1.前言

  閥用于管路系統(tǒng)中,處理液體之控制裝置,選擇閥的第一步驟是必須了解各種閥之功能及我們所希冀的閥,在裝妥之后能完成我們所托付的任務(wù)與功效。

   2.閥之分類

  (1)閥依其功能,分類如下:

  A.開關(guān)閥類:閘閥、塞閥、球閥

  B.節(jié)流閥類:球型閥、針閥、角閥、碟型閥、隔膜閥

  C.止回閥類:擺動、升降及雙片式逆止閥,底閥。

  D.壓力控制閥類:減壓閥、釋壓閥、安全閥

  E.特殊閥類:

  a.取樣閥

  b.流量控制閥

  c.排放閥

  d.其它各式樣閥

  (2)依材質(zhì)分類

  A.非金屬閥類:PVC、塑膠(鋼)、特氟龍等。

  B.金屬閥類

  a.鐵金屬:鐵、鋼、不銹鋼、合金鋼等。

  b.非金屬:鋁、銅等。

  (3)程方式分類

  A.鑄造閥類:砂模、殼模、脫臘模、壓鑄等造模法,生產(chǎn)之閥類件。

  B.鍛造閥類:由模鍛或自由鍛或丸(方)材值接加工,生產(chǎn)之閥類件。

  C.焊接制造閥類:體、蓋分別由若干部分組合焊接制造而成,此類閥必須注意焊接程序規(guī)范及其鑒定(WPS與PQR)。

  D.射出成型閥類:一般用之于PVC、塑膠待非金屬閥類之制造。

  3.各類閥之特性

  (1)閘閥(GATE VALVES)

  閘閥是為了于一管線上某一部位系統(tǒng)需要“全開、全關(guān)”控制且流體流過僅能以微少之壓力降產(chǎn)生時而設(shè)計使用的。當(dāng)一系統(tǒng)中某一部份需予隔離,而不須考慮流體節(jié)流(THROTTING)的控制時閘閥是非常理想而適合的。因當(dāng)節(jié)流使用時,則流體會產(chǎn)生高速流經(jīng)門座,而造成流體之沖蝕門、座及殼體(產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象),或引起震動而損傷。

  (2)球型閥(GLOBE VALVES)、角閥(ANGLE VALVES)、針閥(NEEDLE VALVE)球型閥因球體有球柱狀的外形而稱之,主要是為須緊閉,經(jīng)常開關(guān)及當(dāng)流體須控制流量之節(jié)流作用而設(shè)計,其較主要特點是有效的節(jié)流,使拉絲現(xiàn)象減到較少因而減少閥門及閥座之浸(沖)蝕,但因閥座是平行于流線,流體流經(jīng)該類閥座時流向之改變,將在閥中產(chǎn)生擾流,以及降力的下降,僅適合不荷求因壓力降所造成揚程失時,方可使用。

  角閥的結(jié)構(gòu),特性是由球型閥修正而來,僅是出口與進(jìn)中成90度直角之區(qū)別。

  針閥亦是由塞式球型閥修正而來,閥塞為細(xì)長型有錐度的針狀,特別適用于低流量范圍的流量控制。

  (3)逆止閥(CHECK VALVES)-----擺動式(SWING TYPE)、升降式(LIFT TYPE)、斜盤(門)式(TILTING DISC)、雙片式(DUALPLATE)、底閥(FOOT VALVES)。

  此類閥其作用為容許流體朝一方向自由流動,而限制其反流動,當(dāng)流體通過系統(tǒng)時的壓力,把閥門開啟,任何流體的反向,會把閥門關(guān)閉,關(guān)閉的完成,是賴止回機構(gòu)的重量或賴反壓,或賴彈簧或賴以上幾種的組合。

  (4)球型停止逆止閥(GLOBE STOP-CHECK VALVES)止閥類似3.3項之升降式逆止閥,但加裝閥桿及手輸(或別的輔助操作裝置)做為流體之關(guān)斷及止回用,止閥不能以任何機械傳動方式打開,只靠上游流體壓力將閥門升舉,離開閥座面。

  (5)塞閥(PLUG VALVES)

  此閥由插入閥體中之閥塞(門),為一具有錐度中間開槽的塞件而得名、結(jié)構(gòu)簡單屬古老型式之閥,由全開至關(guān)只須轉(zhuǎn)90度即可、閥塞(門)之流口可為任何尺寸與形狀,也可作成多孔型式來配合三或四條管線連接,而能有不同的流向組合。一般用于全開或全關(guān),不作節(jié)流使用(除非開口特殊鉆石形狀并經(jīng)處理過)。

