SF News
截止閥現在到處都在使用,流體控制領域已經有固定裝置200年了。截止閥的主要用途是調節(jié)流體流量。然而,在一些應用中,流體的完全切斷也可以通過截止閥的設計來處理。房屋和商業(yè)建筑外常用的閥門是截止閥開啟/關閉和調節(jié)的好例子。
工業(yè)革命的生命線是蒸汽和水,但這些潛在的強大流體需要控制。截止閥是要求高效完成這項工作的第一個閥門。這種設計非常有效和受歡迎,以至于大多數主要的傳統(tǒng)閥門制造商(Crane、Powell、Lunkenheimer、Chapman和Jenkins)第一批專利是為截止閥設計的。
截止閥雖然可以作為截止閥或隔離閥使用,但在設計用于調節(jié)時,部分開啟調節(jié)流量,閘閥設計用于完全開啟或完全關閉位置。在考慮開關閥隔離操作閥的截止閥時,應注意設計選擇,因為在閥瓣上強大的推力作用下很難保持密封。當流體從上到下流動時,流體的作用力會幫助實現正密封,更容易實現密封。
截止閥的調節(jié)功能非常適合控制閥的應用,其中連接在截止閥蓋和閥桿上的定位器和執(zhí)行器使調節(jié)非常準確。在這些應用中,它們被稱為“最終控制元件”,在各種流體控制應用中提供高超的服務。
間接流動路徑
Globe(截止閥的英文)因其最初的圓形設計而得名。這種設計仍然隱藏著它獨特而曲折的通道。與完全打開的閘閥或球閥不同,完全打開的截止閥仍然會對流體流動產生很大的摩擦或阻力,其上下通道呈鋸齒狀。這種角度流動會產生流體摩擦,從而減緩流經閥門的速度。
通過閥門的流量系數來測量閥門的流量,稱為“Cv”.由于閘閥在打開位置時的流動阻力很小,Cv對相同尺寸的閘閥和截止閥會有很大的不同。
截止閥關閉機構稱為閥瓣或閥塞,可以加工成許多不同的形狀。通過改變閥瓣的形狀,當閥門打開時,閥門的流速可以根據閥桿的圓圈數量發(fā)生很大的變化。大多數應用都采用了更常見或“傳統(tǒng)”的彎曲閥瓣設計,因為它比其他設計更適合閥桿的給定運動(旋轉)。V型端口閥瓣設計適用于所有尺寸的截止閥,通過各種開度百分比進行精細節(jié)流。針形設計用于絕對流量調節(jié),但通常只適用于較小的尺寸。當需要絕對關閉時,可以在閥座中安裝一個柔軟的閥。
截止閥內件
在截止閥中,提供關閉組件的實際組件稱為閥芯。截止閥內部部件包括閥座、閥瓣、閥桿和后座,有時還包括連接閥桿和閥瓣的硬件。閥門內部部件的正確設計和材料選擇對于任何閥門的正確操作和使用壽命都非常重要,尤其是截止閥,因為它具有高流體摩擦和盤旋流動路徑。當閥座和閥瓣靠近時,速度和湍流會增加。這種速度的增加和流體的腐蝕可能會導致閥門內部部件的損壞,導致閥門在關閉位置嚴重泄漏。有時候,缺陷是閥座或閥瓣上看起來像薄片一樣的小修剪。
在較小的青銅截止閥上,閥芯通常采用與閥體相同的材料,或者在某些情況下采用類似強度較高的青銅合金。在鑄鐵截止閥上,最常見的閥芯材料是青銅。這種鐵閥內部零件的名稱是“IBBM它代表“鐵閥體,青銅安裝”。鋼閥內部材料種類繁多,通常一個或多個內部部件為400系列馬氏體不銹鋼。還使用了蒙乃爾合金等硬表面,如鎢鉻鈷合金、300系列不銹鋼和銅鎳合金。
截止閥有三種基本模式?!白畛R姷氖恰盩類型,其中閥桿垂直于管流。
