活塞式壓縮機截止閥和閘閥的選用

　　前言

　　活塞式壓縮機的氣、水、油控制采用了多種閥門，氣管路、水管路、油管路的開啟和關閉多應用截止閥和閘閥來實現。長期以來設計(design)院、用戶、壓縮機生產廠由于觀念不同，認識上存在著差異，對選用截止閥和閘閥在技術協議中會做出不同的規定。有的要求用截止閥，有的要求用閘閥。本文擬對截止閥和閘閥的性能特點及各自的優缺點加以簡單的介紹說明。以其使設計院、用戶、生產廠達成共識、合理、正確的選用截止閥和閘閥。使壓縮機用戶能方便、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修理工作量，增加閥門的使用的時長，以利于壓縮機的長期安全運轉。

　　一、截止閥的特性

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

　　截止閥的特點是閥瓣一旦從關閉位置移開，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夾住流動介質中的顆粒。但是，如果把閥瓣做成球形，這個問題也就迎刃而解了。也就是說截止閥這個缺點是很好解決的。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無需把整個閥門從管線上拆卸下來，這在閥門和管線焊成一體的場合是非常實用的。

　　由于介質通過此類閥門時的流動方向發生了變化，因此截止閥的流阻也比較高于大多數其他類型的閥門然而，根據閥體的結構和閥桿相對于進出通道的布局，這種狀況是可以改善的。同時，由于截止閥閥瓣開與關之間行程小，密封面又能承受多次啟閉，因此它很適用于需要頻繁開關的場合。

　　截止閥可用于大部分介質流程系統中。現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，但由于開啟和關閉力矩較大，結構長度較長，通常公稱直徑都限制在250mm以下，也有公稱通徑到400mm的，但選用時需特別注意進出方向。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以上的截止閥介質大都從閥瓣的上方流入，這是考慮到閥門的關閉力矩所致。為了減少開啟和關閉的力矩，一般公稱通徑200mm以上的截止閥都設內旁通或外旁通閥門。

　　1、截止閥最明顯的優點

　　(1)在開啟和關閉過程中，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。

　　(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

　　由于結構的原因，截止閥的流阻系數比較大，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

　　截止閥是應用最廣的閥類之一，隨著球閥和蝶閥的發展，截止閥的應用場合被取代了一部分。但從截止閥本身的結構特點來看，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(起決定作用的物質)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(system)的高溫、高壓管路上選用截止閥為宜。

　　(2)管路上對流阻要求不嚴的管路，也就是對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、壓力計閥等。

　　(4)有流量調節或壓力調節，但對調節精度要求不高，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節閥。

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

　　(7)城市(city)建設中的供水、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：移動做全開和全關切斷用)的特性

　　在各類閥門中，閘閥是應用最廣泛的一種。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機，在其中高速旋轉的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發生在旋轉葉片上，部分發生在固定的擴壓器或回流器擋板上。

　　閘閥是指關閉件(閘板)沿通道軸線的垂直方向移動的閥門(功能：截止、導流、穩壓、分流等)，在管路上主要作為切斷介質用，即全開或全關使用。一般來說，閘閥不可作為調節流量(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，并可根據閥門的不同材質用于各種不同的介質。

　　1、閘閥具有如下優點：

　　(1)流體(fluid)阻力小。

　　(2)啟閉所需力矩較小。

　　(3)可以使用在介質向兩方向流動的環網管路上，也就是說介質的流動方向不受限制。

　　(4)全開時，密封面受工作介質的沖蝕比截止閥小。

　　(5)形體結構比較簡單，制造工藝性較好。

　　(6)結構長度比較短。

　　2、閘閥亦有一些缺點，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，密封面間有相對摩擦，磨損較大，甚至在高溫時容易引起擦傷現象。

　　(3)一般閘閥都有兩個密封副，給加工、研磨和維修增加了一些困難。

　　(4)啟閉時間長。

　　閘閥(原理：移動做全開和全關切斷用)有各種不同的結構形式，根據結構特點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

　　平板閘閥是一種關閉件為平行閘板的滑動閥。其關閉件可以是單閥板或是其間帶有撐開機構的雙閘板。閘板向閥座的壓緊力是由作用于浮動閥板或浮動閥座的介質壓力來控制的。如果是雙閘板平板閘閥，則兩閘閥間的撐開機構可以補充這一壓緊力。平板閘閥的優點是流阻小，不縮口的結構使其流阻與短直管的流阻相仿。帶導流孔的平板閘閥安裝(installation)在管路上還可以直接用清管器進行清管。由于閘板是在兩閥座面上滑動，因此平板閘閥也能適用帶懸浮顆粒的介質，平板閘閥的密封面是自動定位的，閥座密封面不會受到閥體熱變形的損壞。而且即使閥門在冷狀態下關閉，閥桿的熱伸長也不會使密封面受到過載。同時當閥門關閉時，無導流孔的平板閘閥亦不要求閘板關閉的位置有較高的精度，因此電動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介質壓力低時，金屬(Metal)密封(seal)面的密封力不足以達到滿意的密封。相反，當介質壓力高時，如果密封面不用系統介質或外來介質潤滑時，常常啟閉就可能使密封面磨損過大。另一個不足是，在圓形流通上橫向運動的圓形閘板只有當它處在閥門關閉位置的50%時，這種閥門對流量的控制才較敏感。而且，閘板在切斷高速和高密度介質流時，會產生劇烈振動。

