淺談供熱工程常用閥門的選用

姚 峰

（中國(guó)昆侖工程有限公司，北京 100037）

0 引言

閥門是流體輸送系統(tǒng)中的關(guān)鍵控制部位，供熱工程中介質(zhì)控制、導(dǎo)流、關(guān)斷等問(wèn)題都取決于閥門部位的控制。閥門的作用主要有兩個(gè)：作為主要設(shè)備起到關(guān)斷作用；作為輔助設(shè)備起到輔助工作的作用。

1 供熱工程常用閥門的分類及用途

供熱系統(tǒng)常用的閥門類型有很多，如平衡閥、自立式平衡閥、閘閥、球閥、蝶閥、安全閥、截止閥、止回閥、調(diào)節(jié)閥等。它們具有不同的特性，在供熱工程中起到不同的作用。下面將就這些閥門的分類及用途進(jìn)行具體分析。

（1）平衡閥。

平衡閥是在調(diào)節(jié)閥的基礎(chǔ)上對(duì)其流道模式加以改進(jìn)，增強(qiáng)了調(diào)節(jié)閥的功能性，所以又被稱作改進(jìn)式調(diào)節(jié)閥或加強(qiáng)版的調(diào)節(jié)閥。平衡閥的主要改進(jìn)體現(xiàn)在流道模式和閥座材料這兩部分：流道采用的是直流式，可以應(yīng)用于容量較大的供熱工程；閥座材料采用的是聚四氟乙烯。改進(jìn)后的平衡閥具有阻力小的特點(diǎn)，應(yīng)用于容量大的供熱工程時(shí)密封性更好，還具有截止功能。用于供熱系統(tǒng)中的熱力站二次網(wǎng)時(shí)，平衡閥具有優(yōu)異的流量調(diào)節(jié)功能，正是由于其對(duì)于介質(zhì)的控制力加強(qiáng)，所以平衡閥可以應(yīng)用于更多的變流量系統(tǒng)中。需要注意的是，平衡閥在安裝的時(shí)候需要注意其方向性，應(yīng)根據(jù)工程的具體需求來(lái)決定是垂直安裝還是水平安裝。

（2）自力式平衡閥。

自力式平衡閥在閥門內(nèi)安裝了一個(gè)由彈簧和橡膠膜組成的結(jié)構(gòu)，并且將閥桿與這個(gè)結(jié)構(gòu)相連接。自力式平衡閥其實(shí)是加強(qiáng)版的平衡閥，特點(diǎn)在于它再度加強(qiáng)了對(duì)于介質(zhì)流量的控制，一般用于流量比較大的供熱工程。當(dāng)流量加大時(shí)，其對(duì)平衡閥的沖擊會(huì)形成一個(gè)不平衡的力，這個(gè)力會(huì)導(dǎo)致閥瓣向關(guān)閉的方向逐漸移動(dòng)。介質(zhì)流量沖擊的力越大，閥瓣向關(guān)閉方向移動(dòng)的位置也就越多。閥瓣向關(guān)閉方向逐漸移動(dòng)的過(guò)程就是減少過(guò)流面積的過(guò)程，一般情況下，閥門內(nèi)部會(huì)設(shè)置一個(gè)固定值，這個(gè)固定值就是閥瓣向關(guān)閉方向移動(dòng)的最大位置。所以，無(wú)論供熱工程中的流量有多大，自力式閥門最多能通過(guò)的流量是固定的。設(shè)置自立式平衡閥的目的就是為了控制供熱工程中的流量，自動(dòng)消除水力失衡的問(wèn)題。自力式平衡閥也是具有方向性的，在安裝時(shí)一定要注意，不要將方向安裝反。

（3）閘閥。

設(shè)置平衡閥和自力式平衡法的目的是為了控制供熱工程中的介質(zhì)流量，常被用在介質(zhì)流量比較大的供熱工程中。但是，供熱工程中最常見(jiàn)的閥門卻是閘閥。閘閥又名閘板閥、閘門閥，其設(shè)置原理是通過(guò)閘板和閘座高度一致，并且將閘板和閘做光滑的表面緊密相連，加工成一個(gè)緊密貼合著的嚴(yán)密的密封副版。通過(guò)閘閥上的閘桿上提、下壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的開放和攔截。所以閘閥在工作過(guò)程中起到關(guān)斷的作用。

