阀门的种类与选择

阀门的种类与选择

侯海飞

江苏宏源建筑设计有限公司无锡分公司   214000

一、概述

阀体的种类非常多，根据结构、用途、材质和工作条件的不同可以分为很多种类。常见的阀体有球阀、蝶阀、闸阀、截止阀、调节阀等。它们各具特点，在不同的应用场合中有不同的作用。

阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门（201、304、316等），铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门，非标订制阀门等。

阀门的控制可采用多种传动方式， 如手动、电动、液动、气动、涡轮、电磁动、电磁液动、电液动、气液动、正齿轮、伞齿轮驱动等；可以在压力、温度或其它形式传感信号的作用下， 按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭，阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动， 从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。

二、按阀体材质分类及应用范围

1．灰铸铁

灰铸铁阀以其价格低廉、适用范围广而应用在工业的各个领域。它们通常用在水、蒸汽、油和气体为介质的情况下，并广泛地应用于化工、印染、油化、纺织和许多其它对铁污染影响少或没有影响到的工业产品上。 适用于工作温度在–15～200℃之间，公称压力PN≤1.6MPa的低压阀门。

2．球墨铸铁

球墨铸铁是铸铁的一种，这种铸铁，团状或球状石墨取代了灰铸铁中的片状石墨。这种金属内部结构的改变使它的机械性能比普通的灰铸铁要好，而且不损伤其它性能。所以，用球墨铸铁制造的阀门比那些用灰铸铁制造的阀门使用压力更高。适用于工作温度在–30～350℃之间，公称压力PN≤4.0MPa的中低压阀门。 适用介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品等。

3．碳素钢或不锈钢

起初发展铸钢是为适应那些超出铸铁阀和青铜阀能力的生产需要。但由于碳钢阀和总的使用性能好，并对由热膨胀、冲击载荷和管线变形而产生应力的抵抗强度大，就使它的使用范围扩大，通常包括了用铸铁阀和青铜阀门的工况条件。 适用于工作温度在–29～425℃之间的中高压阀门。其中16Mn、30Mn作温度为–40～400℃之间，常用来替代ASTM A105。适用介质为饱和蒸汽和过热蒸汽。高温和低温油品、液化气体、压缩空气、水、天燃气等。不锈钢阀在碳素钢的基础进行材质升级，抗腐蚀性能更强，压损更小。

三、按驱动方式分类及应用范围

1．手动阀（闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、调节阀、平衡阀）

设置手动阀的目的有两个：一是系统初调节使用；二是为了维护管理的使用。特别是系统

2．电磁阀

电磁阀执行器一般用于驱动截止阀。特点是结构简单、可靠，易于控制，操作电源可以是交流电源，也可以是直流电源。它只能作为双位式控制，即开/关。

3．电动阀

一般可以分为部分回转、多回转、直行程三种驱动方式，产生上下直线运动或旋转角行程，可进行连续调节。一般用于驱动直行程调节阀或角行程的V、W型球阀。

4．气动阀、自力阀

气动阀通过压缩空气推动波纹薄膜及推杆，带动调节阀运动。以两位调节为主，操作简单；也可进行不精确的连续调节。

三、按安装部位分类

1．户端阀

户端阀通常管径较小，一般≤DN32，分为户端锁闭阀和户端调节平衡阀。阀门的选择根据供热计量方式和要求选用。

按供热面积收取供热费用的模式，一般都是采用户端锁闭阀，该阀只有开闭功能，运行依靠供热管网的质调和量调达到户内温度的控制，我司的电动锁闭阀具有数据上传功能，可在智慧控制平台记录阀体动作情况。

采用热计量收费模式时，户内室温要求能够根据业主要求进行流量控制，此时对阀门的调节性能较为严格，户端阀采用的是V型球阀，在功能上，可以根据角度传感器实现阀体角度控制，进而实现阀门开度调节，调节精度1%。其与智能电动通断阀在通讯方式、安装方式、设备功能上有很多相同之处，但是根据室温的调控策略不同，智能电动通断阀主要实现阀门开和关，智能电动调节阀可以实现阀门定位到一定的开度，调控依据均可以依据室温、回水温度或手动调节，可以通过采集器进行数据采集上传至系统平台。电池型智能电动调节阀是一款物联网调节阀，具备NB-Iot传输功能，可以直接将阀门开度等数据上传至系统平台，实现远程阀门开度调控，通过电池供电可以满足快速安装的需要，低功耗设计满足设备长寿命使用要求。

2．单元阀和换热站控制阀

一网、二网设计阶段因条件限制，无法保证热负荷准确性，多采用面积法或指标体积法估算负荷，造成所选管径较大。且根据规范要求，各并联环路水力不平衡率≤15即满足要求，且水力计算软件的匮乏等因素，导致一网、二网的水力平衡交叉。加上调节阀都采用手动阀，造成一网、二网的平衡调节难度大。单元阀门可根据回水温度一致法，统一设定回水温度，根据温度自动调节阀体开度，大大节省人力，且能实现二网的统一平衡。水力平衡的最终体现是各个并联管段的供回水温度一致。本阀体根据结果进行反向调整。

电动平衡调节阀采用 NB-IoT 窄带物联网技术，直接接入运营商网络。电动平衡调 节阀通过阀体集成的温度传感器测量回水温度，结合通过室温采集器采集到的居民住宅的室温，经 过系统平台嵌套的人工智能软件统一计算后，电动平衡调节阀接收指令并调整阀门开度，达到供热 系统各分支管网平衡、均匀供暖、降低水力失调的目的。整体提高热网运行水平，满足末端用户的 用热需求，提高居民满意度，并达到节能的效果。

四、阀体特性曲线及选用原则

1．阀门特性曲线

调节类阀门特性曲线分为直线特性、等百分比特性、快开特性和抛物线特性。曲线以相对开度和流量为坐标，最终以正特系统实现线性控制为目标。

当阀权度=1时，调节阀的工作特性曲线与理想特性曲线一致，系统调节阀门的选择应是直线特性阀门。但实际工作中，大部分情况下阀权度＜1，将导致调节阀的实际工作特性曲线发行畸变，结果是直线特性偏向快开特性、等百分比特性偏行直线特性。工作特性曲线与理想特性曲线的偏离程度，与阀权度的大小密切相关。

阀门调节对象的不同，也会对系统的调节特性产生影响，例如，板式换热器和表冷器的特性曲线本身就是快开特性，如过阀体选用直线特性和快开特性的，则会造成系统的调控为快开特性，不能实现很好的线性调节。等百分比特性曲线的阀门+快开特性曲线的调控对象耦合成近线性的调控系统，以实现开度和流量的配合。

2.阀门选用原则

供暖给系统中的阀门，宜按如下原则选取：

关闭用：高压蒸汽系统用截止阀；低压蒸汽和热水系统用闸阀或球阀。

调节用：截止阀、对夹式蝶阀或调节阀。

放水用：旋塞阀或闸阀。

五、总结

闸阀、截止阀基本上不具备调节能力，因此它们大多用于只需要开/关的场所。在系统中基本上处于常开状态，只是系统检修需要时关闭。结构形式上，截止阀的密封性优于闸阀，单截止阀尺寸也大于闸阀，因此通常大管径上采用闸阀，小观景采用截止阀。

蝶阀和球阀具有一定的调节能力，蝶阀安装尺寸小，启闭快，严密性不如其他阀体。球阀阻力小、密封性好，以降低系统水阻力，选用球阀，为了平衡水力和调节流量可采用V型、W型球阀。

调节阀具有良好的调节特性，对于需要流量调节的系统，采用它比较合理。