唐峰(湖南省邵陽市邵陽學(xué)院生物與化學(xué)工程系, 湖南 邵陽 422000)
閥門是控制流動的流體介質(zhì)的流量、流向、壓力、溫度等的機(jī)械裝置,是管道系統(tǒng)中基本的部件。隨著我國對化工產(chǎn)品的需求日益增大,如何避免因化工產(chǎn)品質(zhì)量不佳導(dǎo)致的爆炸、環(huán)境污染等問題成為化工行業(yè)關(guān)注的焦點問題。在化工管道的設(shè)計過程中,各種閥門的選用是保證化工管道設(shè)計實現(xiàn)安全性、穩(wěn)定性的前提條件,其中常用閥門的選用顯得尤其重要。
閘門是一種閥門通路的開關(guān),在其工作時可以利用閥芯直接開啟或關(guān)閉閥門通路,一般在化工管道設(shè)計時會選用此種閥門控制壓力流體通斷。閘閥除了可以保證開啟或關(guān)閉閥門的及時性,還具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、實用性強(qiáng)、靈活性高的優(yōu)點,閘閥的缺點是構(gòu)造復(fù)雜、密封面容易損壞、價格偏高。在化工管道設(shè)計選用閥門的時候,不僅要根據(jù)企業(yè)的實際情況選擇價格適中的閥門,還要滿足管道設(shè)計的要求,不能顧此失彼,給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失或降低產(chǎn)品質(zhì)量。閘閥在安裝時可以任意確定進(jìn)出口位置,也就是閘閥安裝具有無方向性的特點,并且不會對管道設(shè)計帶來負(fù)面影響。閘閥的應(yīng)用流體有兩種,一種是粘稠度比較高的流體,比如油類介質(zhì),另一種是雜質(zhì)含量較多的壓力流體,比如含有粒狀固體的介質(zhì)。無論是哪種流體,閘閥對其要求都是溫度不能過高,并適用于作放空閥和低真空系統(tǒng)閥門。
球閥的閥芯是帶有貫通孔的球狀體,在啟動球閥時,球會跟著手柄的扳動而發(fā)生位置的變化,從而達(dá)到開啟或關(guān)閉管路的目的。球閥具有開關(guān)容易辨別、結(jié)構(gòu)簡單、反映迅速、體積小、重量輕和使用方便的特點,通過市場上球閥的價格比較可以發(fā)現(xiàn),球閥的價格普遍都不是很高,并且在后期維修過程中,球閥的維修方法并不繁瑣。與閘閥相比,球閥的密封面不容易磨損,流體對其形成的阻力也比較小。球閥對迅速截斷管道壓力流體的作用是非常明顯的,但是需要注意的是,球閥不能用于流量調(diào)節(jié),單個的球閥對流量進(jìn)行控制的效果也會大大降低[1]。因此,球閥只有在密封性要求較高、需要快速關(guān)閉管路的管道設(shè)計中才會用到,同時也適用于氣化、壓力流體具有腐蝕性等情況的管路設(shè)計。球閥對溫度的要求同閘閥一樣也是不宜高溫,當(dāng)球閥將密封面作為塑料時,其對溫度的要求就是低溫,最佳介質(zhì)的溫度是0℃以下。
在通常情況下,節(jié)流閥不用作截止通路,而是在控制流量需求方面起作用。節(jié)流閥與截止閥的結(jié)構(gòu)在很多地方都相似,最大的區(qū)別是節(jié)流閥的閥瓣是節(jié)流部件,而閥瓣又有不同的形狀,使得節(jié)流閥的特性也會發(fā)生相應(yīng)的改變。節(jié)流閥的優(yōu)點是調(diào)節(jié)性能好、重量輕和外形尺寸小,缺點是調(diào)節(jié)精度受結(jié)構(gòu)的影響比較大,其結(jié)構(gòu)使閥芯的腐蝕速度比較快,調(diào)節(jié)的精度會隨閥芯的腐蝕程度發(fā)生變化,腐蝕程度越厲害,精度越低,反之精度越高。節(jié)流閥同閘閥和球閥一樣適用于溫度不高的壓力流體,對于壓力的要求則是高壓。節(jié)流閥的質(zhì)量評判標(biāo)準(zhǔn)之一就是閥內(nèi)空間的大小,閥內(nèi)空間越大,質(zhì)量越好。目前在市場上已經(jīng)出現(xiàn)多種型號的閥芯,在形狀和性能上各不相同,如何選擇節(jié)流閥需要把管道設(shè)計的具體要求作為參考因素。除此之外,在選擇節(jié)流閥的時候要留意閥座的通徑,一般要保證閥座的通徑在合適的范圍內(nèi),這是為了減少介質(zhì)對閥瓣的沖蝕程度,因為當(dāng)節(jié)流閥的開啟較小時,就會增大介質(zhì)的流速[2]。
安全閥是為了保護(hù)整個管路的正常工作而設(shè)計的自動保護(hù)裝置,可以有效保護(hù)管路設(shè)計的質(zhì)量與效率。其工作原理是以自身的閥體設(shè)計為基礎(chǔ)控制流體壓力,使其維持在安全值以下,從而達(dá)到保證管路壓力流體正常流動的目的。如果管路的流體壓力超出安全值,安全閥就會啟動,減少管路內(nèi)的流體,降低壓力。由此可以看出,安全閥的使用頻次并不多,只有在遇到特殊情況的時候才會啟動對管路內(nèi)的流體進(jìn)行降壓。實際上,在管路設(shè)計時會依據(jù)不同的情況選用不同型號的閥門,安全閥的種類多種多樣,對溫度沒有過高要求,不同的溫度有對應(yīng)的閥門,其使用范圍也比較廣。
減壓閥對管道內(nèi)壓力流體的壓力流量控制必須借助節(jié)流閥才能完成,主要是利用閥芯對壓力流量進(jìn)行調(diào)節(jié)??刂茐毫α髁矿w現(xiàn)在兩個方面,一方面,通過降低壓力流量的體積達(dá)到降低管道內(nèi)壓力的目的,另一方面,當(dāng)管道內(nèi)飛壓力流體壓力流量不穩(wěn)定時,減壓閥可以調(diào)整壓力,保持管道內(nèi)壓力的穩(wěn)定性,從而減小壓力流體對其他部件的造成的傷害。在應(yīng)用減壓閥的時候,要注意減壓閥的工作壓力允許范圍,一旦超過這個范圍,輕則發(fā)生減壓閥性能降低或損壞其他部件的現(xiàn)象,重則形成重大安全事故。減壓閥在氣液狀態(tài)下的壓力液體均可使用,并且可以運用于壓力較大的流體,使用范圍比較廣泛。
在化工設(shè)計中常用閥門的選擇不僅對于保證產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要,還可以降低生產(chǎn)成本,優(yōu)化化工產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)[3]。
[1]何平.淺談化工設(shè)計中的常用閥門選型策略[J].科技風(fēng),2012,22:9.
[2]方磊,張歡歡.關(guān)于化工設(shè)計的閥門選型策略分析[J].石化技術(shù),2015,01:107.
[3]宋世偉.化工設(shè)計中的常用閥門選型策略探析[J].化工管理,2015,09:9.