阀门类型和阀门功能

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工业阀门 101：阀门的基本功能和类型

小口径流体系统在保障全球工业企业高效生产运行方面发挥着重要作用，而阀门在这些系统的功能实现中扮演着关键角色。

控制流量的阀门种类繁多，且控制方式各异。因此，流体系统操作人员必须了解现有的阀门类型以及不同阀门的功能，以确保为各自的应用场景选择合适的阀门。

要选择合适的阀门，流体系统设计师和操作员需要考虑以下问题：“是否需要停止和启动流体流动？是否需要控制流向？是否需要调节流量？是否需要保护系统免受过压影响？”这些问题的答案将决定需要哪种类型的阀门。在此基础上，设计师或操作员可以进一步考虑更详细的阀门选型因素，以确保所选阀门在尺寸、材质和性能标准方面都符合其应用需求（本文末尾对此有更多介绍）。

在本博文中，我们将探讨正确选择阀门的起点：了解工业流体系统中使用的不同类型的阀门，以便您找到应用所需的阀门功能。

了解阀门功能基础知识

什么是阀门？阀门是一种用来控制液体或气体流动（即连续、稳定的运动）的部件，以使其符合流体系统的理想工作条件。这可以通过停止、调节或改变流体的流向来实现。当液体或气体流动时，它会从压力较高的地方流向压力较低的地方。通常，流量通过流量计进行测量，并以单位时间内的距离或体积比来记录（例如，米每秒、加仑每天、升每分钟等）。

阀门如何工作？阀门允许流体通过，其流量取决于多种因素，包括阀门端部连接的直径以及阀门的流道。为了帮助理解阀门控制流量的能力，制造商通常会在提供阀门的同时，附上流量系数，即 C_v。C_v 值越高意味着流量越大，但 C_v 值高并不一定有利。这取决于阀门类型和应用，一些阀门的 C_v 可能接近零。您可以使用我们的 C_v 计算器，根据系统中的压力、流量、温度和介质来确定阀门所需的 C_v。

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阀门如何分类？

在工业流体系统中，您需要了解五种主要的阀门功能：开关控制、流量调节、流向控制、超压保护和过流控制。每种类型都有一个行业通用符号，常见于管道和仪表流程图 (P&ID) 中。了解阀门的分类方式及其相应的符号是很有用的，这样您就能快速将 P&ID 中的阀门符号与所代表的阀门类型的功能联系起来。

开关控制。这是基本的阀门功能类型。开关控制阀用于启动或停止流体的流动。尽管阀门的功能本质较为基础，但可供选择的开关控制阀类型却有很多种。举例包括：
- 球阀：球阀通过手柄旋转阀内的球体来阻断或允许流体通过阀门，从而实现可靠的截止功能。
- 旋塞阀：旋塞阀的工作原理与之类似，只是没有球体。它通过手柄旋转阀内的旋塞来阻断或允许流体流动。
- 波纹管阀：波纹管阀的特点是带有一个较高的圆柱形阀杆，其上装有可伸缩的波纹管。当旋转手柄时，会将执行器压在波纹管上，从而将流量精确控制在特定水平。
- 隔膜阀：隔膜阀的工作原理与波纹管阀类似，但它不是通过执行器压缩阀杆上的波纹管来限流，而是通过执行器向下按压一个柔性隔膜来实现限流。
开关控制阀在维护流体系统的安全性方面发挥着关键作用。许多流体处理过程是在高压、高温环境下进行的，而且有些流体可能具有危险性，因此阻止泄漏以避免对操作人员造成风险至关重要。在发生泄漏时，安全地关闭阀门可以帮助操作人员迅速切断流体的流动。在 P&ID 中，您可以通过领结形状识别出开关控制阀符号（或球阀符号）。
流量调节。这类阀门有助于调节系统内的流量，其功能范围从简单的流量调节到精细的计量。针阀常用于控制或节流流量。这些阀门通过旋转手柄来精确控制阀杆内的执行器，该执行器末端为一个针尖，当针尖下降时，会阻断通过阀门的流量。

与波纹管阀或隔膜阀类似，必要时针阀也可实现开关功能，但它们主要用于控制流量。这些流量大小由孔口尺寸、阀杆类型和阀杆位置决定。如您所见，P&ID 中的流量调节阀符号（或针阀符号）与开关控制阀符号相似，但多了一个向下的三角形，用以表示该阀门具备流量调节功能。
流向控制。此类阀门的功能是确保流体按预期方向流动，并且这类阀门能够改变系统内流体的流向。单向阀和多通球阀通常用于流向控制。单向阀可防止回流，确保流体仅沿一个方向持续流动。多通球阀与其他球阀一样可实现开关功能，但它能让操作人员根据手柄的转动方向，引导流体流向不同的方向。

重要的是，虽然流向控制阀在改变流向时能提供开关功能，但它们不能调节流量。在 P&ID 中，您可以寻找在两条线之间有一个向下倾斜箭头的图标，以识别流向控制阀符号（或单向阀符号）。
超压保护。此阀门功能可防止系统压力超过规定限值。卸荷阀和爆破片是这里很常用的阀门类型。在任何承压运行的系统中，泄压装置都非常重要，它们是抵御可能导致爆炸的超压情况的最后一道防线。卸荷阀可校准为在预设压力水平下自动开启，或随压力升高逐渐开启。排气阀和吹扫阀也可用于排放、泄放或排空流体，以确保流体系统能够安全维护或运行。

若发生超压情况，超压保护阀有助于保护工厂安全，同时让生产得以继续。在 P&ID 中，可寻找带有两个相交三角形且上方有类似天线结构的符号，来识别超压保护阀符号（或安全阀符号等）。
过流控制。过流控制阀在系统安全方面也能发挥作用。当流经阀门的流量增加到预设值时，过流控制阀将会启动，从而有助于控制系统介质的无控泄漏。若下游出现过流情况，阀门的提动头会迅速移动到触发位置或完全向前的位置，阻止大部分系统介质的无控泄漏，尽可能地减少流体逸出。当压力平衡时，过流控制阀会复位。

过流控制阀无需复杂的旁路机构，同时还能减少维护时间。在 P&ID 中，过流控制阀的符号是这样的：一个矩形，一侧有收缩部分，中间有一个圆形。