閥門基礎(chǔ)知識
一、閥門基礎(chǔ)
1.閥門基本參數(shù)為:公稱壓力PN 、 公稱通經(jīng)DN
2.閥門基本功能:截斷接通介質(zhì),調(diào)節(jié)流量,改變流向
3.閥門連接的主要方式有:法蘭、螺紋、焊接、對夾
4.閥門的壓力——溫度等級表示:不同材質(zhì)、 不同工作溫度下,最大允許無沖擊工作壓力不同
5 a管法蘭標準主要有兩個體系:歐州體系和美州體系。
b兩個體系的管法蘭連接尺寸完全不同無法互配;以壓力等級來區(qū)分最合適:歐州體系為PN0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0、32.0、40.0MPa;美州體系為PN1.0(CIass75)、2.0( CIass150)、5.0( CIass300)、11.0 (CIass600)、15.0( CIass900)、26.0( CIass1500)、42.0( CIass2500)MPa。
c管法蘭類型主要有:整體(IF)、板式平焊(PL)、帶頸平焊(SO)、帶頸對焊(WN)、承插焊(SW)、螺絲(Th)、對焊環(huán)松套(PJ/SE)/(LF/SE)、平焊環(huán)松套(PJ/RJ)和法蘭蓋(BL)等。
d法蘭密封面型式主要有:全平面(FF)、突面(RF)、凹(FM)凸(M)面、榫(T)槽(G)面、環(huán)連接面(RJ)等
二、常用(通用)閥門
1.一般工業(yè)用閥門型號編制方式,用七個單元來表示。其含義
類型
驅(qū)動
方式
連接
形式
結(jié)構(gòu)
形式
閥座密封面
及襯里材料
公稱
壓力
閥體
材料
2.閥門類型代號的Z、J、L、Q、D、G、X、H、A、Y、S分別表示:
閘閥、截止閥、節(jié)流閥、球閥、蝶閥、隔膜閥、旋塞閥、止回閥、安全閥、減壓閥、疏水閥
3.閥門的連接式代號1、2、4、6、7分別表示:
1、內(nèi)螺紋、2、外螺紋、4、法蘭、6、焊接、7、對夾
4.閥門的傳動方式代號9、6、3分別表示:
9、電動、6、氣動、3、渦輪蝸桿
5.閥體材料代號Z、K、Q、T、C、P、R、V分別表示:
灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、銅及合金、碳鋼、鉻鎳系不銹鋼、鉻鎳鉬系不銹鋼、鉻鉬釩鋼
6.閥座密封或襯里代號R、T、X、S、N、F、H、Y、J、M、W分別表示:
奧氏體不銹鋼、銅合金、橡膠、塑料、尼龍塑料、氟塑料、Cr系不銹鋼、硬質(zhì)合金、襯膠、蒙乃爾合金、閥門本體材料
7.鑄鐵閥體不適合用于的場合有:
1)水蒸氣或含水量多的濕氣體;2)易燃易爆流體;
3)環(huán)境溫度低于-20℃場合;4)壓縮氣體。
三、控制閥
1. 控制閥由 閥體 和 執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)及其附件組成。
2.氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)有 正作用 和 反作用 兩種形式;隨信號壓力增大,推桿下移為正作用,反之推桿上移為反作用;通常接受標準信號壓力為 20~100KPa ;帶定位器時最高壓力為 250KPa 。基本行程有六種(mm):
10; 16; 25; 40; 60; 100 。
3.與氣動執(zhí)行機構(gòu)相比電動執(zhí)行機構(gòu)有何特點,有哪幾種輸出形式?
驅(qū)動源為電力簡單方便,推力、扭矩大,剛度大。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可靠性差。在中小規(guī)格上比氣動的貴。常用于無氣源或不需嚴格防爆、防燃的場合。
有角行程、直行程、和多回轉(zhuǎn)三種輸出形式。
4.直通單座調(diào)節(jié)閥有何特點?應(yīng)用在何場合?
1)泄流量小,因只有一個閥芯易保證密封。標準泄流量為0.01%KV,進一步設(shè)計可作切斷閥。
2)許用壓差小,因不平衡力推力大。DN100的閥△P僅為120KPa。
3)流通能力小。DN100的KV僅為120。
應(yīng)該應(yīng)用于泄漏量小,壓差不大的場合。
5.直通雙座調(diào)節(jié)閥有何特點?應(yīng)用在何場合?
1)許用壓差大,因可抵消許多不平衡力。DN100的閥△P為280KPa。
2) 流通能力大。DN100的KV為160。
3) 泄漏量大,原因有兩個閥芯不能同時密封。標準泄流量為0.1%KV,為單座閥10的倍。
主要應(yīng)用于高壓差,泄漏量要求不嚴的場合。
6.套筒調(diào)節(jié)閥有何主要優(yōu)點?
