为您的应用选择正确的阀门

工业界每年因选择阀门不正确而损失成百上千万美元。选择不正确的阀门会导致阀门失效，进而造成系统流体损失、所生产的产品不合格、因停工而产生一定费用、工作场所存在不安全隐患以及对环境造成破坏。

那么，如何可靠地为您的系统选择安装简便、工作安全可靠、维护费用和总体成本低的阀门呢？当准备选定或更换下一个阀门时，首先分析您的系统，并考虑如下几条简单原则来帮助您为系统选择阀门。

系统将输送哪种类型的流体？
选择阀门之前，应考虑系统将要输送的流体类型。这种流体是粘稠的还是稀薄的？是气体还是液体？是腐蚀性的还是惰性的？这些变量会影响系统部件和系统工作情况
。例如，流体粘度会影响系统流量和对阀门的要求。较粘稠的流体会降低系统流量和泄漏率。另一方面，压力高、质量轻的气体易于沿流动路径流动，但是同时也较难密封。

有些气体（比如氢气、甲烷）是易燃气体，存在很大的起火隐患，即使少量泄漏到大气中也可能造成灾难性后果。如果系统流体是有毒气体（比如砷化三氢、磷化氢），泄漏到大气中会造成更大的危害。像氯化氢、硫化氢等腐蚀性气体或液体甚至水蒸汽都可能会导致零部件产品损坏，并通过化学或物理侵蚀造成明显的材料损耗。

系统的工作条件是什么？
温度、压力等系统工作条件也是在选择阀门过程中需要重点考虑的因素。以高温或低温条件的材料选择为例，部件材料膨胀率的不同会导致流体泄漏。塑料部件会收缩并导致泄漏，也可能会吸收水分和其它系统介质，并且在低温下会变得很脆。在低温应用场合，弹性体也会变硬和破裂，同时，弹性体的热膨胀系数很高。另外，压差会影响密封性能。例如，同一系统在 1000 psig (68.9 bar) 压力下工作的泄漏率是在 100 psig (6.89 bar) 压力下的 10 倍。

阀门会用在条件苛刻的工作环境中吗
？
如果您需要能够在苛刻工作环境内可靠工作的阀门，应考虑选用已经获得这种使用条件认可或认证的阀门，并确保其符合现行的行业规范或标准。下面是一些应用场合及相应公认行业规范的例子。

1. 消防安全阀门—美国消防安全规范 API 607
2. 酸性气体阀门—NACE（美国腐蚀工程师协会）规范 MR0175
3. 热流体阀门—ANSI/FCI 70-2 防泄漏关断规范和 API 607 等消防标准
4. 氯气系统阀门—氯气学会手册 6《干燥氯气管道系统》

图 1 1 - 阀杆 2 - 阀帽 3 - PTFE 填料

将需要哪些具体的阀门设计特点？
分析完流体特性和工作条件后，还必须知道阀门的设计特点，这对于阀门性能的好坏至关重要。虽然阀门制造商无法控制您的系统设计参数（例如系统流体、工作条件），但是他们可以控制影响阀门性能的设计特点。

阀门的对大气密封方式是一个重要特点。阀门可以是填料封装的或无填料的。填料封装的阀门采用常规填料或“活动负载”填料。在常规填料密封阀中，一般都是一个 PTFE 填料筒紧密地套在阀杆上（图 1）。当拧紧填料螺母时，PTFE 向外顶紧阀帽，向内压紧阀杆，从而形成密封。

填料密封阀门的另一种设计是“活动负载”密封（图 2）。活动负载使填料承受恒定的压力，因此即使系统频繁发生压力或温度变化或者阀门频繁开关，填料也能保持防泄漏密封。设计良好的活动负载填料通过施加很小的压力实现密封，并且不会增大阀门操作所需的扭矩。因此，对于频繁开关的应用场合，活动负载还能够降低阀杆填料的磨损。最常用来实现活动负载的两种方法是弹性体 O 型圈密封和弹簧加载塑料填料。

图 2 1 - 填料螺母 2 - 弹簧 3 - 塑料填料

最简单的活动负载密封使用一个弹性体 O 型圈。弹性体的弹性提供活动负载。在弹簧加载法中，可能会使用塑料填料实现密封，不过，由于塑料不像弹性体那么有弹性，因此会使用一系列弹簧压盖提供活动负载。使用一个填料螺母压紧弹簧来保持填料上更为恒定的负载。

隔膜阀、波纹管阀等无填料阀提供静态的金属对金属密封。同样，也有一些阀门制造商可控制的因素能影响金属对金属密封的完整性。例如，表面加工的质量与阀门性能和密封完整性之间存在直接关系。举例来说，与粗糙表面相比，阀杆头与表面光滑的阀座配合时，这两个表面之间的间隙较小。

影响金属对金属密封完整性的另一个因素是材料之间的硬度差异。阀杆头必须使用比阀座硬的材料，使阀座能够略微变形以形成防泄漏密封。

阀门尺寸的确定
通常使用端接的公称尺寸描述阀的尺寸。不过，对于大多数流体系统，阀门允许的流量是一个更重要的指标。流量计算原理要求知道流动路径的

图 3

图 4

的某些方面，例如：

1. 孔口和流动路径的尺寸和形状
2. 管道或卡套管的内径
3. 流体特性，例如密度和温度
4. 入口与出口之间的压降。

不难理解，球阀（图 3）等的直通流动路径比更加曲折的同尺寸针阀（图 4）的流动路径允许更大的流量通过。不必进行复杂的计算，比较流量系数 (Cv) 就可以清楚地了解流量。Cv 考虑了阀门内所有流动限制的综合作用，给出了一个单一的通用参考指标。需要考虑的其它阀门设计特点包括执行方式（手动或自动）以及端接方法。经验表明，带整体端接的阀门可最大程度地减少潜在泄漏点，安装及维护工作也比较轻松。

您需要采用什么安装方法？
为应用场合选择了正确的阀门后，应考虑如何安装阀门，并寻找能够最大程度地提高阀门性能、减少维护问题的阀门特点。不恰当的安装会影响阀门的性能和可靠性。请考虑如下建议：

1. 使用面板安装、底部安装或专用支架安装阀门。请记住，在安装阀门时应保证其能承担系统膨胀等外部负荷，还应吸收阀门启动产生的扭矩，以确保应力不会被传递到端接、管路或卡套管。
2. 安装阀门时，应确保阀门由阀门安装座而不是卡套管或管道系统支撑。
3. 安装阀门时，应确保阀门易于看到、易于触及，并能够防止意外损坏或意外启动。
4. 安装阀门时，应确保流动方向为流动箭头方向。
5. 不要把阀门安装在可能成为踩踏物或挂钩的地方。