空分裝置中常用閥門安裝方向的討論

張行東，楊少越

（中國空分工程有限公司，浙江 杭州 310051）

空分裝置中使用的閥門種類和規(guī)格繁多，一套大型的空分裝置可能需要上千只各式各樣的閥門。為了能夠完全實(shí)現(xiàn)閥門需要的設(shè)計(jì)功能，除正確地進(jìn)行閥門選型和生產(chǎn)外，閥門現(xiàn)場(chǎng)的正確安裝也至關(guān)重要。許多閥門都具有方向性，例如空分裝置最常用的截止閥、閘閥、蝶閥和止回閥等，如果裝倒裝反，就會(huì)影響閥門的使用效果與壽命，或者根本不起作用，甚至?xí)斐晌ｋU(xiǎn)。一般閥門在閥體上有方向標(biāo)志，雙向密封閥門閥體上的箭頭方向一般是指主密封方向，如果沒有，應(yīng)根據(jù)閥門的工作原理，正確識(shí)別。以下將根據(jù)空分裝置中具體的工藝要求和閥門的工作原理和結(jié)構(gòu)，結(jié)合閥門介質(zhì)的流向和關(guān)閉壓差的方向，針對(duì)最常用閥門的安裝方向要求進(jìn)行分析和討論。

1 閥門結(jié)構(gòu)對(duì)安裝方向要求

1.1 截止閥

截止閥是閥瓣沿閥座中心線移動(dòng)的閥門，其啟閉件是塞形的閥瓣，截止閥在管路中主要作切斷用。由于在開閉過程中密封面的摩擦力比閘閥小，耐磨、開啟高度小，通常只有公稱直徑的1/4～1/3，并且一般只有一對(duì)密封面，制造工藝相對(duì)簡單，便于維修，所以應(yīng)用比較廣泛。由于截止閥的閥腔左右不對(duì)稱，流體要讓其由下而上通過閥口，這樣流體阻力小，因介質(zhì)壓力向上，開啟省力，關(guān)閉后介質(zhì)不壓填料，便于檢修。這就是絕大多數(shù)截止閥需要正裝的道理。閥門閥體外部標(biāo)識(shí)的箭頭方向就是此正裝方向。但是有些使用位置需根據(jù)實(shí)際的工藝使用要求進(jìn)行具體分析確定。

1.2 閘閥

閘閥也是一種廣泛使用的閥門。閘閥是手輪旋轉(zhuǎn)，閘板沿通路中心線的垂直方向移動(dòng)的閥門，閘閥只能作全開和全關(guān)，不能作調(diào)節(jié)和節(jié)流。閘板有兩個(gè)密封面，當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)，密封面有兩種密封形式，一種是只依靠介質(zhì)的壓力來密封，即依靠介質(zhì)壓力將閘板的密封面壓向另一側(cè)的閥座來保證密封面的密封。大部分閘閥采用強(qiáng)制密封形式，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，需要依靠外力強(qiáng)行將閘板壓向閥座，以保證密封面的密封性。閘閥基本都是左右完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)，閘板垂直于介質(zhì)的流向，介質(zhì)從兩側(cè)進(jìn)出效果完全一樣，因此，安裝時(shí)可以不考慮方向問題。

1.3 蝶閥

蝶閥的閥瓣是圓盤，圍繞閥座內(nèi)的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，旋角的大小便是閥門的開閉度。蝶閥和蝶桿本身沒有自鎖能力，為了蝶板的定位，要在閥桿上加裝蝸輪減速器。采用蝸輪減速器，不僅可以使蝶板具有自鎖能力，使蝶板停止在任意位置上，還能改善閥門的操作性能。蝶閥具有輕巧的特點(diǎn)，比其他閥門要節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)簡單，開閉迅速，切斷和節(jié)流都能用，流體阻力小，操作省力。蝶閥按結(jié)構(gòu)形式可以分為：中心密封蝶閥、單偏心密封蝶閥、雙偏心密封蝶閥和三偏心密封蝶閥。中線型蝶閥兩側(cè)完全對(duì)稱，可以雙向使用，安裝方向無需考慮。但是偏心結(jié)構(gòu)的蝶閥，閥體中心線，閥桿中心線，密封面中心線等結(jié)構(gòu)發(fā)生了偏移，功能上只能單向使用，一般情況下，蝶閥關(guān)閉時(shí)蝶板承壓的方向一般為從非加工面指向加工面。

