閥門的種類和選用簡介
1.前言
閥用于管路系統(tǒng)中，處理液體之控制裝置，選擇閥的一步驟是了解各種閥之功能及我們所希冀的閥，在裝妥之后能完成我們所托付的任務(wù)與功效。
2.閥之分類
(1)閥依其功能，分類如下：
A.開關(guān)閥類：閘閥、塞閥、球閥。
B.節(jié)流閥類：球型閥、針閥、角閥、碟型閥、隔膜閥。
C.止回閥類：擺動(dòng)、升降及雙片式逆止閥，底閥。
D.壓力控制閥類：減壓閥、釋壓閥、安全閥。
E.特殊閥類：
a.取樣閥
b.流量控制閥
c.排放閥
d.其它各式樣閥
(2)依材質(zhì)分類
A.非金屬閥類：PVC、塑膠(鋼)、特氟龍等。
B.金屬閥類
a.鐵金屬：鐵、鋼、不銹鋼、合金鋼等。
b.非金屬：鋁、銅等。
(3)程方式分類
A.鑄造閥類：砂模、殼模、脫臘模、壓鑄等造模法，生產(chǎn)之閥類件。
B.鍛造閥類：由模鍛或自由鍛或丸(方)材值接加工，生產(chǎn)之閥類件。
C.焊接制造閥類：體、蓋分別由若干部分組合焊接制造而成，此類閥注意焊接程序規(guī)范及其鑒定(WPS與PQR)。
D.射出成型閥類：一般用之于PVC、塑膠待非金屬閥類之制造。
3.各類閥之特性
(1)閘閥(GATE VALVES)
閘閥是為了于一管線上某一部位系統(tǒng)需要“全開、全關(guān)”控制且流體流過僅能以微少之壓力降產(chǎn)生時(shí)而設(shè)計(jì)使用的。當(dāng)一系統(tǒng)中某一部份需予隔離，而不須考慮流體節(jié)流(THROTTING)的控制時(shí)閘閥是非常理想而適合的。因當(dāng)節(jié)流使用時(shí)，則流體會(huì)產(chǎn)生高速流經(jīng)門座，而造成流體之沖蝕門、座及殼體(產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象)，或引起震動(dòng)而損傷。
(2)球型閥(GLOBE VALVES)、角閥(ANGLE VALVES)、針閥(NEEDLE VALVE)
球型閥因球體有球柱狀的外形而稱之，主要是為須緊閉，經(jīng)常開關(guān)及當(dāng)流體須控制流量之節(jié)流作用而設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)是有效的節(jié)流，使拉絲現(xiàn)象減到較少因而減少閥門及閥座之浸(沖)蝕，但因閥座是平行于流線，流體流經(jīng)該類閥座時(shí)流向之改變，將在閥中產(chǎn)生擾流，以及降力的下降，僅適合不荷求因壓力降所造成揚(yáng)程失時(shí)，方可使用。
角閥的結(jié)構(gòu)，特性是由球型閥修正而來，僅是出口與進(jìn)中成90度直角之區(qū)別。
針閥亦是由塞式球型閥修正而來，閥塞為細(xì)長型有錐度的針狀，特別適用于低流量范圍的流量控制。
(3)逆止閥(CHECK VALVES)-----擺動(dòng)式(SWING TYPE)、升降式(LIFT TYPE)、斜盤(門)式(TILTING DISC)、雙片式(DUALPLATE)、底閥(FOOT VALVES)。
此類閥其作用為容許流體朝一方向自由流動(dòng)，而限制其反流動(dòng)，當(dāng)流體通過系統(tǒng)時(shí)的壓力，把閥門開啟，任何流體的反向，會(huì)把閥門關(guān)閉，關(guān)閉的完成，是賴止回機(jī)構(gòu)的重量或賴反壓，或賴彈簧或賴以上幾種的組合。
(4)球型停止逆止閥(GLOBE STOP-CHECK VALVES)
止閥類似3.3項(xiàng)之升降式逆止閥，但加裝閥桿及手輸(或別的輔助操作裝置)做為流體之關(guān)斷及止回用，止閥不能以任何機(jī)械傳動(dòng)方式打開，只靠上游流體壓力將閥門升舉，離開閥座面。
(5)塞閥(PLUG VALVES)
此閥由插入閥體中之閥塞(門)，為一具有錐度中間開槽的塞件而得名、結(jié)構(gòu)簡單屬古老型式之閥，由全開至關(guān)只須轉(zhuǎn)90度即可、閥塞(門)之流口可為任何尺寸與形狀，也可作成多孔型式來配合三或四條管線連接，而能有不同的流向組合。一般用于全開或全關(guān)，不作節(jié)流使用(除非開口特殊鉆石形狀并經(jīng)處理過)。
