给化工人的一份手记---阀门种类和原理〓看完你就懂了

给化工人的一份手记---阀门种类和原理〓看完你就懂了

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、流量转移、防止回流、压力稳定、流量转移或溢流泄压等功能。

流体控制系统中使用的阀门种类繁多，规格型号繁多，从最简单的截止阀，到极为复杂的自动控制系统中使用的各种阀门。有的按用途分类（如化工、石油、电站等），有的按种类分类（如化工、石油、电站等），有的按类型分类（如化工、石油、电站等），有的按介质分类（如水蒸气、空气阀门等），有的按材质分类（如铸铁阀门、铸钢阀门、锻钢阀门等），有的按连接形式分类（如内螺纹、法兰阀门等），有的按温度分类（如低温阀门、高温阀门等），有的按压力分类（如真空阀门、低压阀门、中压阀门、高压阀门、超高压阀门等）。

目前国际上最常用的分类方法是按原理、功能、结构形式来分类，一般有闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀、安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过滤器、疏水阀等。

接下来我们来逐一了解一下常用阀门的种类及原理。

门

闸阀又叫闸阀，是一种应用十分广泛的阀门。闸阀是最常用的截止阀之一，主要用来接通或截断管路中的介质，不用来调节介质流量。其关闭原理是闸板密封面与阀座密封面高度光滑、平整一致，相互贴合，能阻止介质流过，依靠顶模、弹簧或闸板形状来加强密封效果。它在管路中主要起切断作用。

其优点是：

流体阻力小，启闭省力，可用于介质双向流动的场合，无方向性，全开时密封面不易蚀损，结构长度短，不仅适用于小型阀门，也适用于大型阀门。

截止阀

截止阀又称截止闸阀，是应用最广泛的一种阀门，由于其启闭时密封面间摩擦小，经久耐用，开启高度小，制造容易，维修方便，不仅适用于中低压，也适用于高压，因而受到人们的喜爱。

它的关闭原理是依靠阀杆压力使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止介质流动，截止阀只允许介质单向流动，安装时具有方向性，其结构长度较闸阀长，同时流体阻力较大，长期运行过程中密封可靠性不强。

PS：闸阀与截止阀外观相似，使用过程中容易混淆，下面就来列举一下它们的区别吧。

【外观结构区别】：

下图显示了闸阀

下图显示了截止阀

【原理区别】：

截止阀是升杆式，手轮旋转，随阀杆上升。闸阀是手轮旋转，阀杆上升。流量不同。闸阀要求全开或全关，而截止阀则没有。截止阀有规定进出口方向；闸阀没有进出口方向要求。

【与流向的区别】：

截止阀的进口低，出口高，从外观上看明显管线不在同一水平线上，闸阀流道在同一水平线上，闸阀的行程比截止阀大。

【与密封面的区别】：

截止阀的密封面是阀芯的一个小梯形侧面，一旦阀芯脱落，就相当于阀门关闭了（如果压差大，当然关不严，但是防回流效果还是不错的）。闸阀是靠阀芯和闸板来密封阀门的，是侧面密封的，密封效果不如截止阀，如果阀芯脱落，就不会像截止阀那样相当于阀门关闭了。

【安装方法的区别】：

闸阀的流向从任意一侧进入，效果都是一样的。

截止阀的安装方式有两种，一种是介质从阀芯的底部进入，其优点是阀门关闭时填料不受压力，可延长填料的使用寿命，并能承受阀门前管线内的压力。对于流量很大的阀门，可以更换填料；其缺点是阀门的驱动力矩较大，约为1倍流量从顶部进入，阀杆所受的轴向力较大，阀杆易弯曲，因此，这种方式一般只适用于小口径截止阀（DN50以下），DN200以上的截止阀均采用介质从顶部流入的方式（电动截止阀一般采用介质从顶部进入的方式），介质从顶部进入的缺点与介质从底部进入的缺点完全相反。

