活塞式壓縮機(jī)截止閥和閘閥的選用

　　前言

　　活塞式壓縮機(jī)的氣、水、油控制采用了多種閥門，氣管路、水管路、油管路的開啟和關(guān)閉多應(yīng)用截止閥和閘閥來實(shí)現(xiàn)。長(zhǎng)期以來設(shè)計(jì)(design)院、用戶、壓縮機(jī)生產(chǎn)廠由于觀念不同，認(rèn)識(shí)上存在著差異，對(duì)選用截止閥和閘閥在技術(shù)協(xié)議中會(huì)做出不同的規(guī)定。有的要求用截止閥，有的要求用閘閥。本文擬對(duì)截止閥和閘閥的性能特點(diǎn)及各自的優(yōu)缺點(diǎn)加以簡(jiǎn)單的介紹說明。以其使設(shè)計(jì)院、用戶、生產(chǎn)廠達(dá)成共識(shí)、合理、正確的選用截止閥和閘閥。使壓縮機(jī)用戶能方便、快捷、安全、可靠的操作使用截止閥和閘閥，減少這類閥門的操作維護(hù)修理工作量，增加閥門的使用的時(shí)長(zhǎng)，以利于壓縮機(jī)的長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　一、截止閥的特性

　　截止閥是指關(guān)閉件(閥瓣)沿閥座中心線移動(dòng)的閥門。根據(jù)閥瓣的這種移動(dòng)形式，閥座通道口的變化與閥瓣行程成正比例關(guān)系。由于這類閥門的閥桿開啟或關(guān)閉行程相對(duì)較短，而且具有非常(very much)可靠的切斷功能，非常適合于對(duì)流量的調(diào)節(jié)。因此，這種類型的閥門非常適合作為切斷或調(diào)節(jié)及節(jié)流作用的管路系統(tǒng)上。

　　截止閥的特點(diǎn)是閥瓣一旦從關(guān)閉位置移開，它的閥座和閥瓣密封面之間就不再有接觸(contact)，因而它的密封面機(jī)械磨損很小，故其密封面的密封性能很好。不好的地方是密封面可能會(huì)夾住流動(dòng)介質(zhì)中的顆粒。但是，如果把閥瓣做成球形，這個(gè)問題也就迎刃而解了。也就是說截止閥這個(gè)缺點(diǎn)是很好解決的。由于大部分截止閥的閥座和閥瓣比較容易修理或更換，而且在修理或更換密封原件時(shí)無需把整個(gè)閥門從管線上拆卸下來，這在閥門和管線焊成一體的場(chǎng)合是非常實(shí)用的。

　　由于介質(zhì)通過此類閥門時(shí)的流動(dòng)方向發(fā)生了變化，因此截止閥的流阻也比較高于大多數(shù)其他類型的閥門然而，根據(jù)閥體的結(jié)構(gòu)和閥桿相對(duì)于進(jìn)出通道的布局，這種狀況是可以改善的。同時(shí)，由于截止閥閥瓣開與關(guān)之間行程小，密封面又能承受多次啟閉，因此它很適用于需要頻繁開關(guān)的場(chǎng)合。

　　截止閥可用于大部分介質(zhì)流程系統(tǒng)中。現(xiàn)在的截止閥已研制出滿足石化、電力、冶金、化工等部門各種用途的多種形式的截止閥。

　　截止閥的使用極為普遍，但由于開啟和關(guān)閉力矩較大，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，通常公稱直徑都限制在250mm以下，也有公稱通徑到400mm的，但選用時(shí)需特別注意進(jìn)出方向。一般來說公稱通徑150mm以下的截止閥大都從閥瓣的下方流入，而公稱通徑250mm以上的截止閥介質(zhì)大都從閥瓣的上方流入，這是考慮到閥門的關(guān)閉力矩所致。為了減少開啟和關(guān)閉的力矩，一般公稱通徑200mm以上的截止閥都設(shè)內(nèi)旁通或外旁通閥門。

　　1、截止閥最明顯的優(yōu)點(diǎn)

　　(1)在開啟和關(guān)閉過程中，由于閥瓣與閥體(valve body)密封面間的摩擦力比閘閥小，因而耐磨，使用壽命長(zhǎng)。

　　(2)開啟高度一般僅為閥座通道直徑的1/4，因此比閘閥小的多。

　　(3)通常截止閥在閥體和閥瓣上只有一個(gè)密封面，因而制造工藝性比較好，也方便維修。

　　2、截止閥的缺點(diǎn)