(6)球閥(BALL VALVE)
球閥是由塞閥修改而來，以球塞代替柱塞，來控制液體、閥塞(門)內(nèi)通道截面積，則與配合管線的管徑相同，流體作直線通過閥體，且吸有微小之壓力降?，F(xiàn)一般均使用PTEE、EPDM等材料，為閥座，因此，氣泡密封性佳。且改良為防火及防靜電之安全設(shè)計(jì)，被廣泛使用，但因閥座為PTFE材質(zhì)，其使用溫度一般受限于250度以下。
(7)蝶形閥(BUTTERFLY VALVES)
此閥的構(gòu)造，是根據(jù)管子擋扳的原理，其流動(dòng)控制元件是一有傾角的盤(門)(其材質(zhì)可為金屬或金屬外緣包上塑膠、特氟隆等)，圓盤固定在心軸上，并以能旋轉(zhuǎn)的心軸來控制開閉(開、閉只須90度之旋轉(zhuǎn))，閥座可為金屬、橡膠、特氟隆等材料，而固定于閥體壁上，此閥構(gòu)造簡單，其閥體為薄餅(WAFER)型、重量輕，不占空間適合于節(jié)流及開閉之用。尤其用于大流量之控制(不適用于小流量)。
(8)隔膜閥(DIAPHRAGM VALVES)
此閥實(shí)際上不過是“鉗夾”的閥，一個(gè)彈性的，可擾的膜片，用螺椿連接在壓縮件上，壓縮件是由閥桿所操作而上下移動(dòng)，當(dāng)壓縮件上升， 膜片就高舉，而造成通路，當(dāng)壓縮件下降，膜片就壓在閥體堰上(假使為堰式閥)或壓在輪廓的底部(假使為直通式)，此閥適用于開關(guān)及節(jié)流之用。
隔膜閥是特別適用于運(yùn)送有腐蝕性，有粘性的流體，例如泥漿、食品、藥品、織維性粘合液等，因管線中，此閥的操作機(jī)構(gòu)，是不暴露在運(yùn)送流體中，故不具污染性，也不需要填料，閥桿填料部也不可能會(huì)泄漏。
(9)安全閥(SAFETY BALVES)、泄壓閥(RELIDF VALVES)、安全、泄壓閥
工廠中，使用高溫、高壓氣體的機(jī)會(huì)相當(dāng)大，尤其在電廠、化學(xué)工廠，由于壓力異常而造成塔槽、鍋爐、管線等壓力容器、設(shè)備被破壞而生泄漏，火災(zāi)或爆炸的機(jī)率相當(dāng)高，為了防止此類意外事故之發(fā)生，使制程穩(wěn)定操作，依美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)之規(guī)定，必須在所有高壓設(shè)備均裝設(shè)此等安全排放裝置之閥類。
此類閥之構(gòu)造類似角閥，依其作動(dòng)方式之不同可分為彈箕負(fù)載式(SPRING LOADED TYPE)及輔助閥作動(dòng)式(PILOT OPERATED TYPE)。基本上是依力平衡方式作動(dòng)裝置。一旦閥盤(門)所受之壓力大于彈箕或輔助閥之設(shè)定壓力時(shí)，閥盤就會(huì)被此壓力推開，其壓力容器內(nèi)之氣(液)體會(huì)被排出，以降低該壓力容器內(nèi)之壓力。
安全閥須設(shè)計(jì)成有全開急泄的作用，其容量超壓以及沖放必須受ASME法規(guī)的規(guī)定。
泄壓閥，設(shè)計(jì)成在初壓力增加時(shí)，閥慢慢開啟，且沒有法規(guī)作依據(jù)，亦不必需立刻開啟到全開位置，但壓力增加時(shí)，它要繼續(xù)不斷的開啟。
(10)冷凍閥類(CRYOGENIC VALVES)
用于在冷凍場所之運(yùn)送液化氣體(氧、氮、氫、氦)通常是用青銅或300系列不銹鋼材質(zhì)制成，閥的形式，可以是閘閥、球型閥、球閥、針閥、碟形閥等，該閥類異于上述各普通閥類之處理，其一是有延伸式閥蓋，如此設(shè)計(jì)，是要有一足夠之氣室，防止閥桿填料凍結(jié)，而影響操作與密封性，及減少了通通閥桿的熱泄漏，也在管線與手輸之間，提供了絕熱的空間，其二是在雙閥座之密閉式空穴內(nèi)在關(guān)閉時(shí)，必須考慮排泄掉入之液化氣體，避免汽化時(shí)產(chǎn)生過高之壓力。
(11)其它特殊閥類，列舉如下，不作一一介紹。