蝶阀

蝶阀又叫蝶形阀，顾名思义，它的关键部件就像一只迎风而立、自由旋转的蝴蝶。蝶阀的阀瓣是一个绕阀座内轴线旋转的圆盘，旋转角度的大小就是阀门的开启和关闭程度。

蝶阀重量轻，比其他阀门节省材料，结构简单，启闭迅速，既可用于切断，又可用于节流，流体阻力小，操作省力。蝶阀可以做成大口径。凡是能用蝶阀的地方，最好不要用闸阀，因为蝶阀比闸阀经济，可调性更好。目前，热水管路上普遍采用蝶阀。

球阀

球阀的工作原理是靠旋转阀环来使阀门开启或关闭。球阀体积轻小，可制成大口径，密封可靠，结构简单，维修方便。密封面与球面经常处于闭合状态，不易损坏。介质侵蚀，在各行业中应用十分广泛。

旋塞阀

旋塞阀依靠旋塞体绕阀体中心线旋转来达到开启、关闭的目的，其作用是截断、分流和改变介质的流向，结构简单给化工人的一份手记---阀门种类和原理〓看完你就懂了，体积小，操作时只需旋转90度，阻力不大。其缺点是启闭困难，密封面易磨损，高温下易卡死，不宜作调节流量用。

旋塞阀，又叫旋塞、旋塞、旋转阀。有多种类型，有直通式、三通式、四通式等。旋塞阀最适用于切断、接通介质和分流，但根据适用场合和密封面的耐蚀性能，有时也可用于节流。

止回阀

止回阀是一种依靠流体本身的力量而自动开启和关闭的阀门，其作用是防止介质倒流，它有很多名称，如止回阀、单向阀、单流阀等，按其结构可分为两大类。

升降式：阀瓣沿阀体的垂直中心线移动，该类止回阀有两种型式：一种是卧式，安装在水平管道上，阀体形状与截止阀相似；另一种是立式，安装在垂直管道上。

旋摆式：阀瓣绕阀座外的销轴旋转，该类阀门有单瓣、双瓣、多瓣之分，但其原理相同。

减压阀

减压阀是通过调节将进口压力降低到某一所需出口压力，并依靠介质本身的能量，自动保持稳定的出口压力的阀门。从流体力学的角度讲，减压阀就是能将进口压力降低到某一所需出口压力的阀门。减压阀采用可变节流元件，即通过改变节流面积，改变流量和流体的动能，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，调节阀后压力的波动。平衡弹簧力，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。

减压阀主要控制主阀固定出口压力，主阀出口压力不因进口压力的变化而变化，也不因主阀出口流量的变化而变化，适用于工业供水、消防供水及生活自来水管网系统。

节流阀

节流阀是通过改变节流截面或节流长度来控制流体流量的阀门。节流阀与单向阀并联可组成单向节流阀。流量控制阀，在定量泵液压系统中，节流阀与溢流阀组合可组成三个节流调速系统，即进油节流调速系统、回油节流调速系统和旁通节流阀。节流阀无流量负反馈作用，不能补偿负载变化引起的速度不稳定，一般只用于负载变化不大或速度稳定性要求不高的场合。

由于节流阀的流量不仅取决于节流面积的大小，而且还取决于节流前后的压力差，该阀的刚度较小，因此它只适用于执行机构负载变化不大、速度稳定性要求不高的场合。

对于执行机构负载变化较大、速度稳定性要求较高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿，保持节流阀前后压差不变，从而实现流量稳定。

安全阀

安全阀是一种启闭件在受到外力作用时，处于常闭状态的特殊阀门。当设备或管道内的介质压力超过规定值时，将介质泄放到系统外，以防止管道或设备内的介质压力超过规定值。安全阀属于自动阀门，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对保护人身安全和设备运行起着重要作用。注意：安全阀​​使用前必须进行压力试验。

