化工常用阀门基础知识

阀门基础知识

一、阀门基础

1．阀门基本参数为：公称压力PN 、公称通经DN

2．阀门基本功能：截断接通介质，调节流量，改变流向

3．阀门连接的主要方式有：法兰、螺纹、焊接、对夹

4．阀门的压力——温度等级表示：不同材质、不同工作温度下，最大允许无冲击工作压力不同

5 a管法兰标准主要有两个体系：欧州体系和美州体系。

b两个体系的管法兰连接尺寸完全不同无法互配；以压力等级来区分最合适：欧州体系为PN0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0、32.0、40.0MPa;美州体系为PN1.0（CIass75）、2.0( CIass150）、5.0( CIass300）、11.0 (CIass600）、15.0( CIass900）、26.0( CIass1500）、42.0( CIass2500）MPa。

c管法兰类型主要有：整体(IF)、板式平焊(PL)、带颈平焊(SO)、带颈对焊(WN)、承插焊(SW)、螺丝(Th)、对焊环松套(PJ/SE)/(LF/SE)、平焊环松套(PJ/RJ)和法兰盖(BL)等。

d法兰密封面型式主要有：全平面(FF)、突面(RF)、凹(FM)凸(M)面、榫(T)槽(G)面、环连接面(RJ)等

二、常用（通用）阀门

1．一般工业用阀门型号编制方式，用七个单元来表示。其含义

类型

驱动

方式

连接

形式

结构

形式

阀座密封面

及衬里材料

公称

压力

阀体

材料

2．阀门类型代号的Z、J、L、Q、D、G、X、H、A、Y、S分别表示：

闸阀、截止阀、节流阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、旋塞阀、止回阀、安全阀、减压阀、疏水3．阀门的连接式代号1、2、4、6、7分别表示：

1、内螺纹、

2、外螺纹、4、法兰、6、焊接、7、对夹

4．阀门的传动方式代号9、6、3分别表示：

9、电动、6、气动、3、涡轮蜗杆

5．阀体材料代号Z、K、Q、T、C、P、R、V分别表示：

灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铜及合金、碳钢、铬镍系不锈钢、铬镍钼系不锈钢、铬钼钒钢

6．阀座密封或衬里代号R、T、X、S、N、F、H、Y、J、M、W分别表示：

奥氏体不锈钢、铜合金、橡胶、塑料、尼龙塑料、氟塑料、Cr系不锈钢、硬质合金、衬胶、蒙乃尔合金、阀门本体材料

7．铸铁阀体不适合用于的场合有：

1）水蒸气或含水量多的湿气体；2）易燃易爆流体；

3）环境温度低于－20℃场合；4）压缩气体。

三、控制阀

1．控制阀由阀体和执行执行机构及其附件组成。

2．气动薄膜执行机构有正作用和反作用两种形式；随信号压力增大，推杆下移为正作用，反之推杆上移为反作用；通常接受标准信号压力为20~100KPa ；带定位器时最高压力为250KPa 。基本行程有六种（mm）：