1.4 止回閥

止回閥是依靠流體本身的力量自動(dòng)啟閉的閥門，它的作用是阻止介質(zhì)的回流。止回閥最常用的結(jié)構(gòu)形式有三類：升降式、旋啟式和蝶式。升降式止回閥的閥瓣沿著閥體垂直中心線移動(dòng)。這類止回閥有兩種：一種是臥式，裝于水平管道，閥體外形與截止閥相似，另一種是立式，裝于垂直管道。旋啟式止回閥的閥瓣圍繞座外的銷軸旋轉(zhuǎn)，這類閥門有單瓣、雙瓣和多瓣之分，但原理是相同的。碟式止回閥是閥瓣圍繞閥座內(nèi)的銷軸旋轉(zhuǎn)的止回閥。碟式止回閥結(jié)構(gòu)簡單，只能安裝在水平管道上，密封性相對(duì)較差。止回閥可用于給其中的壓力可能升至超過系統(tǒng)壓力的輔助系統(tǒng)提供補(bǔ)給的管路上。這種類型的閥門的作用是只允許介質(zhì)向一個(gè)方向流動(dòng)，而且阻止反方向流動(dòng)。通常這種閥門是自動(dòng)工作的，在一個(gè)方向流動(dòng)的流體壓力作用下，閥瓣打開；流體反方向流動(dòng)時(shí)，由流體壓力和閥瓣的自重合閥瓣作用于閥座，從而切斷流動(dòng)。因此止回閥安裝的時(shí)候必須考慮方向性。

2 介質(zhì)流向和關(guān)閉壓差方向

閥門的安裝方向除了考慮閥門本身的結(jié)構(gòu)之外，還需結(jié)合具體使用條件下的工藝要求，根據(jù)介質(zhì)流向（F）和關(guān)閉壓差（ΔP）的方向進(jìn)行選擇，兩個(gè)方向相反時(shí)，閥門需要正裝，反之則需要反裝。閥門在打開狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)流通閥門時(shí)，應(yīng)盡量按照流道暢通、流阻小的方向；閥門關(guān)閉時(shí)，閥門兩側(cè)關(guān)閉壓差方向應(yīng)與閥門結(jié)構(gòu)本身能夠承壓的方向一致，盡量避免閥瓣兩側(cè)介質(zhì)的壓差消抵閥門的關(guān)閉力，降低閥門的密封性能；閥門從關(guān)閉到打開狀態(tài)時(shí)，閥門結(jié)構(gòu)開啟扭矩必須大于閥門兩側(cè)的關(guān)閉壓差，否則需考慮泄壓機(jī)構(gòu)。以下根據(jù)具體的幾個(gè)使用位置加以說明。

2.1 互為備用的低溫泵管路閥門

兩臺(tái)互為備用的低溫泵中，如一臺(tái)正常運(yùn)行，另外一臺(tái)需要停車檢修，則泵前后的閥門需要關(guān)閉切斷介質(zhì)，泵前后閥門中介質(zhì)的流向一致，但是在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，所承受的關(guān)閉壓差的方向卻相反，泵前閥門關(guān)閉時(shí)高壓側(cè)在閥前，而泵后閥門關(guān)閉時(shí)高壓側(cè)在閥后，因此，泵前閥門需要反裝，而泵后閥門需要正裝。泵后總管去往不同裝置的切斷閥，安裝方向則需要反裝。

