自动阀门的选用

自动阀门的选用与一般阀门一样，除要考虑经济合理性、经久耐用外，还要求自动阀门的动作灵敏、可靠、调节准确等性能。
1.止回阀的选用
止回阀的作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动。常用的止回阀分升降式和旋启式两种（见图1-28～图1-32）。
在高压和小口径的设备或管道上，通常选用升降式止回阀。要求压力降小的管道，不宜选用升降式止回阀，因其流阻大，而应选用蝶式止回阀或旋启式止回阀。在压力波动大和有特殊要求的管道上。为了防止阀瓣产生水锤而损坏，应选用有缓冲装置的旋启式止回阀。口径较大时，选用多瓣旋启式止回阀。在锅炉给水泵的出口处，应选用专用的空排止回阀，以防止介质倒流、提高泵的效率。用于水泵吸入管底部的止回阀应选用底阀。
普通的旋启式止回阀或升降式止回阀应尽量避免口径过大。为了以最小的流速使止回阀瓣全开或开到合适位置，在某些使用情况下，安装止回阀的口径必须比相应的管子的口径要小一些。
为了满足各种用途的需要，止回阀也有多种多样，如：球形止回阀。螺纹升降式截止止回阀、工作无冲击的旋启式止回阀、斜瓣止回阀、圆锥隔膜式止回阀等。
根据介质的不同，阀瓣可以全部用金属制作，也可在金属上镶嵌皮革、橡胶、或者采用合成覆盖面、热喷涂其他合金材料。
2.减压阀的选用
减压阀是通过启闭件的节流，将进口压力降至某一个需要的出口压力，并能在进口压力及流量变动时，利用本身介质能量保持出口压力基本不变的阀门。
减压阀分直接作用式和先导式，见图1-37～图1-40.
⑴直接作用式
直接作用式减压阀是用压缩弹簧、重物或重力杠杆以及压缩空气加载。通过膜片、活塞或波纹管直接进行压力控制的阀门。这种阀门结构简单、耐用。在比较恶劣的工况下，只要维护得当，也能有很长的寿命。虽然直接作用式的压力调节不像先导式那么精确，但是造价低。可以广泛地用于不必要做精确控制的场合。
常用的直接作用式减压阀按结构形式分有：弹簧薄膜式减压阀、活塞式减压阀、波纹管式减压阀和杠杆式减压阀。弹簧薄膜式减压阀是采用膜片作敏感元件来带动阀瓣运动的减压阀。它的灵敏度高，宜用于温度和压力不高的水和空气介质管道上。
活塞式减压阀是采用活塞作敏感元件来带动阀瓣运动的减压阀。由于活塞在汽缸中承受的摩擦力较大，灵敏度不及薄膜式减压阀。因此，适用于承受温度、压力较高的以蒸汽和空气等为工作介质的管道和设备上。
波纹管式减压阀是采用波纹管作敏感元件来带动阀瓣运动的减压阀。它宜由于介质参数不高的蒸汽和空气等洁净介质的管道上。不能用于液体的减压。更不能用于含有固体颗粒介质的管道上。因此，宜在波纹管减压阀前加过滤器。在选用减压阀时，应注意不得超过减压阀的减压范围。并保证在合理情况下使用。
杠杆式减压阀是采用重物或重力杠杆作敏感元件来带动阀瓣运动的减压阀。这种形式结构简单、耐用，但不精确。目前较少采用。
⑵先导式
先导式减压阀是由主阀和导阀组成，出口压力的变化通过导阀放大控制主阀动作的减压阀。在此类阀中，导阀的作用是辅助控制主阀或者完全控制主阀。导阀本身可以是一个小型的直接作用式减压阀。此类阀门精确的控制方式取决于它的特定结构。而实质上。导阀工作的目的是以维持预定压力下的流量的方法来调节主阀的开启量。先导式减压阀的压力控制精度非常精确，且结构紧凑，对于功能相同的减压阀来说，通常先导式比直接作用式结构小得多。在这种形式中，导阀和主阀可以是整体的，也可以是适用于远距离压力信号控制的单独的装置，它还能作远距离开关控制，也就是由控制中心控制的成套系统中的部件。另外，通过安装适当型式的导阀能够获得由温度直接控制的设备。由于先导式减压阀结构复杂，因此需要经常保养及清洁的工作条件。清洁工作条件常在阀入口处装过滤器。常用的先导式减压阀按结构形式分有：先导活塞式减压阀、先导波纹管式减压阀和先导薄膜式减压阀。
⑶减压阀选用时应注意的几个问题
减压阀应用范围广泛，包括蒸汽、压缩开启、工业用气、水、油和其他液体介质均可使用。因而，鉴于许多可能的结构变化，当颗粒到选用减压阀的时候，其中最主要的就是阀的确切性能，首先应充分进行检测，以保证良好的使用效果。在检测时，减压阀应能满足如下性能要求：
①在给定的弹簧压力级范围内，出口压力在最大值与最小值之间应能连续调整，不得有卡阻和异常振动。
②对于软密封的减压阀，在规定时间内不得有渗漏；对于金属密封的减压阀。其渗漏量应不大于最大流量的0.5%。
③出口流量变化时，其出口压力负偏差值：直接作用式不大于20%；先导式不大于10%。
④进口压力变化时，其出口压力负偏差值：直接作用式不大于10%；先导式不大于5%。
对于闲置不用的减压阀，调节弹簧使其处于自由状态。进口和出口端应用堵盖封闭。
常用 的减压阀的名称、种类、技术参数见第一章第六节中的减压阀部分和附录。
常用减压阀的公称直径和阀孔面积见表2-4。

