垂直方向移动的阀门，闸阀只能作全开和全关，不能作调节和节流。闸板有两个密封面，当闸阀关闭时，密封面有两种密封形式，一种是只依靠介质的压力来密封，即依靠介质压力将闸板的密封面压向另一侧的阀座来保证密封面的密封。大部分闸阀采用强制密封形式，当阀门关闭时，需要依靠外力强行将闸板压向阀座，以保证密封面的密封性。闸阀基本都是左右完全对称结构，闸板垂直于介质的流向，介质从两侧进出效果完全一样，因此，安装时可以不考虑方向问题。

1.3 蝶阀

蝶阀的阀瓣是圆盘，围绕阀座内的一个轴旋转，旋角的大小便是阀门的开闭度。蝶阀和蝶杆本身没有自锁能力，为了蝶板的定位，要在阀杆上加装蜗轮减速器。采用蜗轮减速器，不仅可以使蝶板具有自锁能力，使蝶板停止在任意位置上，还能改善阀门的操作性能。蝶阀具有轻巧的特点，比其他阀门要节省材料，结构简单，开闭迅速，切断和节流都能用，流体阻力小，操作省力。蝶阀按结构形式可以分为：中心密封蝶阀、单偏心密封蝶阀、双偏心密封蝶阀和三偏心密封蝶阀。中线型蝶阀两侧完全对称，可以双向使用，安装方向无需考虑。但是偏心结构的蝶阀，阀体中心线，阀杆中心线，密封面中心线等结构发生了偏移，功能上只能单向使用，一般情况下，蝶阀关闭时蝶板承压的方向一般为从非加工面指向加工面。

1.4 止回阀

止回阀是依靠流体本身的力量自动启闭的阀门，它的作用是阻止介质的回流。止回阀最常用的结构形式有三类：升降式、旋启式和蝶式。升降式止回阀的阀瓣沿着阀体垂直中心线移动。这类止回阀有两种：一种是卧式，装于水平管道，阀体外形与截止阀相似，另一种是立式，装于垂直管道。旋启式止回阀的阀瓣围绕座外的销轴旋转，这类阀门有单瓣、双瓣和多瓣之分，但原理是相同的。碟式止回阀是阀瓣围绕阀座内的销轴旋转的止回阀。碟式止回阀结构简单，只能安装在水平管道上，密封性相对较差。止回阀可用于给其中的压力可能升至超过系统压力的辅助系统提供补给的管路上。这种类型的阀门的作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动。通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的流体压力作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。因此止回阀安装的时候必须考虑方向性。

2 介质流向和关闭压差方向

阀门的安装方向除了考虑阀门本身的结构之外，还需结合具体使用条件下的工艺要求，根据介质流向（F）和关闭压差（ΔP）的方向进行选择，两个方向相反时，阀门需要正装，反之则需要反装。阀门在打开状态时，介质流通阀门时，应尽量按照流道畅通、流阻小的方向；阀门关闭时，阀门两侧关闭压差方向应与阀门结构本身能够承压的方向一致，尽量避免阀瓣两侧介质的压差消抵阀门的关闭力，降低阀门的密封性能；阀门从关闭到打开状态时，阀门结构开启扭矩必须大于阀门两侧的关闭压差，否则需考虑泄压机构。以下根据具体的几个使用位置加以说明。

2.1 互为备用的低温泵管路阀门

两台互为备用的低温泵中，如一台正常运行，另外一台需要停车检修，则泵前后的阀门需要关闭切断介质，泵前后阀门中介质的流向一致，但是在关闭状态时，所承受的关闭压差的方向却相反，泵前阀门关闭时高压侧在阀前，而泵后阀门关闭时高压侧在阀后，因此，泵前阀门需要反装，而泵后阀门需要正装。泵后总管去往不同装置的切断阀，安装方向则需要反装。

2.2 产品出界区管路阀门

对于空分装置产品出界区阀门的安装方向需要进行多方面综合考虑。如果整个装置区只有一套空分装置向管网供气，空分装置一旦停车则管网也无压力，这种情况的界区阀门，只需考虑空分装置在未向管网送气前，空分装置有可能已经在运行，产品向大气放空，界区阀门在关闭时关闭压差的方向与介质流向一致，阀门需要反装。但是如果有多套空分装置并网进入管网，除了考虑上述情况外，还需考虑其中一套空分装置切断时，其他空分装置在运行的情况，这样阀门的关闭压差有可能出现两种方向，阀门的安装方向就要综合权衡考虑。要么方面选用具有双向密封性能的阀门，或者阀门的关闭装置的关闭扭矩能够克服阀门关闭压差的扭矩，确保阀门的密封性能，并且要优先考虑阀门正装，保证单套装置与管网的隔断，让单套装置后期能够安全维护。

2.3 低温闸阀安装方向

常规的闸阀是完全对称的结构，介质从两侧进出完全一样，但是对于低温闸阀就需要特殊考虑。当低温闸阀关闭时，残留在闸阀中腔的低温液体会因环境温度的影响而迅速汽化，在中腔产生不正常的异常升压。它可以导致低温阀门填料处泄漏及中法兰连接处破坏，甚至导致阀门启闭件卡死，阀门和阀盖破裂。解决问题的方法是增加平衡系统。即在弹性闸板或双闸板进口侧钻一小孔，作为阀体内腔和进口侧的压力平衡孔。当阀腔压力升高时，气体可以通过小孔排出至管路系统，以此消除对阀门的不利影响。对于带泄压孔的弹性双闸板闸阀，泄压孔侧应安装在高压侧，高压中腔通过泄压孔与高压侧建立压力平衡后，中腔内的高压可以进一步压紧低压侧的闸板，加强了闸阀的密封性能，反之会消减闸阀关闭时的密封性能。采用平衡泄压孔时，阀体外部无明显区别，阀体上必须带有指明流向的箭头或泄压孔标识，闸阀生产和安装时必须注意。

2.4 止回阀的安装方向

止回阀的安装方向一般由配管确定，确定后的安装方向需提供给供货厂家进一步确认。止回阀一般为水平安装，很少情况下垂直安装，但垂直安装时必须低进高出。

对于空分装置中常用的蝶式止回阀，如果具体的使用位置工艺要求压力损失要尽量小，止回阀应水平安装，并选用低压降的结构，因为垂直安装时，开启阀瓣也还需要克服阀瓣的重力，额外增加了管路的阻力。

3 结语

在空分装置中，阀门安装的方向正确与否，直接影响到装置功能和性能的实现，因此，阀门安装时必须要结合阀门的结构和实际的工艺要求，综合判断阀门的安装方向。针对每一个具体的位置，仔细分析各种可能工况下阀门介质的流向和关闭压差的方向来确定阀门是正装还是反装，优先考虑阀门切断的安全性和密封性能。