A.取樣閥
B.底槽沖冼閥
C.減壓閥
D.反壓調(diào)整閥
E.電磁閥
F.控制閥
4.閥之選用要點(diǎn)
選用適宜閥類需依下列程序，逐一檢核，如此被選取用之閥才能符合其功能，執(zhí)行所交付之任務(wù)。
(1)閥之特性與主要執(zhí)行功能
了解各類閥之特性及其執(zhí)行功能，為選用合適性閥類之第一步驟，其各類閥之特性，分類及主要執(zhí)行功能前面第2、第3節(jié)已述及，現(xiàn)歸納整理為表一、表二、供其選用參考。
(2)口徑或流(容)量“表三所示”
A.閥之公稱直徑，與流道之直徑不一定一致，其選擇之大小，由輸送流體之條件算出需求Cv值，然后由Cv值(參考制造廠商目錄)選定適合閥之口徑。
B.Cv值之定義為在華氏60度下之水流經(jīng)閥后，其壓力降在1時(shí)，其每分鐘測得之美國侖，即為該閥之Cv值。
C.Cv值可以計(jì)算出流經(jīng)該閥之流量(Q)。
Q=CvΔP=7.9Cv
P=液體的密度，LB/FT3
ΔP=通過閥之后的壓力降,PSI
(3)溫度VS壓力
閥的“溫度VS壓力”是指閥在某一定的溫度下所規(guī)定的允許且安全的壓力(但此壓力為在沒有沖擊下的最大允許壓力)?！叭绫硭乃尽?
5.閥之結(jié)構(gòu)材料
閥類結(jié)構(gòu)上材料的選擇，在閥之功能壽命上可說重要，然一般閥之結(jié)構(gòu)材料主要區(qū)分為二大類：
A.壓力主體材料：閥體、閥蓋、底蓋、螺栓等。
壓力主體材料選擇所考慮之主要因素：
a.流體之溫度、壓力：
A)高溫使用：金屬材料一般在高溫環(huán)境中，其抗拉強(qiáng)度與壽命隨溫度之升高而有所降低，其潛變之強(qiáng)度亦有所影響。
B)低溫使用：金屬材料在低溫之使用場合中，其破壞之韌性急劇降低產(chǎn)生低溫脆性的現(xiàn)象。
b.材料之腐蝕抗性：
閥結(jié)構(gòu)金屬發(fā)生腐蝕之原因：
(A)流體之種類(B)濃度(C)溫度
腐蝕損害之形式：
(A)均勻腐蝕(B)孔蝕(C)脫鋅和剝離(D)晶粒間腐蝕(E)破裂
c.材料之沖蝕抗性：
通常耐沖蝕材料必須具備以下之特點(diǎn)：
A)強(qiáng)大的氧化被膜材料
B)降伏點(diǎn)、耐力之材料
C)疲勞界限高之材料
D)硬度值較高之材料
B.主要配件材料(TRIIM)：閥門座面、閥座座面、閥桿、導(dǎo)套及內(nèi)部小零件等
主配件材料選擇所考慮之因素：
a)流體之溫度
b)材料腐蝕抗性
c)材料沖蝕抗性
d)材料之抗磨損與抗黏滯性
6閥蓋形式
一般閥蓋與閥體結(jié)合方式，有下列數(shù)種，依閥之尺寸，使用狀況，溫度壓力及泄漏造成的危險(xiǎn)性等條件，供其評(píng)估選擇。
A.鎖牙結(jié)合式(SCREWED BONNET)
B.螺栓結(jié)合式(BOLTED BONNET)
C.圍焊結(jié)合式(SEAL WELDED BONNET)
D.壓力密封式(PRESSURE SEAL BONNET)
E.由令結(jié)合式(UNION TYPE)
7閥結(jié)構(gòu)特殊需求
依使用溫度，場所不同，而有所特殊的要求列舉如下：
A.防火與防靜電設(shè)計(jì)——在球閥設(shè)計(jì)時(shí)與使用須特別注意。
B.延伸式閥蓋設(shè)計(jì)——應(yīng)用于冷凍閥、輸送液化氣體。
C.噪音與空蝕之限制——尤其應(yīng)用于控制閥設(shè)計(jì)與使用之特別考慮。
D.防填料泄漏之伸縮囊之引用設(shè)計(jì)——須封閉不外場所考慮。
8操作方式
一般限于安裝環(huán)境、操作、運(yùn)轉(zhuǎn)條件或次數(shù)，而有電動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置之考慮，且因電腦之應(yīng)用普及，現(xiàn)及發(fā)展至整個(gè)系統(tǒng)制程之連線與監(jiān)控，無須人為驅(qū)動(dòng)。但因于輪或加裝齒輪減速裝置之經(jīng)濟(jì)性與耐用性，仍大部份被人所樂意采用。