表2-4减压阀阀孔面积

减压阀的流量与流体的性质和压力比有关。压力比愈小，流量愈大；但当压力比减少到某一数值时，流量不再随压力比减小而增加。
减压阀产品规格中所列阀孔面积为最大截面积，而在工作状态下的流道面积要小于此值，选用时应比技术的阀孔面积稍大些。
选用某一工况条件下的减压阀，还可参阅产品样本和说明书，力求科学、合理。
3.安全阀的选用
安全阀是一种自动阀门，它不借助任何外力而是利用介质本身的力来排出一额定数量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力回复正常后，阀门再行关闭并阻止介质继续流出。安全阀用于锅炉、压力容器和其他受压设备上，作为防超压的安全保护装置。对于一些重要的受压系统，有时需设置两种以上的超压保护装置，在此种情况下，安全阀往往作为最后的一道保护装置，因而其可靠性对设备和人身的安全具有特别重要的意义。
安全阀的技术发展经过了漫长的过程，从排量较小的微启式发展到大排量的全启式，从重锤式（静重式）发展到杠杆重锤式、弹簧式、继直接作用式之后又出现非直接作用的先导式。
常用的安全阀按其结构形式有直接载荷式安全阀、带动力辅助装置的安全阀、带补充载荷的安全阀、先导式安全阀（见图1-33～图1-36）。
在现代工业中，重锤式安全阀、杠杆重锤式安全阀由于其载荷大小有限，对振动敏感以及回座压力较低等原因，其使用范围已愈来愈小。而弹簧直接载荷式安全阀和先导式安全阀因为具有不能相互取代的各自特点，两者都同时得到发展。
⑴杠杆重锤式安全阀。靠移动重锤位置或改变重锤重量来调节压力。这种安全阀只能固定在设备上，重锤本身重量一般不超过60kg，以免操作困难。铸铁材料制造的杠杆重锤式安全阀适用于公称压力PN≤1.6MPa、介质温度t≤200℃的工作条件下。碳素钢材料制造的杠杆重锤式安全阀适用于公称压力PN≤4.0MPa、介质温度t≤450℃的工作条件下。杠杆重锤式安全阀主要用于水、蒸汽等工作介质。
⑵弹簧直接载荷式安全阀。是利用压缩弹簧的力以平衡阀瓣的压力，并使其密封。弹簧直接载荷式安全阀具有结构简单、反应灵敏、可靠性好等优点。但因依靠弹簧加载，其载荷大小受到限制，因而不能用于很高压力和很大口径的场合。此外，当被防护系统正常运行时，这种安全阀关闭件密封面上的比压力决定于阀门同系统正常运行压力之差。是一个不大的值，所以要达到良好的密封就比较困难。特别是当阀门关闭件为金属密封面和当阀门整定压力同系统正常运行压力比较接近时更是如此。这时为了保证必需的密封性往往需要采取特殊的结构型式和进行极精细的加工和装配。弹簧直接载荷式安全阀有封闭式和不封闭式两种。一般易燃、易爆或有毒介质选用封闭式。蒸汽或惰性气体等可选用不封闭式。弹簧直接载荷式安全阀有的带扳手，有的不带扳手。扳手的作用是检查阀瓣的灵敏度。
⑶先导式安全阀。是一种依靠从导阀排出介质来驱动或控制的安全阀，该导阀本身应是符合标准要求的直接载荷式安全阀。由于先导式安全阀的主阀通常利用工作介质压力加载，其载荷大小不受限制。因而可用于高压、大口径的场合。同时，因其主阀可设计成依靠工作介质压力密封的形式，或者可以对阀瓣施加直接载荷式安全阀大得多的载荷，因而主阀的密封性容易得到保证。此外，这类安全阀的动作可以较少受背压变化的影响，但是先导式安全阀的可靠性同主阀和导阀两者有关，而且结构比较复杂，为了提高可靠性，规范往往要求采用多重先导控制管路。这样就更增加了整个保护系统的复杂程度。基于上述原因，先导式安全阀与弹簧直接载荷式安全阀无论在流程工业还是在电力工业中都有广泛的应用，并各自发展、共同构成了安全阀结构发展的主流。
⑷安全阀的选用要求。选用安全阀时，通常由操作压力决定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，由计算出的安全阀的定压值决定弹簧或杠杆的调压范围，根据使用介质决定安全阀的材料和结构形式，根据安全阀的排放量计算出安全阀的喷嘴截面积或喷嘴直径，以选取安全阀型号和个数。
弹簧直接载荷式安全阀的工作压力等级如表2-5所示，共有五种工作压力级。选择时，除注明产品型号、名称、介质、温度外，还应注明弹簧的压力级别。