10; 16; 25; 40; 60; 100 。

3．与气动执行机构相比电动执行机构有何特点，有哪几种输出形式？

驱动源为电力简单方便，推力、扭矩大，刚度大。但结构复杂，可靠性差。在中小规格上比气动的贵。常用于无气源或不需严格防爆、防燃的场合。

有角行程、直行程、和多回转三种输出形式。

4．直通单座调节阀有何特点？应用在何场合？

1)泄流量小，因只有一个阀芯易保证密封。标准泄流量为0.01%KV,进一步设计可作切断阀

2)许用压差小，因不平衡力推力大。DN100的阀△P仅为120KPa。

3)流通能力小。DN100的KV仅为120。

应该应用于泄漏量小，压差不大的场合。

5．直通双座调节阀有何特点？应用在何场合？

1)许用压差大，因可抵消许多不平衡力。DN100的阀△P为280KPa。

2) 流通能力大。DN100的KV为160。

3) 泄漏量大，原因有两个阀芯不能同时密封。标准泄流量为0.1%KV,为单座阀10的倍。主要应用于高压差，泄漏量要求不严的场合。

6．套筒调节阀有何主要优点？

兼有单、双座阀的优点。主要有：

1)稳定性好。因用阀塞节流代替阀芯阀座节流，而阀塞设有平衡孔可减少介质作用在阀塞上的不平衡力。同时套筒与阀塞间导向面大，加之不平衡力变化小，因此不易引起阀芯振动

2)互换性和通用性强。只要更换套筒就可得到不同的流量系数和不同的流量特性。

3)允许压差大，热膨胀影响小。带平衡孔的套筒阀的平衡原理和双座阀一样，因此许用压差大。又由于套筒、阀塞采用同一种材料制成，温度变化引起的膨胀基本一致。

4)套筒提供的节流窗口有开大口和打小孔（喷射型）两种。后者有降噪、减振作用，进一步改进即成专门的低噪音阀。

适用于阀前后压差大，噪音要求低的场合。

7．除单、双座阀及套筒阀外还有哪些具有调节功能的阀？

隔膜阀、蝶阀、O型球阀（以切断为主）、V型球阀（调节比大、具剪切作用）、偏心旋转8．什么是调节阀的可调比R、理想可调比、实际可调比？

调节阀所能控制的最大流量和最小流量之比称为可调比R.。

当阀两端压差保持恒定时，最大流量与最小流量之比称为理想可调比。

实际使用中阀两端压差是变化的，这时的可调比称为实际可调比。

9．理想可调比取决于：阀芯结构

实际可调比取决于：阀芯结构、配管状况

国产直通单、双座调节阀的R值为：30精小型调节阀，高性能调节阀，V型球的R 10．什么是调节阀的流量系数C 、Cv 、KV值？

调节阀流通能力的大小用流量系数表示。

1)工程单位制Cv定义：调节阀全开时，阀前后压差为1kgf/cm2,温度5~40℃的水每小时所

通过的立方米数。

磅/英寸2）温2)英制单位制C定义：调节阀全开时，阀前后压差为1bf/in2（1度60。F的水每分钟所通过的美加仑数。

3) 国际单位制KV：调节阀全开时，阀前后压差为100kPa,温度5~40℃的水每小时所通过的立方米数。

Cv ＝1.17 KV

KV＝1.01 C

11．执行机构的输出力要满足调节阀所需的哪几部分力？

1)克服阀芯所受的静态不平衡力。

2)提供阀座负载的紧压力。

3)克服填料摩擦力。

4)特定应用或结构所需的附加力（如波纹管、软密封等）。

12．调节阀的流开、流闭指的是什么？

是对介质流动方向而言，与调节阀的作用方式气开、气闭无关。流向的重要性在于它影响到稳定性，泄漏和噪音等。

定义：在节流口，介质流动方向与阀门打开方向相同叫流开：反之，叫流闭。

13．哪些阀需进行流向选择？如何选择？

单密封类的调节阀如单座阀、高压阀、无平衡孔的单密封套筒阀需进行流向选择。

流开、流闭各有利弊。流开型的阀工作比较稳定，但自洁性能和密封性较差，寿命短；流闭型的阀寿命长，自洁性能和密封性好，但当阀杆直径小于阀芯直径时稳定性差。

单座阀、小流量阀、单密封套筒阀通常选流开，当冲刷厉害或有自洁要求时可选流闭。两位型快开特性调节阀选流闭型。

14．选择执行机构应考虑哪三个主要因素？

1)执行机构的输出要大于调节阀的负荷，且合理匹配。

2)要检查标准组合时，调节阀所规定的允许压差是否满足工艺要求。大压差时要计算阀芯所受的不平衡力。

3)执行机构的响应速度是否满足工艺操作要求，尤其是电动执行机构。

15．确定调节阀口径的七个步骤是什么？

1)确定计算流量——Qmax 、Qmin

2)确定计算压差——根据系统特点选定阻力比S值，然后确定计算（阀全开时）压差；

3)计算流量系数——选择合适的计算公式图表或软件求KV的max和min ；

4) KV值选取——根据KV的max值在所选产品系列中最接近一档的KV，得到初选口径；

5)开度验算——要求Qmax 时≯90％阀开度；Qmin时≮10％阀开度；

6)实际可调比验算——一般要求应≮10；R实际＞R要求

7)口径确定——若不合格重选选KV值，再验证。

16．气动调节阀的辅助装置（附件）有哪些？各起什么作用？

1)阀门定位器——用于改善调节阀的工作特性，实现正确定位；

2)阀位（行程）开关——显示调节阀上、下限的行程工作位置；

3)气动保位阀——气源故障时保持阀门当时位置；

4)电磁阀——实现气路的自动切换。单气控用二位三，；双气控用二位五通；

5)手动机构——系统故障时可切换手动操作；

6)气动继动器——使气动薄膜执行机构动作加快，减少传递时间；

7)空气过滤减压器——气源净化、调压用；

8)贮气罐——气源故障时，使阀能继续工作一段时间，一般需三段保护时配。

17．什么情况下需要采用阀门定位器？

1)摩擦力大，需精确定位的场合。例如高温、低温调节阀或采用柔性石墨填料的调节阀；

2)缓慢过程需提高调节阀响应速度的场合。例如，温度、液位、分析等参数的调节系统。

3)需要提高执行机构输出力和切断力的场合。例如，DN≥25的单座阀，DN＞100的双座阀。阀两端压降△P＞1MPa或入口压力P1＞10MPa的场合。

4)分程调节系统和调节阀运行中有时需要改变气开、气关形式的场合。

5)需要改变调节阀流量特性的场合。

18．自力式调节阀有何特点？自力式压力调节阀型号中的K、B代表什么？

自力式调节阀又称直接作用调节阀。不需任何外加能源，并且把测量、调节、执行三种功能统一为一体，利用被调对象本身能量带动其动作的调节阀。它具有结构简单、价格便宜、动作可靠等特点。适用于流量变化小、调节精度要求不高或仪表气源供应困难的场合。