安全阀是阀门家族中的一个特殊分支，它的特殊之处在于它不同于其他阀门只起开启、关闭的作用，更重要的是起到保护设备安全的作用。安全阀按结构形式一般分为弹簧式安全阀，杠杆式安全阀，脉冲式安全阀，其中弹簧式安全阀最为常用；按连接方式又分为螺纹式安全阀和法兰式安全阀。安全阀口径一般都不大，常用的在-150mm之间，超过150mm的一般称为大口径安全阀。

控制阀

调节阀又称控制阀，是工业自动化过程控制领域的最终控制元件，它接受调节控制单元输出的控制信号，利用动力操作来改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数。调节阀按行程特性可分为直行程和角行程；按执行机构所用动力可分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种；按执行机构所用动力可分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种。其功能特性分为线性特性、等百分比特性和抛物线特性三种。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。英文名称：valve，位置号通常以FV开头。调节阀常见分类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、自力式调节阀。

下面我们来详细分析一下阀门破裂造成严重泄漏的案例。

X年X日，某石油公司油库阀门破裂，损失汽油1560余吨，由于油库地处戈壁滩，泄漏的石油全部渗入地下。

1. 基本信息

该油库距石化厂2.9公里，由两条跨两条道路的D/V200地下管道连接，道路两端各有一平地盖阀井。油品转运手续与炼油厂签订，以炼油厂油罐计量为准转运，负责油品转运的仓储科长从油泵房派两名年轻工人巡视管道，并安排两名话务员看守电话；计量组长安排计量工作。两班倒，从9：00到19：00。第一班为9：00至15：00，12：00开始输油（油温-4.7℃），油高277mm，13：45液位607mm，升高330mm，14：40液位高，升高597mm。第二班15：00接班，15：50液位高，上升了422mm，16：45液位高，上升了338mm，15：00以后进油速度开始下降，油库领导听到产油情况异常汇报后，吩咐仓管员检查，仓管员说“知道了”，没去检查，因私离开岗位，直到23：00才回来，10日15：00，仓管员和一名计量员检查到距油库500m处第二路时，发现阀井内阀门破裂3cm，油从这里漏出，渗入地下。

（二）原因分析及教训（主要从阀门质量、选型等方面分析）

这是一起阀门断裂的机械事故（技术事故），实际是一起严重的责任事故，主要的教训是：

1、阀门质量差

故障阀门的阀体4根加强筋中，有3根裂纹，且裂纹方向均垂直于拉力方向。按照国家技术标准规定，铸铁阀门应能承受337t破坏拉力，阀门螺栓（M2012）应能承受229t破坏拉力，管道（φ219）应能承受201t断裂拉力。即在断裂拉力作用下，最先断裂的应是钢管，其次是12根螺栓，最后是阀门。钢筋分别为8.0、8.5、8.5kg/cm2，比国家标准的20kg/cm2小了8.3倍。经取样分析，其硫、碳含量超标，硅、锰含量小于规定，导致抗拉强度下降。

事故发生后，油库对70只DN200阀门进行检验，发现12只阀体加强筋出现裂纹；油泵房38只阀门中8只阀体出现裂纹；库外输油管道8只阀门中5只阀体出现裂纹，仅阀体加强筋出现裂纹，阀门质量不良是造成事故的主要原因。

2. 设计问题

总体上看，设计上没有太大的问题，但从管理角度看，设计也应从中吸取一些有益的教训，如油库外的地下管线设计覆盖深度为8.5m，没有考虑地势低洼、不平整的因素，工程建成后，部分地区土质覆盖深度不足8.5m；油库的进出油阀门、阀门井内的阀门应为铸钢中高压阀门，但实际设计为铸铁低压阀门；阀门井为平盖式，无检查室，实际运行中难以检查阀门状况；如果能在阀门井采取一些补偿措施，即使阀门质量差，也不一定会破裂；即使破裂，也不会造成3厘米宽的裂缝。

最后，这里给出一些各种阀门的CAD图：