  (6)球閥(BALL VALVE)

  球閥是由塞閥修改而來,以球塞代替柱塞,來控制液體、閥塞(門)內(nèi)通道截面積,則與配合管線的管徑相同,流體作直線通過閥體,且吸有微小之壓力降。現(xiàn)一般均使用PTEE、EPDM等材料,為閥座,因此,氣泡密封性佳。且改良為防火及防靜電之安全設(shè)計,被廣泛使用,但因閥座為PTFE材質(zhì),其使用溫度一般受限于250度以下。

  (7)蝶形閥(BUTTERFLY VALVES)

  此閥的構(gòu)造,是根據(jù)管子擋扳的原理,其流動控制元件是一有傾角的盤(門)(其材質(zhì)可為金屬或金屬外緣包上塑膠、特氟隆等),圓盤固定在心軸上,并以能旋轉(zhuǎn)的心軸來控制開閉(開、閉只須90度之旋轉(zhuǎn)),閥座可為金屬、橡膠、特氟隆等材料,而固定于閥體壁上,此閥構(gòu)造簡單,其閥體為薄餅(WAFER)型、重量輕,不占空間適合于節(jié)流及開閉之用。尤其用于大流量之控制(不適用于小流量)。

  (8)隔膜閥(DIAPHRAGM VALVES)

  此閥實際上不過是“鉗夾”的閥,一個彈性的,可擾的膜片,用螺椿連接在壓縮件上,壓縮件是由閥桿所操作而上下移動,當(dāng)壓縮件上升,膜片就高舉,而造成通路,當(dāng)壓縮件下降,膜片就壓在閥體堰上(假使為堰式閥)或壓在輪廓的底部(假使為直通式),此閥適用于開關(guān)及節(jié)流之用。

  隔膜閥是特別適用于運送有腐蝕性,有粘性的流體,例如泥漿、食品、藥品、織維性粘合液等,因管線中,此閥的操作機構(gòu),是不暴露在運送流體中,故不具污染性,也不需要填料,閥桿填料部也不可能會泄漏。

  (9)安全閥(SAFETY BALVES)、泄壓閥(RELIDF VALVES)、安全、泄壓閥工廠中,使用高溫、高壓氣體的機會相當(dāng)大,尤其在電廠、化學(xué)工廠,由于壓力異常而造成塔槽、鍋爐、管線等壓力容器、設(shè)備被破壞而生泄漏,火災(zāi)或爆炸的機率相當(dāng)高,為了防止此類意外事故之發(fā)生,使制程穩(wěn)定操作,依美國機械工程師協(xié)會(ASME)之規(guī)定,必須在所有高壓設(shè)備均裝設(shè)此等安全排放裝置之閥類。

  此類閥之構(gòu)造類似角閥,依其作動方式之不同可分為彈箕負(fù)載式(SPRING LOADED TYPE)及輔助閥作動式(PILOT OPERATED TYPE)。基本上是依力平衡方式作動裝置。一旦閥盤(門)所受之壓力大于彈箕或輔助閥之設(shè)定壓力時,閥盤就會被此壓力推開,其壓力容器內(nèi)之氣(液)體會被排出,以降低該壓力容器內(nèi)之壓力。

  安全閥須設(shè)計成有全開急泄的作用,其容量超壓以及沖放必須受ASME法規(guī)的規(guī)定。

  泄壓閥,設(shè)計成在初壓力增加時,閥慢慢開啟,且沒有法規(guī)作依據(jù),亦不必需立刻開啟到全開位置,但壓力增加時,它要繼續(xù)不斷的開啟。

  (10)冷凍閥類(CRYOGENIC VALVES)

  用于在冷凍場所之運送液化氣體(氧、氮、氫、氦)通常是用青銅或300系列不銹鋼材質(zhì)制成,閥的形式,可以是閘閥、球型閥、球閥、針閥、碟形閥等,該閥類異于上述各普通閥類之處理,其一是有延伸式閥蓋,如此設(shè)計,是要有一足夠之氣室,防止閥桿填料凍結(jié),而影響操作與密封性,及減少了通通閥桿的熱泄漏,也在管線與手輸之間,提供了絕熱的空間,其二是在雙閥座之密閉式空穴內(nèi)在關(guān)閉時,必須考慮排泄掉入之液化氣體,避免汽化時產(chǎn)生過高之壓力。

