給化工人的一份手記-閥門種類和原理，看完你就懂了

閥門（valve）是流體輸送系統中的控制部件，具有截止、調節、導流、防止逆流、穩壓、分流或溢流泄壓等功能。

用於流體控制系統的閥門，從最簡單的截止閥到極為複雜的自控系統中所用的各種閥門，其品種和規格相當繁多。有的按用途分（如化工、石油、電站等）、有的按介質分（如水蒸汽、空氣閥等）、有的按材質分（如鑄鐵閥、鑄鋼閥、鍛鋼閥等）、有的按連接形式分（如內螺紋、法蘭閥等）、有的按溫度分（如低溫閥、高溫閥等）、有的按壓力分（如真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥等）。

目前國際、國內最常用的分類方法為既按原理、作用又按結構劃分。一般分閘閥、截止閥、節流閥、儀錶閥、柱塞閥、隔膜閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、止回閥、減壓閥安全閥、疏水閥、調節閥、底閥、過濾器、排污閥等。

下面我們就來依次學習一下常用閥門的種類和原理。

閘閥

閘閥也叫閘板閥, 是一種廣泛使用的閥門。閘閥是最常用的截斷閥之一，主要用來接通或截斷管路中的介質，不運用於調節介質流量。運用的壓力、溫度及直徑範圍很大，尤其運用於中、大直徑的管道。它的閉合原理是閘板密封面與閥座密封面高度光潔、平整一致, 相互貼合, 可阻止介質流過, 並依靠頂模、彈簧或閘板的模形, 來增強密封效果。它在管路中主要起切斷作用。

它的優點是：

流體阻力小, 啟閉省勁, 可以在介質雙向流動的情況下使用, 沒有方向性, 全開時密封面不易沖蝕, 結構長度短, 不僅適合做小閥門, 而且適合做大閥門。

截止閥

截止閥, 也叫截門, 是使用最廣泛的一種閥門, 它之所以廣受歡迎, 是由於開閉過程中密封面之間摩擦力小, 比較耐用, 開啟高度不大, 製造容易, 維修方便, 不僅適用於中低壓, 而且適用於高壓。

它的閉合原理是, 依靠閥杠壓力, 使閥瓣密封面與閥座密封面緊密貼合, 阻止介質流通。截止閥只許介質單向流動, 安裝時有方向性。它的結構長度大於閘閥, 同時流體阻力大, 長期運行時, 密封可靠性不強。

PS：閘閥和截止閥兩類閥門顏值較為類似，使用中容易混淆。下面我們來細數他們的不同之處。

【從外形結構上區別】：

下圖為一閘閥

下圖為一截止閥

【從原理上區別】：

截止閥是上升閥桿式，手輪跟著閥桿一起做旋轉和上升運動。閘閥是手輪旋轉，閥桿做上升運動。流量各不相同，閘閥要求全開或者全關，而截止閥則不需要。截止閥有規定進口和出口方向；閘閥沒有進出口方向要求。

【從流向上區別】：

截止閥是低進高出，從外觀看有明顯的管道不在一個水平線上。閘閥流道在同一個水平線上。閘閥的行程比截止閥的要大。

【從密封面上區別】：

截止閥的密封面是閥芯的一個小梯形側面，一旦閥芯脫落，相當於閥門關閉（如果壓差大，當然關不嚴，不過止逆效果還不錯），閘閥是靠閥芯閘板的側面來密封，密封效果不如截止閥，閥芯脫落也不會像截止閥那樣相當於閥門關閉。

【從安裝方式上區別】：

閘閥的流向，從兩方進入效果都一樣。

截止閥在安裝時有兩種方式，一種是介質可以從閥芯的下方進入，優點是當閥門關閉時盤根不受壓力，可以延長盤根的使用壽命，並可以在閥前管道承壓的情況下，進行更換盤根的工作；缺點是閥門的驅動轉矩較大，是上方流進的1倍左右，閥桿受的軸向力大，閥桿容易彎曲。所以此方式一般只適用於小口徑截止閥（DN50以下），DN200以上的截止閥都選用介質從上方流入的方式（電動截止閥一般是採用介質從上方進入的方式）。介質從上方進入方式的缺點正好與下方進入方式相反。