　　由于結(jié)構(gòu)的原因，截止閥的流阻系數(shù)比較大，因此造成較大的壓力損失，特別是在液體管路中這種損失尤為明顯。

　　3、截止閥的選用原則

　　截止閥是應(yīng)用最廣的閥類之一，隨著球閥和蝶閥的發(fā)展，截止閥的應(yīng)用場(chǎng)合被取代了一部分。但從截止閥本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，球閥和蝶閥是不能取代截止閥的，選用截止閥的原則是：

　　(1)高溫、高壓介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))的管路裝置上宜選用截止閥。如火電廠、核電站、石油、化工系統(tǒng)(system)的高溫、高壓管路上選用截止閥為宜。

　　(2)管路上對(duì)流阻要求不嚴(yán)的管路，也就是對(duì)壓力損失考慮不大的地方。

　　(3)小型閥門可選用截止閥。如針閥、儀表閥、取樣閥、壓力計(jì)閥等。

　　(4)有流量調(diào)節(jié)或壓力調(diào)節(jié)，但對(duì)調(diào)節(jié)精度要求不高，尤其是管路直徑較小，如公稱通徑≤50mm的管路上，宜選用截止閥或節(jié)流閥。

　　(5)合成工藝(Technology)中的小化肥和大化肥，宜選用壓力PN160(公稱壓力16MPa)或PN320(公稱壓力32MPa)的高壓角式截止閥或高壓角式調(diào)節(jié)閥。

　　(6)氧化（oxidation)鋁（Al)拜爾法生產(chǎn)(Produce)中的脫硅車間，易結(jié)焦的管路上，宜選用閥體分開式，閥瓣可取出，硬質(zhì)合金密封副的直流式截止閥(別名截門閥)或直流式節(jié)流閥。

　　(7)城市(city)建設(shè)中的供水、供熱工程上，公稱通徑較小的管路，可選用截止閥、平衡閥或柱塞閥，例如公稱通徑小于150mm的管路上。

　　二、閘閥(原理：移動(dòng)做全開和全關(guān)切斷用)的特性

　　在各類閥門中，閘閥是應(yīng)用最廣泛的一種。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。

　　閘閥是指關(guān)閉件(閘板)沿通道軸線的垂直方向移動(dòng)的閥門(功能：截止、導(dǎo)流、穩(wěn)壓、分流等)，在管路上主要作為切斷介質(zhì)用，即全開或全關(guān)使用。一般來說，閘閥不可作為調(diào)節(jié)流量(單位:立方米每秒)使用。閘閥可以適用低溫低壓也可以適用于高溫(high temperature)高壓，并可根據(jù)閥門的不同材質(zhì)用于各種不同的介質(zhì)。

　　1、閘閥具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)流體(fluid)阻力小。

　　(2)啟閉所需力矩較小。

　　(3)可以使用在介質(zhì)向兩方向流動(dòng)的環(huán)網(wǎng)管路上，也就是說介質(zhì)的流動(dòng)方向不受限制。

　　(4)全開時(shí)，密封面受工作介質(zhì)的沖蝕比截止閥小。

　　(5)形體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制造工藝性較好。

　　(6)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度比較短。

　　2、閘閥亦有一些缺點(diǎn)，主要是：

　　(1)外形尺寸和開啟高度都較大，所需安裝空間亦較大。

　　(2)在啟閉過程中，密封面間有相對(duì)摩擦，磨損較大，甚至在高溫時(shí)容易引起擦傷現(xiàn)象。

　　(3)一般閘閥都有兩個(gè)密封副，給加工、研磨和維修增加了一些困難。

　　(4)啟閉時(shí)間長(zhǎng)。

　　閘閥(原理：移動(dòng)做全開和全關(guān)切斷用)有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)最常見的閘閥形式分為平板閘閥和楔式閘閥兩大類。

　　3、平板閘閥

　　平板閘閥是一種關(guān)閉件為平行閘板的滑動(dòng)閥。其關(guān)閉件可以是單閥板或是其間帶有撐開機(jī)構(gòu)的雙閘板。閘板向閥座的壓緊力是由作用于浮動(dòng)閥板或浮動(dòng)閥座的介質(zhì)壓力來控制的。如果是雙閘板平板閘閥，則兩閘閥間的撐開機(jī)構(gòu)可以補(bǔ)充這一壓緊力。平板閘閥的優(yōu)點(diǎn)是流阻小，不縮口的結(jié)構(gòu)使其流阻與短直管的流阻相仿。帶導(dǎo)流孔的平板閘閥安裝(installation)在管路上還可以直接用清管器進(jìn)行清管。由于閘板是在兩閥座面上滑動(dòng)，因此平板閘閥也能適用帶懸浮顆粒的介質(zhì)，平板閘閥的密封面是自動(dòng)定位的，閥座密封面不會(huì)受到閥體熱變形的損壞。而且即使閥門在冷狀態(tài)下關(guān)閉，閥桿的熱伸長(zhǎng)也不會(huì)使密封面受到過載。同時(shí)當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，無導(dǎo)流孔的平板閘閥亦不要求閘板關(guān)閉的位置有較高的精度，因此電動(dòng)平板閘閥可用行程來控制啟閉位置。