　　平板閘閥根據其結構的不同，又可分為刀形平板閘閥、雙向板無導流孔平板閘閥、單閘板無導流孔平板閘閥、雙向板有導流孔平板閘閥、單閘板有導流孔平板閘閥、單閘板旋轉桿有導流孔平板閘閥等。

　　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，應選用單閘板或雙閘板帶導流孔的明桿平板閘閥。

　　(2)成品(Finished product)油的輸送(delivery)管線和貯存設備，應選用無導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備裝置，選用暗桿浮動閥座帶導流孔的單閘板或雙閘板的平板閘閥。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 大多都采用API6A標準。

　　(4)帶有懸浮顆粒介質的管道，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流孔明桿平板閘閥。

　　5、楔式閘閥

　　楔式閘閥的關閉件閘板是楔形的，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壓力密封，也能對低的介質壓力進行密封。昆山空壓機保養冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。這樣，金屬密封的楔式閘閥所能達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生的進口端密封載荷往往不足以達到進口端密封。

　　楔式閘閥的閥體上設有導向機構，可防止閘板在開啟或關閉時旋轉，從而保證密封面相應對準，并使閘板在未達到關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是不能像帶導流孔的平板閘閥那樣能設置導流孔，且閥桿的熱膨脹也會使密封面過載，而且楔式閘閥的密封面比平板閘閥更容易夾雜流動介質所帶的固體顆粒。只有應用橡膠密封的楔式閘閥才能對微小顆粒的介質進行密封。和平板閘閥一樣，楔式閘閥也不適用于進行節流，主要用于開關次數較少的場合。

　　與平板閘（zhá)閥相比較，楔式閘閥使用的電動(electric)驅動裝置較為復雜，因為電動驅動裝置限制的不是行程，而是轉矩。楔式閘閥必須有足夠大的關閉力矩才能在閥門關閉時，使閘板楔入閥座達到密封。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，驅動裝置必須有足夠的力矩裕量。

　　楔式閘閥(原理：移動做全開和全關切斷用)根據結構材質特點，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閥門的外形尺寸沒有嚴格要求，而且使用條件又比較苛刻的場合。如高溫高壓的工作介質，要求關閉條件要保證長期密封的情況等。

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

　　(2)高溫高壓介質，如高壓蒸汽、高溫高壓油品。

　　(3)低溫(深冷)介質如液氮、液氫、液氧等介質。

　　(4)低壓大口徑。昆山空壓機保養冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。如自來水工程、污水處理工程。

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

　　(6)只能做開啟、關閉用，不能作調節或節流用的場合，才能選用楔式閘閥。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機，在其中高速旋轉的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發生在旋轉葉片上，部分發生在固定的擴壓器或回流器擋板上。

　　(7)在開啟和關閉頻率較低的場合下，宜選用楔式閘閥。

　　三、結論

　　綜上所述，我們可以得出這樣的結論：

　　在活塞式壓縮機管路系統(system)中，開啟和關閉的控制閥門(功能：截止、導流、穩壓、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。應根據介質特性，控制和操作的要求區別對待，選用不同形式的截止閥和閘閥。

　　例如，氣管路中，進氣總管和排氣總管所用閥門宜選用閘閥。當氣體介質很潔凈時，最好選用楔式閘閥，而當輸送的氣體介質較臟時，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。值得提醒的是，當壓縮機進行負荷試車時，應在排氣總管處臨時安裝一個同壓力(pressure)檔的相同通徑的截止閥，這樣才能保證負荷試車的順利進行。而其他的氣體旁通管路，如一回
　　一、二回一的管路就應選用截止閥，因這些管路有氣量調節功能(gōng néng)的要求，只有截止閥才能滿足要求，閘閥是沒有調節功能的，只能是全開和全閉。

　　冷卻水管路的總進水、總排水(drain)宜選用閘（zhá)閥，水質好的可選用楔式閘閥，水質不好的宜選用平板閘閥，而冷卻水各分管路宜選用截止閥，因為這些分管路要求有水量調節功能的閥門，用截止閥才能調節水量的多少，達到控制（control)水溫的目的。

　　潤滑油管路因為管路的通徑都較小，同時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。