閘閥的優(yōu)點(diǎn)有很多，在供熱工程中介質(zhì)流量在閘門處遇到的阻力較小，所以全開時(shí)也可以保證密封面不會(huì)受到介質(zhì)的沖蝕。而且閘閥可以在供熱工程介質(zhì)雙向流動(dòng)的情況下正常使用。在安裝過(guò)程中，閘閥是不分方向性的，所以比較適合新手使用。閘閥的材料比較結(jié)實(shí)耐用，不容易壞，不僅可以在介質(zhì)流量比較小的供熱工程中使用，在介質(zhì)流量大的供熱工程中也一樣可以使用。可以看出，閘閥是性價(jià)比較高、性能最好的一款常用閥門，所以在供熱工程中使用的較多。

以閥桿的不同形式作為劃分依據(jù)，閘閥可以分為明桿和暗桿兩種；按照閘板構(gòu)造的不同則可以分為平形式和楔式兩種，楔式要比平行式更為常用。平形式和楔式兩者之中還可以進(jìn)一步分為單閘門和雙閘門兩種形式。供熱工程中比較常用的是明桿楔式單閘板閘閥和暗桿楔式單閘板閘閥，前者多安裝在熱力站內(nèi)一次側(cè)，后者則普遍裝在熱力站內(nèi)二次側(cè)。通常安裝在主設(shè)備旁邊，起到檢修功能，工程師需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇是否使用閘閥作為供熱工程的控制關(guān)鍵。

閘閥也有缺點(diǎn)，例如，閘閥的高度較大，所以如果供熱工程的空間條件不允許的話，不能使用閘閥；閘閥開啟和關(guān)閉所需的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，工程師要對(duì)供熱系統(tǒng)的工作時(shí)間進(jìn)行判斷，如果是需要緊急控制的供熱工程也不大適合使用閘閥；由于閘閥是將閘座和閘板做成了一個(gè)緊密相連的整體，所以相對(duì)于其他閥門來(lái)說(shuō)，閘閥是比較笨重的，而且修理過(guò)程比較麻煩、耗時(shí)較長(zhǎng)，難度系數(shù)也較大。如果是大口徑閘閥的話，單單憑人工手動(dòng)操作是比較困難的，所以一般都是半自動(dòng)或者全自動(dòng)操作控制。

在安裝閘閥的時(shí)候需要注意的是，不要將手輪安裝在平行線以下，否則介質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間的沖擊和腐蝕會(huì)將閥桿腐蝕殆盡。

（4）球閥。

球閥因?yàn)殚y芯是一個(gè)有通腔的球體而得名，是一種新型的、正在逐漸被廣泛應(yīng)用的閥門類型。這個(gè)球體連接的是閥門的閥桿，通過(guò)搖動(dòng)閥桿閥桿控制閥芯做90°的旋轉(zhuǎn)，這時(shí)閥門呈現(xiàn)開啟或者閉塞狀態(tài)，進(jìn)而控制供熱工程中的介質(zhì)流動(dòng)。其實(shí)，球閥和閘閥的作用相同，但還具有閘閥所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如體積小、好操作等，這也是球閥在供熱工程中被熱衷于應(yīng)用的主要原因。球閥在石化等新型能源行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。

目前球閥主要有兩種形態(tài)：一種是浮動(dòng)球式，另一種是固定球式。球閥一般應(yīng)用在供熱工程的關(guān)鍵位置，如供熱工程內(nèi)重要的分支點(diǎn)、熱力站的接入口等應(yīng)用的都是進(jìn)口球閥。進(jìn)口球閥和國(guó)產(chǎn)球閥在供熱工程中應(yīng)用的數(shù)量都比較多，進(jìn)口球閥的故障概率要小一些。從球閥的結(jié)構(gòu)來(lái)看，進(jìn)口球閥和國(guó)產(chǎn)球閥還是有著很大的區(qū)別：國(guó)產(chǎn)球閥的閥體一般是兩塊式、三塊式；而進(jìn)口球閥一般都是焊接的一體式。

