截止阀又称截门阀,属于强制密封式阀门,是截断类阀门的一种。按连接方式分为三种:法兰连接、丝扣连接、焊接连接。
我国阀门“三化给”曾规定,截止阀的流向,一律采用自上而下,所以安装时有方向性。
这种类型的截流截止阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短,而且具有非常可靠的切断功能,又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系,非常适合于对流量的调节。
截止阀设计为低进高出,目的是使流动阻力小,在开启阀门时省力。同时阀门关闭时,阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料不受力,不致长时间受到介质压力和温度的作用可延长使用寿命,减少泄漏的几率。另外这样还可在阀门关闭的状态下更换或增添填料,便于维修。
很多人认为,截止阀都是低进高出,其实不然。一般情况下截止阀都是低进高出,然而也有一些特殊情况截止阀是高进低出:
1、直径大于100mm的高压截止阀
由于大直径阀门密封性能差,采用这种方法截止阀在关闭状态下,介质压力作用在阀瓣上方,以增加阀门的密封性。
2、旁路管道上串联的两个截止阀,第二个截止阀要求“高进低出”
为保证一个检修周期内阀门的严密性,经常启闭操作的阀门要求装设两个串联的截止阀。对于旁路系统而言,此旁路的装设作用有:①平衡主管道阀门前后压力,使开启方便省力,减小主管道阀门的磨损;②启动过程中小流量暖管;③主给水管道上,控制给水流量以控制锅炉升压速度进行锅炉水压试验。按介质流动方向旁路截止阀分别为一次阀和二次阀,机组正常运行时一次阀和二次阀是关闭的,二者都和介质直接接触。为防止二次阀阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料长时间受到介质和温度作用,以及在运行过程可以更换阀门的填料,二次阀要求的安装方向“高进低出”。
3、锅炉排气、放空截止阀
锅炉排气、放空截止阀仅在锅炉启动上水过程中使用,启闭频率小,但常常由于密封不严而造成工质损失,为此有的电厂为了提高严密性将此类截止阀安装方向“高进低出”。
4、电磁速断阀
电磁速断阀的功能是快速关闭,迅速切断燃油供应。电磁速断阀的结构和截止阀的结构相似,如果电磁速断阀也是工质从下部进入,上部流出,则燃油作用在电磁速断阀阀瓣下部的力很大,而电磁速断阀的重锤远小于它。因此,如果工质从下部进入速断阀,则因重锤产生力矩小于燃油压力产生的力矩,当速断阀动作时不能将燃油切断,因而达不到预期的目的。如果工质从速断阀上部进入,则由于速断阀一旦动作后,阀后压力迅速降低,燃油作用在阀瓣下部的力很快降为零,而燃油作用在阀瓣上的力和重锤、杠杆的重力所形成的力。
一般大口径和高压状态下采用低进高出的话关闭阀门比较困难,如果在高压大口径状态下采用低进高出,阀杆长期受到水压力容易变形弯曲,影响阀门的安全性和密封性;选用高进低处的话对阀杆直径就可以小点,对于厂家和使用者来说也会节约点成本。
大口径截止阀用于压差比较大的介质上,如蒸汽、高压水等带压工作时,往往很难关闭,无论怎样用力关闭,总是发现会有泄漏现象,很难关紧,造成这一个问题的原因是由阀门的结构设计与人的极限水平输出力矩不足而造成的。
大口径阀门开关困难原因分析
一般成人的水平极限输出力为60-90kg,视不同体质而言。
一般截止阀的流向设计为低进高出,当人对阀门进行关闭时,人体水平推动手轮转动,使阀瓣向下运动,实现关闭,这时需要克服三个方面的力的组合 ,即:
1) 轴向顶推力Fa;
2) 填料与阀杆磨擦力Fb;
3) 阀杆与阀瓣芯部接触摩擦力Fc
力矩总合为∑M=(Fa+Fb+Fc)R
可以看出口径越大,轴向顶推力也越大,当接近关闭状态时,轴向顶推力几乎接近管网实际压力(因关闭时P1-P2≈P1,P2=0)
如一个DN200口径的截止阀用于10bar的蒸汽管上,其仅第一项关闭轴向顶推力Fa=10×πr2=3140kg,而关闭所需的水平圆周力已接近正常人体所能输出水平圆周力的极限,所以由一个人在这种工况下完全关闭此阀是非常困难的。
当然有的工厂建议将这类阀门反向安装,解决了难以关闭的问题,但又出现了关闭后难以打开的问题。
大口径截止阀易出现内漏的原因分析
大口径截止阀一般应用在锅炉出口、主分汽缸、蒸汽主管等位置,这些位置存在以下问题:
1)锅炉出口一般压差比较大,因此蒸汽流速也更大,对密封面的冲蚀破坏作用也较大。另外锅炉燃烧效率不可能为100%,这样将造成锅炉出口处的蒸汽含水量较大,容易对阀门密封面产生空化和汽蚀的破坏作用。
2)对锅炉出口及分汽缸附近的截止阀,因为刚从锅炉出来的蒸汽,有间断性过热现象发生,在其饱和的过程中,若锅炉水软化处理不是太好的话,往往会析出部分酸碱物质,对密封面会造成腐蚀和冲蚀;还有一些可结晶的物质也可能附着在阀门密封面结晶,导致阀门无法严密密封。
3)分汽缸进出口阀门,因阀后蒸汽用量因生产要求等原因而造成用汽量时大时小,在流速变化较大的情况下,很容易产生闪蒸、空化等现象,从而对阀门密封面造成冲蚀、汽蚀等破坏作用。
4)一般大管径管线开启时,都需要对管线进行预热,而预热过程一般要求很小流量蒸汽通过,使管线缓慢均匀加热到一定程度后,才能完全开启截止阀,避免造成管线急速升温而产生过度膨胀,损坏部分连接部位。但在这过程中,阀门开度往往非常小,从而造成冲蚀率远远大于正常使用效果,严重降低阀门密封面的使用寿命。
大口径截止阀开关困难解决方法
1)首先建议选择波纹管密封截止阀,避免了柱塞阀、填料阀摩擦阻力影响,开关更轻松。
2)阀芯阀座一定要选择耐冲蚀、磨损性能好的材质,如司太立硬质合金;
3)建议采用双阀瓣结构,不因小开度而造成过度冲蚀,影响使用寿命及密封效果。
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