  (11)其它特殊閥類,列舉如下,不作一一介紹。

  A.取樣閥

  B.底槽沖冼閥

  C.減壓閥

  D.反壓調(diào)整閥

  E.電磁閥

  F.控制閥

  4.閥之選用要點

  選用適宜閥類需依下列程序,逐一檢核,如此被選取用之閥才能符合其功能,執(zhí)行所交付之任務(wù)。

  (1)閥之特性與主要執(zhí)行功能

  了解各類閥之特性及其執(zhí)行功能,為選用合適性閥類之第一步驟,其各類閥之特性,分類及主要執(zhí)行功能前面第2、第3節(jié)已述及,現(xiàn)歸納整理為表一、表二、供其選用參考。

  (2)口徑或流(容)量“表三所示”

  A.閥之公稱直徑,與流道之直徑不一定一致,其選擇之大小,由輸送流體之條件算出需求Cv值,然后由Cv值(參考制造廠商目錄)選定適合閥之口徑。

  B. Cv值之定義為在華氏60度下之水流經(jīng)閥后,其壓力降在1時,其每分鐘測得之美國侖,即為該閥之Cv值。

  C. Cv值可以計算出流經(jīng)該閥之流量(Q)。

  Q=CvΔP=7.9Cv

  P=液體的密度,LB/FT3

  ΔP=通過閥之后的壓力降,PSI

  (3)溫度VS壓力

  閥的“溫度VS壓力”是指閥在某一定的溫度下所規(guī)定的允許且安全的壓力(但此壓力為在沒有沖擊下的較大允許壓力)。

  5.閥之結(jié)構(gòu)材料閥類結(jié)構(gòu)上材料的選擇,在閥之功能壽命上可說極其重要,然一般閥之結(jié)構(gòu)材料主要區(qū)分為二大類:A.壓力主體材料:閥體、閥蓋、底蓋、螺栓等。

  壓力主體材料選擇所考慮之主要因素:

  a.流體之溫度、壓力:

  A)高溫使用:金屬材料一般在高溫環(huán)境中,其抗拉強度與壽命隨溫度之升高而有所降低,其潛變之強度亦有所影響。

  B)低溫使用:金屬材料在低溫之使用場合中,其破壞之韌性急劇降低產(chǎn)生低溫脆性的現(xiàn)象。

  b.材料之腐蝕抗性:

  閥結(jié)構(gòu)金屬發(fā)生腐蝕之原因:

  (A)流體之種類(B)濃度 (C)溫度

  腐蝕損害之形式:(A)均勻腐蝕(B)孔蝕(C)脫鋅和剝離(D)晶粒間腐蝕(E)破裂c.材料之沖蝕抗性:通常耐沖蝕材料必須具備以下之特點:A)強大的氧化被膜材料B)降伏點、耐力之材料C)疲勞界限高之材料D)硬度值較高之材料B.主要配件材料(TRIIM):閥門座面、閥座座面、閥桿、導(dǎo)套及內(nèi)部小零件等主配件材料選擇所考慮之因素:a)流體之溫度b)材料腐蝕抗性c)材料沖蝕抗性d)材料之抗磨損與抗黏滯性(6)閥蓋形式一般閥蓋與閥體結(jié)合方式,有下列數(shù)種,依閥之尺寸,使用狀況,溫度壓力及泄漏造成的危險性等條件,供其評估選擇。

  A.鎖牙結(jié)合式(SCREWED BONNET)

  B.螺栓結(jié)合式(BOLTED BONNET)

  C.圍焊結(jié)合式(SEAL WELDED BONNET)D.壓力密封式(PRESSURE SEAL BONNET)E.由令結(jié)合式(UNION TYPE)(7)閥結(jié)構(gòu)特殊需求依使用溫度,場所不同,而有所特殊的要求列舉如下:A.防火與防靜電設(shè)計——在球閥設(shè)計時與使用須特別注意。

  B.延伸式閥蓋設(shè)計——應(yīng)用于冷凍閥、輸送液化氣體。

  C.噪音與空蝕之限制——尤其應(yīng)用于控制閥設(shè)計與使用之特別考慮。

  D.防填料泄漏之伸縮囊之引用設(shè)計——須絕對封閉不外場所考慮。

  4.8操作方式

  一般限于安裝環(huán)境、操作、運轉(zhuǎn)條件或次數(shù),而有電動、氣動驅(qū)動裝置之考慮,且因電腦之應(yīng)用普及,現(xiàn)及發(fā)展至整個系統(tǒng)制程之連線與監(jiān)控,無須人為驅(qū)動。但因于輪或加裝齒輪減速裝置之經(jīng)濟性與耐用性,仍大部份被人所樂意采用。