　　平板閘閥的不好的地方是當(dāng)介質(zhì)壓力低時(shí)，金屬(Metal)密封(seal)面的密封力不足以達(dá)到滿意的密封。相反，當(dāng)介質(zhì)壓力高時(shí)，如果密封面不用系統(tǒng)介質(zhì)或外來介質(zhì)潤(rùn)滑時(shí)，常常啟閉就可能使密封面磨損過大。另一個(gè)不足是，在圓形流通上橫向運(yùn)動(dòng)的圓形閘板只有當(dāng)它處在閥門關(guān)閉位置的50%時(shí)，這種閥門對(duì)流量的控制才較敏感。而且，閘板在切斷高速和高密度介質(zhì)流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。

　　平板閘閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，又可分為刀形平板閘閥、雙向板無導(dǎo)流孔平板閘閥、單閘板無導(dǎo)流孔平板閘閥、雙向板有導(dǎo)流孔平板閘閥、單閘板有導(dǎo)流孔平板閘閥、單閘板旋轉(zhuǎn)桿有導(dǎo)流孔平板閘閥等。

　　4、平板閘（zhá)閥的選用原則

　　(1)石油、天然氣輸送(delivery)管線，選用單閘板或雙閘板的平板閘閥。如果清掃管線時(shí)，應(yīng)選用單閘板或雙閘板帶導(dǎo)流孔的明桿平板閘閥。

　　(2)成品(Finished product)油的輸送(delivery)管線和貯存設(shè)備，應(yīng)選用無導(dǎo)流孔的單閘板或雙閘板的平板閘閥。

　　(3)石油、天然氣的開采井口設(shè)備裝置，選用暗桿浮動(dòng)閥座帶導(dǎo)流孔的單閘板或雙閘板的平板閘閥。昆山空壓機(jī)維修軸承跑外圈一般是因?yàn)榕浜系木炔粔蛞约巴馊Χㄎ环绞皆O(shè)計(jì)不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 大多都采用API6A標(biāo)準(zhǔn)。

　　(4)帶有懸浮顆粒介質(zhì)的管道，選用刀型平板閘閥

　　(5)城市煤氣輸送管線，選用單閘板或雙閘板軟密封明桿平板閘閥。

　　(6)城市自來水工程，選用單閘板或雙閘板無導(dǎo)流孔明桿平板閘閥。

　　5、楔式閘閥

　　楔式閘閥的關(guān)閉件閘板是楔形的，使用楔形的目的是為了提高輔助的密封(seal)載荷，以使金屬(Metal)密封的楔式閘閥既能保證高的介質(zhì)壓力密封，也能對(duì)低的介質(zhì)壓力進(jìn)行密封。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。這樣，金屬密封的楔式閘閥所能達(dá)到的潛在密封程度就比普通的金屬密封平板閘閥高。但是，金屬密封的楔式閘閥由楔入作用所產(chǎn)生的進(jìn)口端密封載荷往往不足以達(dá)到進(jìn)口端密封。

　　楔式閘閥的閥體上設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，可防止閘板在開啟或關(guān)閉時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而保證密封面相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)，并使閘板在未達(dá)到關(guān)閉位置之前不與閥座摩擦，從而減少密封面的磨損。

　　楔式閘閥存在的缺點(diǎn)是不能像帶導(dǎo)流孔的平板閘閥那樣能設(shè)置導(dǎo)流孔，且閥桿的熱膨脹也會(huì)使密封面過載，而且楔式閘閥的密封面比平板閘閥更容易夾雜流動(dòng)介質(zhì)所帶的固體顆粒。只有應(yīng)用橡膠密封的楔式閘閥才能對(duì)微小顆粒的介質(zhì)進(jìn)行密封。和平板閘閥一樣，楔式閘閥也不適用于進(jìn)行節(jié)流，主要用于開關(guān)次數(shù)較少的場(chǎng)合。