兼有單、雙座閥的優(yōu)點。主要有:
1)穩(wěn)定性好。因用閥塞節(jié)流代替閥芯閥座節(jié)流,而閥塞設(shè)有平衡孔可減少介質(zhì)作用在閥塞上的不平衡力。同時套筒與閥塞間導(dǎo)向面大,加之不平衡力變化小,因此不易引起閥芯振動。
2)互換性和通用性強。只要更換套筒就可得到不同的流量系數(shù)和不同的流量特性。
3)允許壓差大,熱膨脹影響小。帶平衡孔的套筒閥的平衡原理和雙座閥一樣,因此許用壓差大。又由于套筒、閥塞采用同一種材料制成,溫度變化引起的膨脹基本一致。
4)套筒提供的節(jié)流窗口有開大口和打小孔(噴射型)兩種。后者有降噪、減振作用,進一步改進即成專門的低噪音閥。
適用于閥前后壓差大,噪音要求低的場合。
7.除單、雙座閥及套筒閥外還有哪些具有調(diào)節(jié)功能的閥?
隔膜閥、蝶閥、O型球閥(以切斷為主)、V型球閥(調(diào)節(jié)比大、具剪切作用)、偏心旋轉(zhuǎn)閥。
8.什么是調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比R、理想可調(diào)比、實際可調(diào)比?
調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量和最小流量之比稱為可調(diào)比R.。
當閥兩端壓差保持恒定時,最大流量與最小流量之比稱為理想可調(diào)比。
實際使用中閥兩端壓差是變化的,這時的可調(diào)比稱為實際可調(diào)比。
9.理想可調(diào)比取決于:閥芯結(jié)構(gòu)
實際可調(diào)比取決于:閥芯結(jié)構(gòu)、配管狀況
國產(chǎn)直通單、雙座調(diào)節(jié)閥的R值為:30精小型調(diào)節(jié)閥,高性能調(diào)節(jié)閥,V型球的R
10.什么是調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)C 、Cv 、KV值?
調(diào)節(jié)閥流通能力的大小用流量系數(shù)表示。
1)工程單位制Cv定義:調(diào)節(jié)閥全開時,閥前后壓差為1kgf/cm2,溫度5~40℃的水每小時所通過的立方米數(shù)。
磅/英寸2)溫2)英制單位制C定義:調(diào)節(jié)閥全開時,閥前后壓差為1bf/in2(1度60。F的水每分鐘所通過的美加侖數(shù)。
3) 國際單位制KV:調(diào)節(jié)閥全開時,閥前后壓差為100kPa,溫度5~40℃的水每小時所通過的立方米數(shù)。
Cv =1.17 KV
KV=1.01 C
11.執(zhí)行機構(gòu)的輸出力要滿足調(diào)節(jié)閥所需的哪幾部分力?
1)克服閥芯所受的靜態(tài)不平衡力。
2)提供閥座負載的緊壓力。
3)克服填料摩擦力。
4)特定應(yīng)用或結(jié)構(gòu)所需的附加力(如波紋管、軟密封等)。
12.調(diào)節(jié)閥的流開、流閉指的是什么?
是對介質(zhì)流動方向而言,與調(diào)節(jié)閥的作用方式氣開、氣閉無關(guān)。流向的重要性在于它影響到穩(wěn)定性,泄漏和噪音等。
定義:在節(jié)流口,介質(zhì)流動方向與閥門打開方向相同叫流開:反之,叫流閉。
13.哪些閥需進行流向選擇?如何選擇?
單密封類的調(diào)節(jié)閥如單座閥、高壓閥、無平衡孔的單密封套筒閥需進行流向選擇。
流開、流閉各有利弊。流開型的閥工作比較穩(wěn)定,但自潔性能和密封性較差,壽命短;流閉型的閥壽命長,自潔性能和密封性好,但當閥桿直徑小于閥芯直徑時穩(wěn)定性差。
單座閥、小流量閥、單密封套筒閥通常選流開,當沖刷厲害或有自潔要求時可選流閉。兩位型快開特性調(diào)節(jié)閥選流閉型 。
14.選擇執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)考慮哪三個主要因素?
1)執(zhí)行機構(gòu)的輸出要大于調(diào)節(jié)閥的負荷,且合理匹配。
2)要檢查標準組合時,調(diào)節(jié)閥所規(guī)定的允許壓差是否滿足工藝要求。大壓差時要計算閥芯所受的不平衡力。
3)執(zhí)行機構(gòu)的響應(yīng)速度是否滿足工藝操作要求,尤其是電動執(zhí)行機構(gòu)。
15.確定調(diào)節(jié)閥口徑的七個步驟是什么?