表2-5 弹簧安全阀工作压力级

安全阀的进口和出口分别处于高压和低压两侧，所以连接法兰也相应采用不同的压力等级，如表2-6所示。

表2-6安全阀进出口法兰压力级 MPa

当介质经由安全阀排放时，其压力降低，体积膨胀，流速增加，故安全阀的出口通径大于进口通径。对于微启式安全阀，其出口通径可等于进口通径，这是因其排量小，又常用于液体介质。而全启式安全阀的排量大，多用于气体介质，故其出口通径一般比公称通径大一级。进出口通径按表2-7选用。

表2-7 安全阀进出口通径 mm

根据标准规定：碳素钢和合金钢制造的直接载荷式安全阀适用于PN≤32MPa、DN≤150mm的工作条件。主要用于水、蒸汽、氨、石油及油品等介质。碳素钢制的安全阀用于介质温度t≤450℃，合金钢制的安全阀用于介质温度t≤600℃。
安全阀应有足够的灵敏度，当达到开启压力时，应无阻碍地开启；当达到排放压力时，阀瓣应全部开启，并达到额定排量，当压力降到回座压力时，阀门应及时关闭，并保持密封。安全阀压力应符合表2-8的规定。

表2-8安全阀的压力规定 MPa

当装设两只安全阀时，其中：一个为控制安全阀；另一个为工作安全阀。控制安全阀的开启压力应略低于工作安全阀的开启压力，以避免两个安全阀同时开启而使排气量过多。
由于科学技术的进步，一些用于特殊环境、特殊工况条件的安全阀不断出现，诸如大型火力发电站上的安全阀、石油化工装置上用的安全阀、核电站压水堆一回路装置上的安全阀等。这些装置上的安全阀，保证了系统的正常运行和安全。有关详细情况，请参阅这方面的专著。
4.疏水阀的选用
疏水阀是从贮有蒸汽的密闭容器内自动排出凝结水，同时保持不泄漏新鲜蒸汽的一种自动控制装置，在必要时也允许蒸汽按预定的流量通过。在现代社会中，蒸汽广泛地应用于工农业生产和生活设施中，无论在蒸汽的输送管道系统，还是利用蒸汽来进行加热、干燥、保温、消毒、蒸煮、浓缩、换热、采暖、空调等工艺过程中所产生的凝结水，都需要通过蒸汽疏水阀排除干净，而不允许蒸汽泄漏掉。
按启闭件的驱动方式，蒸汽疏水阀可分为三类：由凝结水液位变化驱动的机械型蒸汽疏水阀；由凝结水温度变化驱动的热静力型蒸汽疏水阀；由凝结水动态特性驱动的热动力型蒸汽疏水阀。疏水阀结构型式见表1-25。
蒸汽疏水阀是蒸汽使用系统的重要附件，其性能的优劣，对于系统的正常运行。设备热效率的提高及能源的合理利用等方面具有重要作用。
⑴机械型蒸汽疏水阀
这类疏水阀主要有密闭浮子式、敞口向上浮子式、敞口向下浮子式等。这类型式的蒸汽疏水阀的工作原理运用了古老的阿基米德原理，性能可靠，能排除饱和水；但是体积比较大，较笨重。又由于颠簸摇摆的环境对其阻汽排水性能有相当的影响，因此，不能适应火车、轮船及有较大震动的装置上使用。