蝶閥

蝶閥也叫蝴蝶閥, 顧名思義, 它的關鍵性部件好似蝴蝶迎風, 自由迴旋 。蝶閥的閥瓣是圓盤, 圍繞閥座內的一個軸旋轉, 旋角的大小, 便是閥門的開閉度。

蝶閥具有輕巧的特點 , 比其他閥門要節省材料, 結構簡單, 開閉迅速, 切斷和節流都能用, 流體阻力小, 操作省力。蝶閥, 可以做成很大口徑。能夠使用蝶閥的地方, 最好不要使閘閥, 因為蝶閥比閘閥經濟, 而且調節性好。目前, 蝶閥在熱水管路得到廣泛的使用。

球閥

球閥的工作原理是靠旋轉閥戀來使閥門暢通或閉塞。球閥開關輕便, 體積小, 可以做成很大口徑, 密封可靠, 結構簡單, 維修方便, 密封面與球面常在閉合狀態, 不易被介質 沖蝕, 在各行業得到廣泛的應用。

旋塞閥

旋塞閥是依靠旋塞體繞閥體中心線旋轉, 以達到開啟與關閉的目的。它的作用是切斷、分田和改變介質流向。結構簡單, 外形尺寸小, 操作時只須旋轉90度, 流體阻力也不大。 其缺點是開關費力 , 密封面容易磨損, 高溫時容易卡住, 不適宜於調節流量。

旋塞閥 , 也叫旋塞、考克、轉心門。它的種類很多, 有直通式、 三通式和四通式。旋塞閥最適於作為切斷和接通介質以及分流適用，但是依據適用的性質和密封面的耐沖蝕性，有時也可用於節流。

止回閥

止回閥是依靠流體本身的力量自動啟閉的閥門,它的作用是阻止介質倒流。它的名稱很多,如逆止閥、單向閥、單流門等。按結構可分兩類。

升降式:閥瓣沿著閥體垂 直中心線移動。這類止回閥有兩種:一種是卧式,裝於水平管道,閥體外形與截止閥相似,另一種是立式,裝於垂直管道。

旋啟式:閥瓣圍繞座外的銷軸旋轉,這類閥門有單瓣、雙瓣和多瓣之分,但原理是相同的。

減壓閥

減壓閥是通過調節，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，並依靠介質本身的能量，使出口壓力自動保持穩定的閥門。從流體力學的觀點看，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節流元件，即通過改變節流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的。然後依靠控制與調節系統的調節，使閥後壓力的波動與彈簧力相平衡，使閥後壓力在一定的誤差範圍內保持恆定。

減壓閥主要控制主閥的固定出口壓力，主閥出口壓力不因進口壓力變化而改變，並不因主閥出口流量的變化而改變其出口壓力。適用於工業給水、消防供水及生活用水管網系統。

節流閥

流閥是通過改變節流截面或節流長度以控制流體流量的閥門。將節流閥和單向閥並聯則可組合成單向節流閥。節流閥和單向節流閥是簡易的流量控制閥，在定量泵液壓系統中，節流閥和溢流閥配合，可組成三種節流調速系統，即進油路節流調速系統、回油路節流調速系統和旁路節流調速系統。節流閥沒有流量負反饋功能，不能補償由負載變化所造成的速度不穩定，一般僅用於負載變化不大或對速度穩定性要求不高的場合。

由於節流閥的流量不僅取決於節流口面積的大小，還與節流口前後的壓差有關，閥的剛度小，故只適用於執行元件負載變化很小且速度穩定性要求不高的場合。

對於執行元件負載變化大及對速度穩定性要求高的節流調速系統，必須對節流閥進行壓力補償來保持節流閥前後壓差不變，從而達到流量穩定。

安全閥

安全閥是啟閉件受外力作用下處於常閉狀態，當設備或管道內的介質壓力升高超過規定值時，通過向系統外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規定數值的特殊閥門。安全閥屬於自動閥類，主要用於鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。注安全閥必須經過壓力試驗才能使用。

安全閥是閥門家族比較特殊的一個分支，它的特殊性是因為不同於其它閥門僅僅起到開關的作用，更重要的是起到保護設備的安全。安全閥一般按結構形式分為彈簧式安全閥和槓桿式安全閥、脈衝式安全閥，其中彈簧式安全閥應用最為普遍;按連接方式分為螺紋安全閥和法蘭安全閥。安全閥口徑一般都不大，常用的都在DN15mm-DN80mm之間，超過150mm一般都稱為大口徑安全閥。