1)確定計算流量——Qmax 、Qmin
2)確定計算壓差——根據(jù)系統(tǒng)特點選定阻力比S值,然后確定計算(閥全開時)壓差;
3)計算流量系數(shù)——選擇合適的計算公式圖表或軟件求KV的max和min ;
4) KV值選取——根據(jù)KV的max值在所選產(chǎn)品系列中最接近一檔的KV,得到初選口徑;
5)開度驗算——要求Qmax 時≯90%閥開度;Qmin時≮10%閥開度;
6)實際可調(diào)比驗算——一般要求應(yīng)≮10;R實際>R要求
7)口徑確定——若不合格重選選KV值,再驗證。
16.氣動調(diào)節(jié)閥的輔助裝置(附件)有哪些?各起什么作用?
1)閥門定位器——用于改善調(diào)節(jié)閥的工作特性,實現(xiàn)正確定位;
2)閥位(行程)開關(guān)——顯示調(diào)節(jié)閥上、下限的行程工作位置;
3)氣動保位閥——氣源故障時保持閥門當時位置;
4)電磁閥——實現(xiàn)氣路的自動切換。單氣控用二位三,;雙氣控用二位五通;
5)手動機構(gòu)——系統(tǒng)故障時可切換手動操作;
6)氣動繼動器——使氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)動作加快,減少傳遞時間;
7)空氣過濾減壓器——氣源凈化、調(diào)壓用;
8)貯氣罐——氣源故障時,使閥能繼續(xù)工作一段時間,一般需三段保護時配。
17.什么情況下需要采用閥門定位器?
1)摩擦力大,需精確定位的場合。例如高溫、低溫調(diào)節(jié)閥或采用柔性石墨填料的調(diào)節(jié)閥;
2)緩慢過程需提高調(diào)節(jié)閥響應(yīng)速度的場合。例如,溫度、液位、分析等參數(shù)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
3)需要提高執(zhí)行機構(gòu)輸出力和切斷力的場合。例如,DN≥25的單座閥,DN>100的雙座閥。閥兩端壓降△P>1MPa或入口壓力P1>10MPa的場合。
4)分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)閥運行中有時需要改變氣開、氣關(guān)形式的場合。
5)需要改變調(diào)節(jié)閥流量特性的場合。
18.自力式調(diào)節(jié)閥有何特點?自力式壓力調(diào)節(jié)閥型號中的K、B代表什么?
自力式調(diào)節(jié)閥又稱直接作用調(diào)節(jié)閥。不需任何外加能源,并且把測量、調(diào)節(jié)、執(zhí)行三種功能統(tǒng)一為一體,利用被調(diào)對象本身能量帶動其動作的調(diào)節(jié)閥。它具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、動作可靠等特點。適用于流量變化小、調(diào)節(jié)精度要求不高或儀表氣源供應(yīng)困難的場合。
自力式調(diào)節(jié)閥按其用途可分為:壓力、液位、溫度和流量調(diào)節(jié)閥。目前生產(chǎn)最多的是壓力調(diào)節(jié)閥和氮封閥。
K——壓開型 ,泄壓用,閥前穩(wěn)定;
B——壓閉型 ,穩(wěn)壓用,閥后穩(wěn)定。
19.當閥選大了或需方工藝條件變化,使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開度下工作,此時有何解決辦法?
1)降低閥上壓差△P
a在閥后加節(jié)流孔板消耗一部分壓降;
b關(guān)小管路上串聯(lián)的手動閥,至調(diào)節(jié)閥獲得較理想工作開度為止;
2)縮小口徑
a換小一檔口徑的閥;
b閥體不變,換小一檔口徑的閥芯、閥座。;
20.試述電動執(zhí)行機構(gòu)整體型與非整體型、調(diào)節(jié)型與開關(guān)型、電子式與智能型的含義。
1)整體型又稱一體化,是將電氣控制元件整體組合后裝配在執(zhí)行機構(gòu)主機上。反之為非整體型,最早產(chǎn)品均為非整體型。整體型可減少控制室內(nèi)的有關(guān)設(shè)施,還可相對減少控制電纜的芯數(shù)。非整體型常用于空間限制、高溫環(huán)境、有振動影響的場合。
2)調(diào)節(jié)型:接收4~20mA. 1~5V模擬量控制信號通過電氣控制元件使執(zhí)行機構(gòu)輸出與控制信號成比例關(guān)系的角(直線)位移。
3)開關(guān)型:接收脈沖觸點信號,執(zhí)行機構(gòu)輸出軸只能控制在開和關(guān)的兩個極限位置。也可輸出脈沖觸點信號。
4)電子式:將電氣控制元件電子化、集成化。
5)智能型:在電子式的基礎(chǔ)上,增加人機對話功能,電路從模擬電路升級到數(shù)字電路。特征之一配有外部設(shè)定器對執(zhí)行器進行參數(shù)設(shè)置和調(diào)整。
21.為什么說將調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)理解為就是正作用與反作用是錯誤的?
