阀的种类特性及其选用步骤简介

     1．前言   阀用于管路系统中，处理液体之控制装置，选择阀的第一步骤是必须了解各种阀之功能及我们所希冀的阀，在装妥之后能完成我们所托付的任务与功效。      2．阀之分类     （1）阀依其功能，分类如下：     A．开关阀类：闸阀、塞阀、球阀。     B．节流阀类：球型阀、针阀、角阀、碟型阀、隔膜阀。     C．止回阀类：摆动、升降及双片式逆止阀，底阀。     D．压力控制阀类：减压阀、释压阀、安全阀。     E．特殊阀类：     a.取样阀     b.流量控制阀     c.排放阀     d.其它各式样阀     （2）依材质分类     A．非金属阀类：PVC、塑胶（钢）、特氟龙等。     B．金属阀类     a.铁金属：铁、钢、不锈钢、合金钢等。     b.非金属：铝、铜等。     （3）程方式分类     A．铸造阀类：砂模、壳模、脱腊模、压铸等造模法，生产之阀类件。     B．锻造阀类：由模锻或自由锻或丸（方）材值接加工，生产之阀类件。 {TodayHot}    C．焊接制造阀类：体、盖分别由若干部分组合焊接制造而成，此类阀必须注意焊接程序规范及其鉴定（WPS与PQR）。     D．射出成型阀类：一般用之于PVC、塑胶待非金属阀类之制造。     3．各类阀之特性     （1）闸阀（GATE VALVES）     闸阀是为了于一管线上某一部位系统需要“全开、全关”控制且流体流过仅能以微少之压力降产生时而设计使用的。当一系统中某一部份需予隔离，而不须考虑流体节流（THROTTING）的控制时闸阀是非常理想而适合的。因当节流使用时，则流体会产生高速流经门座，而造成流体之冲蚀门、座及壳体（产生拉丝现象），或引起震动而损伤。     （2）球型阀（GLOBE VALVES）、角阀（ANGLE VALVES）、针阀（NEEDLE VALVE）球型阀因球体有球柱状的外形而称之，主要是为须紧闭，经常开关及当流体须控制流量之节流作用而设计，其最主要特点是有效的节流，使拉丝现象减到最少因而减少阀门及阀座之浸（冲）蚀，但因阀座是平行于流线，流体流经该类阀座时流向之改变，将在阀中产生扰流，以及降力的下降，仅适合不荷求因压力降所造成扬程失时，方可使用。{HotTag}     角阀的结构，特性是由球型阀修正而来，仅是出口与进中成90度直角之区别。     针阀亦是由塞式球型阀修正而来，阀塞为细长型有锥度的针状，特别适用于低流量范围的流量控制。     （3）逆止阀（CHECK VALVES）-----摆动式（SWING TYPE）、升降式（LIFT TYPE）、斜盘（门）式（TILTING DISC）、双片式（DUALPLATE）、底阀（FOOT VALVES）。     此类阀其作用为容许流体朝一方向自由流动，而限制其反流动，当流体通过系统时的压力，把阀门开启，任何流体的反向，会把阀门关闭，关闭的完成，是赖止回机构的重量或赖反压，或赖弹簧或赖以上几种的组合。     （4）球型停止逆止阀（GLOBE STOP-CHECK VALVES）止阀类似3.3项之升降式逆止阀，但加装阀杆及手输（或别的辅助操作装置）做为流体之关断及止回用，止阀不能以任何机械传动方式打开，只靠上游流体压力将阀门升举，离开阀座面。     （5）塞阀（PLUG VALVES）     此阀由插入阀体中之阀塞（门），为一具有锥度中间开槽的塞件而得名、结构简单属古老型式之阀，由全开至关只须转90度即可、阀塞（门）之流口可为任何尺寸与形状，也可作成多孔型式来配合三或四条管线连接，而能有不同的流向组合。一般用于全开或全关，不作节流使用（除非开口特殊钻石形状并经处理过）。     （6）球阀（BALL VALVE）     球阀是由塞阀修改而来，以球塞代替柱塞，来控制液体、阀塞（门）内通道截面积，则与配合管线的管径相同，流体作直线通过阀体，且吸有微小之压力降。现一般均使用PTEE、EPDM等材料，为阀座，因此，气泡密封性佳。且改良为防火及防静电之安全设计，被广泛使用，但因阀座为PTFE材质，其使用温度一般受限于250度以下。     （7）蝶形阀（BUTTERFLY VALVES）     此阀的构造，是根据管子挡扳的原理，其流动控制元件是一有倾角的盘（门）（其材质可为金属或金属外缘包上塑胶、特氟隆等），圆盘固定在心轴上，并以能旋转的心轴来控制开闭（开、闭只须90度之旋转），阀座可为金属、橡胶、特氟隆等材料，而固定于阀体壁上，此阀构造简单，其阀体为薄饼（WAFER）型、重量轻，不占空间适合于节流及开闭之用。尤其用于大流量之控制（不适用于小流量）。      （8）隔膜阀（DIAPHRAGM VALVES）     此阀实际上不过是“钳夹”的阀，一个弹性的，可扰的膜片，用螺椿连接在压缩件上，压缩件是由阀杆所操作而上下移动，当压缩件上升，膜片就高举，而造成通路，当压缩件下降，膜片就压在阀体堰上（假使为堰式阀）或压在轮廓的底部（假使为直通式），此阀适用于开关及节流之用。     隔膜阀是特别适用于运送有腐蚀性，有粘性的流体，例如泥浆、食品、药品、织维性粘合液等，因管线中，此阀的操作机构，是不暴露在运送流体中，故不具污染性，也不需要填料，阀杆填料部也不可能会泄漏。     （9）安全阀（SAFETY BALVES）、泄压阀（RELIDF VALVES）、安全、泄压阀工厂中，使用高温、高压气体的机会相当大，尤其在电厂、化学工厂，由于压力异常而造成塔槽、锅炉、管线等压力容器、设备被破坏而生泄漏，火灾或爆炸的机率相当高，为了防止此类意外事故之发生，使制程稳定操作，依美国机械工程师协会（ASME）之规定，必须在所有高压设备均装设此等安全排放装置之阀类。     此类阀之构造类似角阀，依其作动方式之不同可分为弹箕负载式（SPRING LOADED TYPE）及辅助阀作动式（PILOT OPERATED TYPE）。基本上是依力平衡方式作动装置。一旦阀盘（门）所受之压力大于弹箕或辅助阀之设定压力时，阀盘就会被此压力推开，其压力容器内之气（液）体会被排出，以降低该压力容器内之压力。     安全阀须设计成有全开急泄的作用，其容量超压以及冲放必须受ASME法规的规定。     泄压阀，设计成在初压力增加时，阀慢慢开启，且没有法规作依据，亦不必需立刻开启到全开位置，但压力增加时，它要继续不断的开启。     （10）冷冻阀类（CRYOGENIC VALVES）     用于在冷冻场所之运送液化气体（氧、氮、氢、氦）通常是用青铜或300系列不锈钢材质制成，阀的形式，可以是闸阀、球型阀、球阀、针阀、碟形阀等，该阀类异于上述各普通阀类之处理，其一是有延伸式阀盖，如此设计，是要有一足够之气室，防止阀杆填料冻结，而影响操作与密封性，及减少了通通阀杆的热泄漏，也在管线与手输之间，提供了绝热的空间，其二是在双阀座之密闭式空穴内在关闭时，必须考虑排泄掉入之液化气体，避免汽化时产生过高之压力。     （11）其它特殊阀类，列举如下，不作一一介绍。     A．取样阀     B．底槽冲冼阀     C．减压阀     D．反压调整阀     E．电磁阀     F．控制阀     4．阀之选用要点     选用适宜阀类需依下列程序，逐一检核，如此被选取用之阀才能符合其功能，执行所交付之任务。     （1）阀之特性与主要执行功能     了解各类阀之特性及其执行功能，为选用合适性阀类之第一步骤，其各类阀之特性，分类及主要执行功能前面第2、第3节已述及，现归纳整理为表一、表二、供其选用参考。     （2）口径或流（容）量“表三所示”     A．阀之公称直径，与流道之直径不一定一致，其选择之大小，由输送流体之条件算出需求Cv值，然后由Cv值（参考制造厂商目录）选定适合阀之口径。     B． Cv值之定义为在华氏60度下之水流经阀后，其压力降在1时，其每分钟测得之美国仑，即为该阀之Cv值。     C． Cv值可以计算出流经该阀之流量（Q）。     Q=CvΔP=7.9Cv     P=液体的密度，LB/FT3     ΔP=通过阀之后的压力降,PSI     （3）温度VS压力     阀的“温度VS压力”是指阀在某一定的温度下所规定的允许且安全的压力（但此压力为在没有冲击下的最大允许压力）。     5．阀之结构材料阀类结构上材料的选择，在阀之功能寿命上可说极其重要，然一般阀之结构材料主要区分为二大类：A．压力主体材料：阀体、阀盖、底盖、螺栓等。     压力主体材料选择所考虑之主要因素：     a.流体之温度、压力：     A)高温使用：金属材料一般在高温环境中，其抗拉强度与寿命随温度之升高而有所降低，其潜变之强度亦有所影响。     B)低温使用：金属材料在低温之使用场合中，其破坏之韧性急剧降低产生低温脆性的现象。     b.材料之腐蚀抗性：     阀结构金属发生腐蚀之原因：     （A）流体之种类（B）浓度 (C)温度     腐蚀损害之形式：（A）均匀腐蚀（B）孔蚀（C）脱锌和剥离（D）晶粒间腐蚀（E）破裂c.材料之冲蚀抗性：通常耐冲蚀材料必须具备以下之特点：A)强大的氧化被膜材料B)降伏点、耐力之材料C)疲劳界限高之材料D)硬度值较高之材料B.主要配件材料（TRIIM）：阀门座面、阀座座面、阀杆、导套及内部小零件等主配件材料选择所考虑之因素：a)流体之温度b)材料腐蚀抗性c)材料冲蚀抗性d)材料之抗磨损与抗黏滞性（6）阀盖形式一般阀盖与阀体结合方式，有下列数种，依阀之尺寸，使用状况，温度压力及泄漏造成的危险性等条件，供其评估选择。     A．锁牙结合式（SCREWED BONNET）     B．螺栓结合式（BOLTED BONNET）     C．围焊结合式（SEAL WELDED BONNET）D．压力密封式（PRESSURE SEAL BONNET）E．由令结合式（UNION TYPE）（7）阀结构特殊需求依使用温度，场所不同，而有所特殊的要求列举如下：A.防火与防静电设计——在球阀设计时与使用须特别注意。     B.延伸式阀盖设计——应用于冷冻阀、输送液化气体。     C.噪音与空蚀之限制——尤其应用于控制阀设计与使用之特别考虑。     D.防填料泄漏之伸缩囊之引用设计——须绝对封闭不外场所考虑。     4．8操作方式     一般限于安装环境、操作、运转条件或次数，而有电动、气动驱动装置之考虑，且因电脑之应用普及，现及发展至整个系统制程之连线与监控，无须人为驱动。但因于轮或加装齿轮减速装置之经济性与耐用性，仍大部份被人所乐意采用。

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