自力式调节阀按其用途可分为：压力、液位、温度和流量调节阀。目前生产最多的是压力调节阀和氮封阀。

K——压开型，泄压用，阀前稳定；

B——压闭型，稳压用，阀后稳定。

19．当阀选大了或需方工艺条件变化，使调节阀经常在小开度下工作，此时有何解决办法1)降低阀上压差△P

a在阀后加节流孔板消耗一部分压降；

b关小管路上串联的手动阀，至调节阀获得较理想工作开度为止；

2)缩小口径

a换小一档口径的阀；

b阀体不变，换小一档口径的阀芯、阀座。；

20．试述电动执行机构整体型与非整体型、调节型与开关型、电子式与智能型的含义。

1)整体型又称一体化，是将电气控制元件整体组合后装配在执行机构主机上。反之为非整体型，最早产品均为非整体型。整体型可减少控制室内的有关设施，还可相对减少控制电缆的芯数。非整体型常用于空间限制、高温环境、有振动影响的场合。

2)调节型：接收4~20mA. 1~5V模拟量控制信号通过电气控制元件使执行机构输出与控制信号成比例关系的角（直线）位移。

3)开关型：接收脉冲触点信号，执行机构输出轴只能控制在开和关的两个极限位置。也可输出脉冲触点信号。

4)电子式：将电气控制元件电子化、集成化。

5)智能型：在电子式的基础上，增加人机对话功能，电路从模拟电路升级到数字电路。特征之一配有外部设定器对执行器进行参数设置和调整。

21.为什么说将调节阀的气开、气关理解为就是正作用与反作用是错误的？

调节阀由执行机构和阀体部件两部份组成。调节阀一般采用气动薄膜执行机构，其作用方式有正作用和反作用两种。随信号压力增大，推杆下移为正作用，反之推杆上移为反作用；阀体部件分为正装和反装两种。阀杆下移时与阀座间流通截面积减小的称为正装式，反之称为反装式。

调节阀的作用方式分为气开和气关两种，有信号压力时调节阀关，无信号压力时调节阀开为气关式，反之为气开式。气开、气关是由执行机构的正、反作用和阀体部件的正、反装组合而成，组合方式如下：

执行机构（作用）阀体部件（装配）调节阀（整机）

正正气关

正反气开

反正气开

反反气关

22填空

a被调介质流过阀门的相对流量（Q/Qmax）与阀门相对行程（l/L）之间的关系称为调节阀的流量特性。

b阀前后压差保持不变时，上述关系称为理想流量特性。

c实际使用中，阀前后压差总是变化的，此时上述关系称为工作流量特性。

d理想流量特性取决于阀芯形状。

e工作流量特性取决于阀芯形状和配管状况。

23.根据下述情况，选择调节阀的流量特性。

a调节阀经常在小开度下工作时，宜选用等百分比特性。

b二位调节应选用快开特性。

c当被调介质含有固体悬浮物时，宜选用直线特性。

d程序控制应选用快开特性。

e在非常稳定的调节系统中，可选用等百分比或直线特性。

24.一台气动薄膜调节阀，若阀杆在全行程的50%位置，则流过阀的流量是否也在最大流量的50%处？

不一定，要以阀的结构特性而定。在阀两端压差恒定的情况下，如是快开阀，则流量大于50%；如是直线阀，则流量等于50%；如是对数阀（等百分比阀），则流量小于50%。25.阀门的直线流量特性与等百分比流量特性各有何优缺点？

a同一开度下，直线特性流量大，压差改变快，故调节速度比等百分比特性快。

b从流量的相对变化上看，直线特性小开度变化大，大开度变化小，使得小开度时调节作用太快、太强，易产生超调，引起振荡；大开度时调节作用太慢、太弱，不够及时灵敏。

而等百分比特性正好弥补了这个缺点，它的流量相对变化是一个常数，小开度时流量小，流量的变化也小，调节平稳缓和；大开度时流量大，流量的变化也大，调节灵敏有效，因而其适应性比直线特性强。

C、由于等百分比特性大部分流量集中在后面，开度70%时，相对流量仅36%，90%时为71%,因此等百分比特性阀的容量不易充分利用，故经济性差。选阀时，有时会出现选等百分比特性比选直线特性口径要大一档的情况，特别是大口径、特殊材料的阀，选用时更应加以考虑。

26.调节阀选用

a调节前后压差较小，要求泄漏量小，一般可选用单座阀。

b调节低压差、大流量气体可选用蝶阀。

c调节强腐蚀性介质，可选用隔膜阀、衬氟单座阀。

d既要求调节，又要求切断时，可选用偏心旋转阀。其他有此功能的还有球阀、蝶阀、隔膜阀。

e噪音较大时，可选用套筒阀。

f控制高粘度、带纤维、细颗粒的介质可选用偏心旋转阀或V型球阀。

g特别适用于浆状物料的调节阀有球阀、隔膜阀、蝶阀等。