闸阀
闸阀是指关闭件(闸板)沿通道轴线的垂直方向移动的阀门,在管路上主要作为切断介质用,即全开或全关使用。一般闸阀不可作为调节流量使用。
通常口径DN50-DN600,PN1.6-PN25(MPa)的压力范围都可以使用。根据密封元件的结构,把闸阀分为有平板闸阀和楔式闸阀;根据阀杆的结构,还可以分为升降杆(明杆)和旋转杆(暗杆)闸阀。
闸阀比较笨重,占用空间大,不适合做的很大,启闭缓慢。闸阀较蝶阀不宜频繁启闭,密封面启闭过程中磨损大,长期频繁切换会使密封性能差,需要更换密封(双面),正反流无方向。
楔式闸阀较平板闸阀的密封要好,且密封面磨损较少。楔式闸阀的关闭闸板是楔形的,使用楔形的目的是为了提高辅助密封载荷,以使得金属密封的楔式闸阀既能保证高介质压力密封,也能保证低压力密封;但是金属密封的楔式闸阀由楔入作用所产生的进口端密封比压受到介质的作用力往往不足以达到进口端密封,所以说金属密封楔式闸阀属单面强制密封。
应用于空分装置中主要是钢制楔式闸阀Z41H-16C,主要用于水管路和蒸汽管路的手动切断管路上,压缩空气管路也有应用,主要是用于启闭次数较少的流路切断。
蝶阀
蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门,体积小,重量轻,动作迅速,快速切断性能较佳,同时具有较为良好的流量调节功能和关闭密封特性。
通常口径DN80-DN3000,PN1.0-PN10(MPa)的压力范围都可以使用。压力损失一般(压力损失闸阀,球阀最小;蝶阀次之,截止阀最大)。
蝶阀种类有:中线阀,单偏心、两偏心、三偏心;依次使用压力越来越高,密封性能越来越好,寿命更长,成本更高。
蝶阀有安装方向,蝶阀的正向是指流体流向迎着蝶板的正面。对于关闭后阀门前后压差小的流体,要求按照阀体箭头方向安装(箭头方向为流体流向,蝶阀安装的正向为与流体方向相同,这样开启力矩小),否则开启力矩过大,对密封面摩擦较大。对于关闭后阀门前后压差大的流体,要求按照厂家规定的方向安装,装反了则是没有很好的密封性能,一般推荐安装方向为关闭时(事故状态下)的高压侧在阀瓣后面,要求关闭状态压住阀瓣,增强密封性能(事故状态一般与流体介质方向相反,无原料流体时会发生倒流,事故流体压住阀瓣,关紧阀门)。
注意,还有一种情况是运行时同向并联蝶阀有高低压侧,高压侧会向低压侧泄漏,此时要求反装阀门,即运行状态时高压侧压住阀瓣(与上一状况相反)。一般蝶阀应用于压力低的场合,高时要求关闭后事故流体的高压侧压住阀瓣,或者应用三偏心蝶阀,三偏心蝶阀一般无正反向,正装反装均能关严,且开启力矩小。两偏心蝶阀的开启力矩较大(中线阀开启0-60°,单偏心0-20°,两偏心0-10°的开启角度时力矩较大),三偏心蝶阀0-90°的开启力矩都非常小)。
压力高的蝶阀还需要设置外旁通,以减小启闭力矩。如膨胀机增压端得进口阀门,如果用蝶阀还需要并联一旁通截止阀,开启时先开启旁通阀,差压不大时,再开启切断蝶阀。
应用于空分装置中的实例有:纯化系统正流阀门,大型空分液体泵出口两个阀门(正常开,但在加温时关闭,截止阀时要求高压侧压住关闭侧),膨胀机进口的紧急切断阀(切断流路的阀高压侧压住阀瓣)等位置的蝶阀。
中线阀的应用有:涡轮传动钢制对夹蝶阀D371X-10C,DN50-DN500,或者D341F-16C,蜗杆传动四氟密封蝶阀,口径DN200-DN1000;主要应用于产品气体,仪表气体,正流气体分配,污氮气管路切断和粗调;水路用D371F-10C,涡轮传动钢制对夹蝶阀。
低温蝶阀的密封要求一般较低,泄漏等级要求无明显泄漏,主要起粗调作用,不能起精密切断作用。如液氮回流阀,液空去精氩塔冷凝器等管路。
蝶阀有快速切断的功能,90°行程,从全开到全关,可以在较短时间内完成。用于变压吸附上可以达到0.1s以内关闭;空分装置上膨胀机进口紧急切断蝶阀,一般要求<3s全关,纯化系统切换阀一般要求<15s全关。
球阀
球阀利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向,设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。
球阀种类较多,一般常用的有浮动球和固定球两种,球阀的特点是流阻几乎为零,无正反向,口径不宜做大,密封较好。
V球具有快速开启(90°开启,与蝶阀相同,密封效果好于蝶阀)的特点,小口径的调节可以选择V球进行流量调节,调节性能接近于线性。
一般小口径(DN15-DN80)阀门的快开,吹除,排放,切断,接通选择球阀,再大的则选择蝶阀。
空分装置中一般多用于口径较小的常温部分水管路排放及气管路的加温气与密封气场合。应用实例:Q11F-16C(内螺纹联接钢制球阀DN15∽DN50),DN15,水排放;Q41H-16C(钢制硬密封浮动球阀,DN15∽DN200),DN80,水排放。Q11F-16C(内螺纹联接钢制球阀DN15∽DN50),DN15,液体泵密封气及加温气。
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