⑵热静力型蒸汽疏水阀
这类疏水阀主要有蒸汽压力式蒸汽疏水阀、双金属片式或热弹性元件式蒸汽疏水阀、液体或固体膨胀式蒸汽疏水阀。这类疏水阀几乎与机械型疏水阀同时出现，最初是金属膨胀式蒸汽疏水阀，利用阀杆材料冷缩热胀的物理性能和凝结水温度的变化而实现阻汽排水作用。但是这种型式的蒸汽疏水阀不能适应蒸汽压力变化较大和凝结水量不稳的场合，后来研制出利用液体膨胀的压力平衡波纹管式蒸汽疏水阀。以上的问题得到了初步解决。随着材料科学技术的发展，双金属片得到了广泛应用，研制出了双金属片式蒸汽疏水阀，它是利用双金属片受到温度变化而产生的变形实现阻汽排水作用的。这种疏水阀体积小、重量轻，能排除大量空气，但是成本高。
⑶热动力型蒸汽疏水阀
这类疏水阀有盘式蒸汽疏水阀、脉冲式蒸汽疏水阀、迷空式蒸汽疏水阀、孔板式蒸汽疏水阀。盘式蒸汽疏水阀是利用蒸汽的流速与凝结水流速的差别而实现阻汽排水动作，这种蒸汽疏水阀体积小、重量轻、结构简单，但排空气性能较差。脉冲式蒸汽疏水阀也具有体积小、重量轻的特点，但结构复杂，制造精度要求高、价格贵。
⑷疏水阀的选用
由于各种型式的蒸汽疏水阀各有不同的优缺点和不同的适用条件，因此多年以来各种型式的蒸汽疏水阀长期并存，应用于各种工业管道中。在诸多型式的疏水阀中，必须正确地选择适合某一系统中的疏水阀，因为这对系统的正常运行影响很大，选择恰当可提高热效率和节省燃料。正确的选型应按下列标准：
①蒸汽疏水阀的公称压力及工作温度应大于或等于蒸汽管道及用汽设备的最高工作压力及最高工作温度。
②蒸汽疏水阀必须区别类型，按其工作性能、条件和凝结水排放量进行选择，不得只以蒸汽疏水阀的公称通径作为选择依据。
③在凝结水回收系统中，若利用工作背压回收凝结水时，应选用背压率较高的蒸汽疏水阀（如机械型蒸汽疏水阀）。
④当用汽设备内用汽不得积存凝结水时，应选用能连续排出饱和凝结水的蒸汽疏水阀（如浮球式蒸汽疏水阀）。
⑤在凝结水回收系统中，用汽设备用汽排出饱和凝结水，又用汽及时排除不凝结性气体时，应采用能饱和水的蒸汽疏水阀与排气装置并联的疏水装置或采用同时具有排水、排气两种功能的蒸汽疏水阀（如特经理型蒸汽疏水阀）。
⑥当用汽设备工作压力经常波动时，应选用不需调整工作压力的蒸汽疏水阀。
⑦蒸汽疏水阀的实际最高工作背压ρ′MOR的确定。
机械型蒸汽疏水阀： ρ′MOR=0.8ρ′o （1）
热静力型蒸汽疏水阀： ρ′MOR=0.3ρ′o （2）
热动力型蒸汽疏水阀：
圆盘式蒸汽疏水阀： ρ′MOR=0.5ρ′o （3）
脉冲式蒸汽疏水阀： ρ′MOR=0.25ρ′o （4）