（5）蝶閥。

蝶閥是供熱工程閥門類型中種類最多的一種閥門，其閥瓣呈現(xiàn)圓盤狀，閥瓣上連接著閥桿，操作人員通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥桿使閥座呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制供熱工程中介質(zhì)的流通和阻斷。蝶閥是可以通過(guò)閥座的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制介質(zhì)的流量。與上面幾種閥門相比，蝶閥的操作最為簡(jiǎn)單，但是當(dāng)閥座呈現(xiàn)全開狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)的沖擊和腐蝕經(jīng)常會(huì)影響到閥座。

常見(jiàn)的密封蝶閥有兩種。一種是三偏心金屬密封蝶閥。三偏心其實(shí)指的就是閥門中的閥軸、閥板在閥門中產(chǎn)生位置偏移。一般情況下每個(gè)閥門都是只有一個(gè)偏心的，也就是中心線和密封面的中心線產(chǎn)生偏離。然而更高性能的閥門會(huì)有兩個(gè)偏心，也就是再加上閥軸中心線和閥門中心線偏離，造成兩個(gè)偏心現(xiàn)象。在閥板開至20°甚至更大角度之后，密封線之間相互脫離，從而減少閥門中的摩擦。在雙偏心的基礎(chǔ)上再加上斜錐偏心，形成三偏心現(xiàn)象。這樣一來(lái)，閥門在90°左右的時(shí)候就可以實(shí)現(xiàn)密封線之間相互脫離，最大限度地減少閥門工作時(shí)的摩擦，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)用最小的扭炬角度實(shí)現(xiàn)科學(xué)、快速的關(guān)斷。另外一種是橡膠軟密封蝶閥，其蝶板制造的材料一般會(huì)選擇電鍍球墨鑄鐵，密封圈會(huì)選擇橡膠材料。制作密封材料的原料不同，其性能也有差別，常見(jiàn)的密封材料有丁腈橡膠、乙丙橡膠、耐熱乙丙橡膠，不同的密封材料對(duì)應(yīng)著不同的溫度。橡膠軟密封蝶閥體型小巧、輕便，在安裝過(guò)程中也不用分辨方向，是一款比較容易上手的蝶閥類型。

2 閥門的選用條件

2.1 閘閥的選用條件

閘閥一般分為平板閘閥和楔式閘閥兩種，在不同的客觀環(huán)境中要應(yīng)用不同的閘閥，比如在容易結(jié)交的介質(zhì)中就不能采用平板閘閥，平板閘閥應(yīng)該使用在開關(guān)次數(shù)比較頻繁的位置上。而楔式閘閥則不能應(yīng)用于調(diào)節(jié)和節(jié)流的位置，比較適宜應(yīng)用在對(duì)性能要求比較高但是對(duì)外形要求較低的位置。楔式閘閥對(duì)于工程密封性的要求比較高，這一點(diǎn)在安裝時(shí)需要格外注意。

2.2 截止閥的選用條件

楔式閘閥不能應(yīng)用于節(jié)流，如果供熱工程中需要應(yīng)用到有截流功能的閘閥，就要選取專門的截止閥了。因?yàn)榻刂归y的功能性較強(qiáng)，可以應(yīng)用的位置比較多，所以選用條件沒(méi)有那么苛刻，任何中壓、低壓、高壓的環(huán)境都可以選用截止閥。截止閥的制造工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，所采用的材料是比較耐用的材料，所以在使用過(guò)程中一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。即使截止閥出現(xiàn)了問(wèn)題，維修環(huán)節(jié)也不復(fù)雜，所以它的這些優(yōu)點(diǎn)就決定了截止閥在供熱工程中可以作為單獨(dú)的一項(xiàng)閥門類型來(lái)考慮和使用。

由于截止閥具有方向性，而且僅具有單一的方向性，所以在安裝過(guò)程中需要格外注意。同時(shí)，使用截止閥部門應(yīng)當(dāng)組織定期的檢修和更換，因?yàn)殚L(zhǎng)期使用之后，其密封性會(huì)逐漸降低。

3 結(jié)束語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，閥門的應(yīng)用還是要取決于現(xiàn)實(shí)環(huán)境和客觀條件。閥門是為供熱工程服務(wù)和工作的，是截?cái)嗪烷_放介質(zhì)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。選用什么類型、規(guī)格的閥門，要綜合考慮到介質(zhì)的種類、流量的大小以及工程需求等，同時(shí)還要保證閥門在供熱工程中的安全性。