　　與平板閘（zhá)閥相比較，楔式閘閥使用的電動(dòng)(electric)驅(qū)動(dòng)裝置較為復(fù)雜，因?yàn)殡妱?dòng)驅(qū)動(dòng)裝置限制的不是行程，而是轉(zhuǎn)矩。楔式閘閥必須有足夠大的關(guān)閉力矩才能在閥門關(guān)閉時(shí)，使閘板楔入閥座達(dá)到密封。為了能在全壓差下開啟，并允許因閥門的零部件熱膨脹而增加的啟閉力矩，驅(qū)動(dòng)裝置必須有足夠的力矩裕量。

　　楔式閘閥(原理：移動(dòng)做全開和全關(guān)切斷用)根據(jù)結(jié)構(gòu)材質(zhì)特點(diǎn)，可分為鍛鋼螺栓(組成:頭部和螺桿組成)連接閥蓋明桿閘閥、鍛鋼螺紋焊合連接明桿閘閥、短桿螺栓連接閥蓋暗桿閘閥、鍛鋼螺紋焊接連接暗桿閘閥、鑄鋼明桿單閥板閘閥、鑄鋼明桿楔式雙閘板角閥、鑄鋼明桿楔式單角板自壓密封閥蓋閘閥、鑄鋼制成鐵制暗桿楔式單閘板閘閥、軟密封閘閥、低溫明桿楔式單閘板閘閥等。

　　6、楔式閘閥的選用原則

　　楔式閘閥一般用在對(duì)閥門的外形尺寸沒有嚴(yán)格要求，而且使用條件又比較苛刻的場(chǎng)合。如高溫高壓的工作介質(zhì)，要求關(guān)閉條件要保證長(zhǎng)期密封的情況等。

　　(1)對(duì)閥門流體特性的要求。流阻小，流通能力強(qiáng)，流量(單位:立方米每秒)特性好，密封要求嚴(yán)的工況選用楔式閘閥。

　　(2)高溫高壓介質(zhì)，如高壓蒸汽、高溫高壓油品。

　　(3)低溫(深冷)介質(zhì)如液氮、液氫、液氧等介質(zhì)。

　　(4)低壓大口徑。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。如自來水工程、污水處理工程。

　　(5)安裝位置（position )：當(dāng)高度受限制時(shí)用暗桿楔式閘閥，當(dāng)安裝高度不受限制使用(use)明桿楔式閘閥。

　　(6)只能做開啟、關(guān)閉用，不能作調(diào)節(jié)或節(jié)流用的場(chǎng)合，才能選用楔式閘閥。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。

　　(7)在開啟和關(guān)閉頻率較低的場(chǎng)合下，宜選用楔式閘閥。

　　三、結(jié)論

　　綜上所述，我們可以得出這樣的結(jié)論：

　　在活塞式壓縮機(jī)管路系統(tǒng)(system)中，開啟和關(guān)閉的控制閥門(功能：截止、導(dǎo)流、穩(wěn)壓、分流等)全部要求采用截止閥(別名截門閥)或全部采用閘閥的做法是不正確的。應(yīng)根據(jù)介質(zhì)特性，控制和操作的要求區(qū)別對(duì)待，選用不同形式的截止閥和閘閥。

　　例如，氣管路中，進(jìn)氣總管和排氣總管所用閥門宜選用閘閥。當(dāng)氣體介質(zhì)很潔凈時(shí)，最好選用楔式閘閥，而當(dāng)輸送的氣體介質(zhì)較臟時(shí)，宜選用刀形平板閘閥，因總管的開閉頻率不是很高，而且氣體要求流阻小，密封嚴(yán)。值得提醒的是，當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)行負(fù)荷試車時(shí)，應(yīng)在排氣總管處臨時(shí)安裝一個(gè)同壓力(pressure)檔的相同通徑的截止閥，這樣才能保證負(fù)荷試車的順利進(jìn)行。而其他的氣體旁通管路，如一回
　　一、二回一的管路就應(yīng)選用截止閥，因這些管路有氣量調(diào)節(jié)功能(gōng néng)的要求，只有截止閥才能滿足要求，閘閥是沒有調(diào)節(jié)功能的，只能是全開和全閉。

　　冷卻水管路的總進(jìn)水、總排水(drain)宜選用閘（zhá)閥，水質(zhì)好的可選用楔式閘閥，水質(zhì)不好的宜選用平板閘閥，而冷卻水各分管路宜選用截止閥，因?yàn)檫@些分管路要求有水量調(diào)節(jié)功能的閥門，用截止閥才能調(diào)節(jié)水量的多少，達(dá)到控制（control)水溫的目的。

　　潤(rùn)滑油管路因?yàn)楣苈返耐◤蕉驾^小，同時(shí)也有油量大小控制要求，因此選用截止閥是油管路的最佳選擇。