式中 ρ′MOR —蒸汽疏水阀的实际最高工作背压，Pa；
ρ′o —蒸汽疏水阀的实际工作压力，Pa。
⑧蒸汽疏水阀的实际工作压力ρ′o的确定。当凝结水由蒸汽管道系统排出时，蒸汽疏水阀的实际工作压力等于蒸汽管道的工作压力。
当凝结水由用汽设备排出时，蒸汽疏水阀的实际工作压力按下式确定：
ρ′o=（0.9～0.95）ρ （5）
式中 ρ′o—蒸汽疏水阀的实际工作压力，Pa；
ρ —用汽设备的蒸汽压力，Pa，其值为测定数据或制造厂提供的数据。
⑨蒸汽疏水阀的实际工作背压按下式确定：
ρ′OR=gρ·(H3+△Z3)+ ρ3 （6）
式中 ρ′OR —蒸汽疏水阀的实际工作背压，Pa；
H3 —蒸汽疏水阀阀后管道系统总的水力阻力，Pa；
△Z3 —蒸汽疏水阀阀后提升或下降的高度，提升为正值，下降为负值，m；
Ρ3 —凝结水箱的压力，Pa；
g — 重力加速度，m/s2；
ρ — 密度，kg/m3。
⑩用以选择蒸汽疏水阀的凝结水排放量按下列原则确定。必须准确地掌握用汽设备的凝结水排放量Gt和用汽压力。
用以选择蒸汽疏水阀的凝结水排放量Gt，按下式计算：
Gt=η·Gc （7）
式中 Gt—蒸汽疏水阀的凝结水排放量，t/h；
η—安全率，其数值按蒸汽疏水阀样本选取，或参考表2-9；
Gc—用汽设备凝结水的排放量，t/h。
选好疏水阀，是一项重要的节能措施。据我国有关部门统计。目前全国蒸汽疏水阀拥有量约500万台。大约有80%的产品达不到现行国家标准漏汽量小于3%的要求。每年将损失1500万吨标煤。因此，要国家不同工况条件选择合适的疏水阀。
我国常用的疏水阀性能见表2-10。
由于各种因素的影响，疏水阀技术参数的理论计算与实际使用情况是有出入的。实际排水量大于理论排水量。其安全率η见表2-9。
在需要立即排除凝结水的场合，如涡轮蒸汽机、蒸汽泵、蒸汽主管道等，不宜采用有过冷度的疏水阀，如脉冲式疏水阀和热静力波纹管式疏水阀。

表2-9蒸汽疏水阀安全率η推荐表

注：采暖机送风加热部分见JBJ10-83《机械工厂采暖通风与空气调节设计技术规定》。

表2-10常用疏水阀性能比较

凝结水低于额定最大排水量15%时，不应选用脉冲式疏水阀，因为在这种条件下，新鲜蒸汽容易从排泄孔流失。在办公楼、学校、科研院所等建筑的周围，需要安静的环境，不宜选用噪声大的热动力式疏水阀，而应选用热经理喜疏水阀和浮球式疏水阀，因它动作迟缓、冲击力小、噪声低。
间歇操作的室内蒸汽加热设备和管道，需选用排气性能好的疏水阀，如倒吊桶式或热静力型疏水阀。
室外工作的疏水阀，一般不宜选用机械型疏水阀。在必须选用时，应有防冻保护措施。