2.2 產(chǎn)品出界區(qū)管路閥門

對(duì)于空分裝置產(chǎn)品出界區(qū)閥門的安裝方向需要進(jìn)行多方面綜合考慮。如果整個(gè)裝置區(qū)只有一套空分裝置向管網(wǎng)供氣，空分裝置一旦停車則管網(wǎng)也無壓力，這種情況的界區(qū)閥門，只需考慮空分裝置在未向管網(wǎng)送氣前，空分裝置有可能已經(jīng)在運(yùn)行，產(chǎn)品向大氣放空，界區(qū)閥門在關(guān)閉時(shí)關(guān)閉壓差的方向與介質(zhì)流向一致，閥門需要反裝。但是如果有多套空分裝置并網(wǎng)進(jìn)入管網(wǎng)，除了考慮上述情況外，還需考慮其中一套空分裝置切斷時(shí)，其他空分裝置在運(yùn)行的情況，這樣閥門的關(guān)閉壓差有可能出現(xiàn)兩種方向，閥門的安裝方向就要綜合權(quán)衡考慮。要么方面選用具有雙向密封性能的閥門，或者閥門的關(guān)閉裝置的關(guān)閉扭矩能夠克服閥門關(guān)閉壓差的扭矩，確保閥門的密封性能，并且要優(yōu)先考慮閥門正裝，保證單套裝置與管網(wǎng)的隔斷，讓單套裝置后期能夠安全維護(hù)。

2.3 低溫閘閥安裝方向

常規(guī)的閘閥是完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，介質(zhì)從兩側(cè)進(jìn)出完全一樣，但是對(duì)于低溫閘閥就需要特殊考慮。當(dāng)?shù)蜏亻l閥關(guān)閉時(shí)，殘留在閘閥中腔的低溫液體會(huì)因環(huán)境溫度的影響而迅速汽化，在中腔產(chǎn)生不正常的異常升壓。它可以導(dǎo)致低溫閥門填料處泄漏及中法蘭連接處破壞，甚至導(dǎo)致閥門啟閉件卡死，閥門和閥蓋破裂。解決問題的方法是增加平衡系統(tǒng)。即在彈性閘板或雙閘板進(jìn)口側(cè)鉆一小孔，作為閥體內(nèi)腔和進(jìn)口側(cè)的壓力平衡孔。當(dāng)閥腔壓力升高時(shí)，氣體可以通過小孔排出至管路系統(tǒng)，以此消除對(duì)閥門的不利影響。對(duì)于帶泄壓孔的彈性雙閘板閘閥，泄壓孔側(cè)應(yīng)安裝在高壓側(cè)，高壓中腔通過泄壓孔與高壓側(cè)建立壓力平衡后，中腔內(nèi)的高壓可以進(jìn)一步壓緊低壓側(cè)的閘板，加強(qiáng)了閘閥的密封性能，反之會(huì)消減閘閥關(guān)閉時(shí)的密封性能。采用平衡泄壓孔時(shí)，閥體外部無明顯區(qū)別，閥體上必須帶有指明流向的箭頭或泄壓孔標(biāo)識(shí)，閘閥生產(chǎn)和安裝時(shí)必須注意。

2.4 止回閥的安裝方向

止回閥的安裝方向一般由配管確定，確定后的安裝方向需提供給供貨廠家進(jìn)一步確認(rèn)。止回閥一般為水平安裝，很少情況下垂直安裝，但垂直安裝時(shí)必須低進(jìn)高出。

對(duì)于空分裝置中常用的蝶式止回閥，如果具體的使用位置工藝要求壓力損失要盡量小，止回閥應(yīng)水平安裝，并選用低壓降的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榇怪卑惭b時(shí)，開啟閥瓣也還需要克服閥瓣的重力，額外增加了管路的阻力。

3 結(jié)語

在空分裝置中，閥門安裝的方向正確與否，直接影響到裝置功能和性能的實(shí)現(xiàn)，因此，閥門安裝時(shí)必須要結(jié)合閥門的結(jié)構(gòu)和實(shí)際的工藝要求，綜合判斷閥門的安裝方向。針對(duì)每一個(gè)具體的位置，仔細(xì)分析各種可能工況下閥門介質(zhì)的流向和關(guān)閉壓差的方向來確定閥門是正裝還是反裝，優(yōu)先考慮閥門切斷的安全性和密封性能。