調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機構(gòu)和閥體部件兩部份組成。調(diào)節(jié)閥一般采用氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu),其作用方式有正作用和反作用兩種。隨信號壓力增大,推桿下移為正作用,反之推桿上移為反作用;
閥體部件分為正裝和反裝兩種。閥桿下移時與閥座間流通截面積減小的稱為正裝式,反之稱為反裝式。
調(diào)節(jié)閥的作用方式分為氣開和氣關(guān)兩種,有信號壓力時調(diào)節(jié)閥關(guān),無信號壓力時調(diào)節(jié)閥開為氣關(guān)式,反之為氣開式。氣開、氣關(guān)是由執(zhí)行機構(gòu)的正、反作用和閥體部件的正、反裝組合而成,組合方式如下:
執(zhí)行機構(gòu)(作用) 閥體部件(裝配) 調(diào)節(jié)閥(整機)
正 正 氣關(guān)
正 反 氣開
反 正 氣開
反 反 氣關(guān)
22填空
a被調(diào)介質(zhì)流過閥門的相對流量(Q/Qmax)與閥門相對行程(l/L)之間的關(guān)系稱為調(diào)節(jié)閥的流量特性。
b閥前后壓差保持不變時,上述關(guān)系稱為理想流量特性。
c實際使用中,閥前后壓差總是變化的,此時上述關(guān)系稱為工作流量特性。
d理想流量特性取決于閥芯形狀。
e工作流量特性取決于閥芯形狀和配管狀況。
23.根據(jù)下述情況,選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性。
a調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開度下工作時,宜選用等百分比特性。
b二位調(diào)節(jié)應(yīng)選用快開特性。
c當被調(diào)介質(zhì)含有固體懸浮物時,宜選用直線特性。
d程序控制應(yīng)選用快開特性。
e在非常穩(wěn)定的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,可選用等百分比或直線特性。
24.一臺氣動薄膜調(diào)節(jié)閥,若閥桿在全行程的50%位置,則流過閥的流量是否也在最大流量的50%處?
不一定,要以閥的結(jié)構(gòu)特性而定。在閥兩端壓差恒定的情況下,如是快開閥,則流量大于50%;如是直線閥,則流量等于50%;如是對數(shù)閥(等百分比閥),則流量小于50%。
25.閥門的直線流量特性與等百分比流量特性各有何優(yōu)缺點?
a同一開度下,直線特性流量大,壓差改變快,故調(diào)節(jié)速度比等百分比特性快。
b從流量的相對變化上看,直線特性小開度變化大,大開度變化小,使得小開度時調(diào)節(jié)作用太快、太強,易產(chǎn)生超調(diào),引起振蕩;大開度時調(diào)節(jié)作用太慢、太弱,不夠及時靈敏。
而等百分比特性正好彌補了這個缺點,它的流量相對變化是一個常數(shù),小開度時流量小,流量的變化也小,調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和;大開度時流量大,流量的變化也大,調(diào)節(jié)靈敏有效,因而其適應(yīng)性比直線特性強。
C、由于等百分比特性大部分流量集中在后面,開度70%時,相對流量僅36%,90%時為71%,因此等百分比特性閥的容量不易充分利用,故經(jīng)濟性差。選閥時,有時會出現(xiàn)選等百分比特性比選直線特性口徑要大一檔的情況,特別是大口徑、特殊材料的閥,選用時更應(yīng)加以考慮。
26.調(diào)節(jié)閥選用
a調(diào)節(jié)前后壓差較小,要求泄漏量小,一般可選用單座閥。
b調(diào)節(jié)低壓差、大流量氣體可選用蝶閥。
c調(diào)節(jié)強腐蝕性介質(zhì),可選用隔膜閥、襯氟單座閥。
d既要求調(diào)節(jié),又要求切斷時,可選用偏心旋轉(zhuǎn)閥。其他有此功能的還有球閥、蝶閥、隔膜閥。
e噪音較大時,可選用套筒閥。
f控制高粘度、帶纖維、細顆粒的介質(zhì)可選用偏心旋轉(zhuǎn)閥或V型球閥。
g特別適用于漿狀物料的調(diào)節(jié)閥有球閥、隔膜閥、蝶閥等。