調節閥

調節閥又名控制閥，在工業自動化過程式控制制領域中，通過接受調節控制單元輸出的控制信號，藉助動力操作去改變介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數的最終控制元件。一般由執行機構和閥門組成。如果按行程特點，調節閥可分為直行程和角行程；按其所配執行機構使用的動力，可以分為氣動調節閥、電動調節閥、液動調節閥三種；按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調節閥適用於空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質、泥漿、油品等介質。英文名：control valve，位號通常FV開頭。調節閥常用分類：氣動調節閥，電動調節閥，液動調節閥，自力式調節閥。

下面我們來詳細分析一起閥門斷裂造成重大泄漏的事故案例

X年X日，某石油公司某油庫閥門斷裂損失汽油1560多噸，因地處戈壁灘，泄漏油品全部滲入地下。

（一）基本情況

油庫與石油化工廠相距2. 9km，中間以兩條D/V200埋設地下的管線相連，穿越兩條公路。公路兩端分別設有平地蓋板式閥門井一個。1981年12月9日，油庫同煉油廠簽訂了輸油手續，以煉油廠油罐計量為準交接。負責輸油的倉儲股長從油泵房抽了兩名青工巡視管線，布置兩名電話員看電話；計量班長布置了計量工作。9：00時至19：00時分兩班作業。第一班9：00時至15：00時。12：00時開始輸油（油溫為-4.7℃），油罐進油前的油高277mm，13: 45時液位高607mm，升高330mm; 14：40時液位高1204mm，升高597mm。15: 00時第二班接班，15：50時液位高1626mm，升高422mm，16: 45時液位高1964mm，升高338mm。進油速度從15: 00時以後開始下降。油庫領導聽到輸油不正常的情況反映後，指示倉儲股長檢查，股長說「知道了」，實際沒有檢查。後為私事離開崗位，直到23：00才回來。10日15: 00股長和一名計量員到煉油廠測量，發現了問題，這時才安排2名青工巡查管線。當巡查到距油庫500m處第二條公路時，發現閥門井內的閥門斷裂了3cm，油從這裡跑出滲入地下。

（二）原因教訓分析（主要從閥門質量與選型方面分析）

這是一起屬於閥門斷裂機械事故（屬技術事故），實質來講是一次嚴重責任事故。其主要教訓：

1．閥門質量差

出事閥門的閥門體，4條加強筋中有3處裂縫，均垂直於拉力方向。鑄鐵閥門，按國家技術標準規定，應能承受337t破壞拉力，閥門螺栓(M2012)應能承受229t破壞拉力，管線(Φ219)應能承受201t破壞拉力。即在破壞拉力作用下，首先拉斷的應該是鋼管，其次是12隻螺栓，再次是閥門。經對這批閥門抗拉強度試驗（一組三根試棒），分別為8.0、8.5、8.5 kg/cm2，小於國家規定的20kg/cm2的8.3倍。經取樣化驗分析，硫、碳含量超過規定，硅、錳含量小於規定，致使抗拉強度降低。

事故後，油庫經對70隻DN200閥門檢查，其中有12隻閥門體的加強筋都有裂紋；油泵房38隻閥門中有8隻閥門體有裂縫；庫外輸油管線的8隻閥門中有5隻閥體加強筋存在裂紋。閥門質量差是這次事故的主要原因。

2．設計問題

總的來說設計上沒有多大問題。但從管理角度出發，設計亦應從中吸取一些有益教訓。如油庫外埋設在地下管線，設計覆土深度為8. 5m，未考慮低洼不平因素。工程竣工後，有的地段覆土深度不足8. 5m。油罐進出油閥門和閥門井內的閥門應為鑄鋼中高壓閥門，實際設計的均為鑄鐵低壓閥門。閥門井是平地蓋板式，沒有檢查室和踏步，實際作業時難以檢查閥門情況；在閥門井內，如能採取一些補償措施，就是閥門質量差，也不一定斷裂；就是斷裂，也不致斷裂3cm寬的裂縫。

最後給大家附上CAD各種閥門圖示：

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