角形閥門類似于T型閥門,但閥門中的流量旋轉90度,使角形截止閥同時用作流量控制裝置和90度管道彎頭。鍋爐頂部仍常使用角形截止閥,也是石油和天然氣“采油樹”上最終輸出調節(jié)閥的類型。
“第三種設計是”Y“型設計旨在減少截止閥體內的湍流,為開/關應用提供更嚴格的設計。在這種類型的截止閥中,閥蓋、閥桿和閥瓣以30-45度的角度傾斜,使流道更直,流體摩擦更小。這種減少摩擦也意味著對閥門的潛在侵蝕性損傷更小,管道系統(tǒng)的整體流動特性更好。
閥蓋的設計因應用而異
截止閥有多種閥蓋設計,每種閥蓋都有其位置和用途。對于小型青銅閥門,內螺紋明桿設計最受歡迎。在這種設計中,閥桿螺紋包含在閥蓋的壓力/流體外殼中。這種設計很容易制造,但也有一個缺點——螺紋暴露在工藝流體中。這意味著如果暴露在腐蝕性液體或氣體中,關鍵閥桿螺紋可能會損壞。通常,這種閥門用于水或低壓蒸汽,所以這不是問題。
對于大于NPS2的閥門,或者當閥門處于腐蝕性環(huán)境中時,更傾向于使用位于壓力/流體外殼外的閥蓋設計的閥桿螺紋。這些設計中最常見的一種叫做外螺紋和φ,也叫OS。&Y。它是大型工業(yè)截止閥的主要設計。
截止閥上的閥體/閥蓋連接有多種配置。螺紋連接和活接頭閥蓋位于較小的青銅閥上,而螺栓閥蓋位于大多數鋼鐵截止閥上。高壓高溫截止閥,如Y型設計,采用壓力密封閥蓋。
止回閥門
截止閥已經安裝在鍋爐上150多年了。鍋爐輸出管道中的第一個閥門通常是截止閥,也稱為截止閥或鍋爐截止閥。截止閥實際上是一個二合一的閥門:一個截止閥用于調節(jié)流量,另一個截止閥用于防止回流。為了實現止回功能,止回閥上的閥瓣不與閥桿相連,而是在閥蓋中引導。當閥桿升起時,允許它自由上下移動。這樣可以調節(jié)流速,但是當回流發(fā)生時,斷開的閥瓣起到活塞止回閥的作用,并且可以快速關閉,以防止回流進入鍋爐。如果需要,
大直徑截止閥問題
由于一些測試要求,在靜水壓力測試的閥座測試階段,大型截止閥可能面臨挑戰(zhàn)。當截止閥蓋彎曲時,由于靜水壓力測試壓力從閥瓣下部傳遞到閥桿和閥頭,然后傳遞到閥蓋,就會出現問題。雖然截止閥的設計主要是在一些開啟位置進行操作,以調節(jié)流量,但在一些測試標準中,它們被要求通過靜水壓力閥座測試,具有110%的嚴格額定工作壓力。
問題是這些低壓大截止閥的閥蓋缺乏剛度。在大多數情況下,壁厚要求來自美國國家標準協(xié)會(ANSI)B16.34“閥門-法蘭端、螺紋端和焊接端”,但這通常不足以防止閥蓋彎曲。美國石油學會的基本截止閥設計和模式大多是(API)在90psi空氣時,598要求的截止閥“閥門檢查與測試”閥座測試僅創(chuàng)建。當90-psi空氣低壓測試是截止閥閥座測試所需的測試程序時,在API598第六版“閥門測試與測試”于1990年發(fā)布之前,問題并不存在。
在大型低壓閥門上,隨著壓力的增加,閥瓣可能會從閥座上抬起千分之幾英寸,從而導致泄漏。簡單的解決方案是在閥桿上升時增加推力(擰緊)。這通常可以解決問題,但在這種操作過程中,它通常會超過最初的閉合扭矩。由于閥蓋的靈活性,在開關服務中可能需要重新擰緊大直徑手動截止閥。水壓試驗期間可能需要重新扭轉。
為了解決這個問題,不增加閥蓋的厚度或肋骨,許多制造商將提供錘擊手輪、手動斜齒輪操作器或電動執(zhí)行機構作為這些大型閥門的標準配置。這些方法的使用通常是有效的,但它們確實掩蓋了關閉閥門時的實際力量。