闸阀浅析与探讨

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【摘 要】闸阀适用范围广泛，主要应用于石油、化工、电力、医药、火力等行业。

【关键词】闸阀；结构；密封；检验

1 闸阀的定义

闸阀是安装在各种管道和设备等流体输送系统中的控制部件，具有导流、截止、调节、节流、防止倒流、分流或溢流卸压等功能。闸阀可用于控制空气、水、蒸气、各种腐蚀性化学介质、泥浆、液态金属和放射性物质等各种类型的流体流动。工作压力可从1.3x10-3MPa到1000MPa的超高压。工作温度从―269℃的超低温到1430℃的高温。阀门可采用多种传动方式，如手动、气动、液动、电动、电气或电液联动及电磁驱动等；可以在压力、温度及其它形式传感信号的作用下，按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭。阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。

闸阀是指启闭件（闸板）沿介质流动方向的垂直方向移动而实现启闭的阀门，作为截止介质使用，在全开时整个流通直通，此时介质运行的压力损失最小。闸阀主要由阀体、阀盖、阀杆、支架等驱动装置组成，其结构在阀体内类似闸阀一样的板状物与无相配的两阀座（或单阀座）之间垂直于流体移动，从而打开或切断流道，但闸阀只能作全开和全关，不能作调节和节流。闸板有两个密封面，最常用的模式闸板阀的两个密封面形成楔形、楔形角随阀门参数而异，通常为5°，介质温度不高时为2°52'。楔式闸阀的闸板可以做成一个整体，叫做刚性闸板；也可以做成能产生微量变形的闸板，以改善其工艺性，弥补密封面角度在加工过程中产生的偏差，这种闸板叫做弹性闸板。

2 闸阀的分类

按密封面配置可分为楔式闸板式闸阀和平行闸板式闸阀，楔式闸板式闸阀又可分为：单闸极式、双闸板式和弹性闸板式；平行闸板式闸阀可分为单闸板式和双闸板式。

按阀杆的螺纹位置划分，可分为明杆闸阀和暗杆闸阀两种。闸阀关闭时，密封面可以只依靠介质压力来密封，即依靠介质压力将闸板的密封面压向另一侧的阀座来保证密封面的密封，这就是自密封。大部分闸阀是采用强制密封的，即阀门关闭时，要依靠外力强行将闸板压向阀座，以保证密封面的密封性。

闸阀的闸板随阀杆一起作直线运动的，叫升降杆闸阀（亦叫明杆闸阀）。通常在升降杆上有梯形螺纹，通过阀门顶端的螺母以及阀体上的导槽，将旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变为操作推力。

开启阀门时，当闸板提升高度等于阀门通径的1.1倍时，流体的通道完全畅通，但在运行时，此位置是无法监视的。实际使用时，是以阀杆的顶点作为标志，即开不动的位置，作为它的全开位置。为考虑温度变化出现锁死现象，通常在开到顶点位置上，再倒回1/2-1圈，作为全开阀门的位置。因此，阀门的全开位置，按闸板的位置（即行程〉来确定。有的闸阀，阀杆螺母设在闸板上，手轮转动带动阀杆转动，而使闸板提升，这种阀门叫做旋转杆闸阀或叫暗杆闸阀。

3 闸阀的优点和缺点

优点：

（1）流体阻力小：阀体内部介质通道是直通的，介质流经闸阀时不改变其流动方向。

（2）启闭所需的力矩较小，较省力。

（3）可以使用在介质向两方向流动的环网管路上，即介质流向不受限制，不扰流、降低压力。

（4）形体简单，结构长度短，制造工艺性好，适用范围广。

（5）楔式闸阀阀体内部介质通道是直通的，介质流经闸阀时不改变其流动方向，因此流动阻力较小。

（6）启闭时闸板运动方向与介质流动方向相垂直，因而启闭较为省力。

（7）介质流动方向不受限制，可以两侧任意方向流过，均能达到充通或截断的目的。便于安装，适用于介质的流动方向可能改变的管路中。

（8）明杆楔式闸阀的传动螺纹在阀体外部，便于和不受流体腐蚀。因此可根据阀杆的运动方向和位置直观地判断阀所处的启闭位置，不致因误操而造成运行事故。

缺点：

（1）密封面之间易引起冲蚀和擦伤，维修比较困难。

（2）外形尺寸较大，开启需要一定的空间，开闭时间长。

（3）结构较复杂，一般闸阀都有两个密封副，给加工研磨和维修增加了一些困难。

（4）密封面易磨损，影响使用寿命。启闭时，闸板与阀座两个密封面相互摩擦滑动，要介质压力作用下易产生擦伤磨损，影响密封性能，缩短使用寿命

4 闸阀的常用压力和温度

闸阀的压力等级为1.6--42Mpa，常用温度范围为-29。C―425。C

5 闸阀的设计标准

（1）GB/T12221-2005《金属阀门结构长度》

（2）GB/T12232-2005《法兰连接铁质闸阀》

（3）GB/T12234-2007《法兰和对焊连接钢制闸阀》

6 闸阀的检验

闸阀的检验是指其零部件在生产过程中由质检部门检查，其中包括阀门铸件和锻件的化学成分、力学性能，阀门的结构长度偏差，壳体的最小壁厚等等。而压力试验是阀门最基本的试验，每台阀门出厂前均应进行压力试验。在GB/T13927-2007中规定了闸阀的压力试验，而JB/T9092-1999中规定了启闭件为非金属密封盒金属密封的闸阀压力试验。而对于密封试验，JB/T9092-1999规定闸阀必须能够经受高压密封试验，但通常不进行高压试验。而ISO5208及GB/T13927-2007则规定用气体作介质时进行低压试验；用液体作介质时，应在38℃时材料允许的额定压力下进行试验。因此，闸阀的壳体实验、密封试验、上密封试验应符合上述标准的规定。

7 闸阀的试压

闸阀的壳体试验是对阀体和阀盖等连接而成的整个阀门外壳进行的压力试验，其目的是检验阀体和阀盖的致密性及包括阀体与阀盖连接处在内的整个壳体的耐压能力。根据GB/T13927-2007规定要用材料在38℃时额定压力1.5倍的压力进行壳体试验。壳体强度试验，试验介质压力15MPa，保持试验压力最短持续时间1min。在试验压力最短持续时间结束后，闸阀的各个部位不得有课件泄漏填料能予紧保持试验压力。

8 发生故障及其解决办法

参考文献：

[1]陆培文主编.实用阀门设计手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]〔美〕J.L.菜昂斯著.阀门技术手册[M].北京：机械工业出版社，1991.

[3]杨源泉主编.阀门设计手册[M].北京：机械工业出版社，2000.