闸阀的选型和应用

在各种类型的阀门中，闸阀是应用的一种。

闸阀是指关闭件（闸板）沿通道轴线的垂直方向移动的阀门，在管路上主要作为切断介质用，即全开或全关使用。一般，闸阀不可作为调节流量使用。它可以适用低温低压也可以适用于高温高压，并可根据阀门的不同材质用于各种不同的介质。但闸阀一般不用于输送泥浆等介质的管路中。

闸阀具有如下优点：

1）  流体阻力小；

2）  启闭所需力矩较小；

3）  可以使用在介质向两方向流动的环网管路上，也就是说介质的流量不受限制；

4）  全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小；

5）  形体结构比较简单，制造工艺性较好；

6）  结构长度比较短；

由于闸阀具有许多优点，因此使用范围很广。通常DN≥50mm的管路作为切断介质的装置都选用闸阀，甚至在某些小口径的管路上（如DN15~40mm），目前仍保留了一部分闸阀。

闸阀亦有一些缺点，主要是：

1）  外形尺寸和开启高度都较大，所需安装的空间亦较大；

2）  在启闭过程中，密封面间有相对摩擦，磨损较大，甚至在高温时容易引起擦伤现象；

3）  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）  启、闭时间长；

闸阀有各种不同的结构形式，其主要区别是所采用的密封元件结构形式不同。根据密封元件的结构，常常把闸阀分为几种不同的类型，而zui常见的形式是平板闸阀和楔式闸阀；根据阀杆的结构，还可分为升降杆（明杆）和旋转杆（暗杆）闸阀。

1、 平板闸阀

平板闸阀是一种关闭件为平行闸板的滑动阀。其关闭件可以是单闸板或是其间带有撑开机构的双闸阀。闸板向阀座的压紧力是由作用于浮动闸板或浮动阀座的介质压力来控制。如果是双闸板平板闸阀，则两闸板间的撑开机构可以补充这一压紧力。

平板闸阀的优点是流阻小，不缩口的流阻与短直管的流阻相仿。带导流孔的平板闸阀安装在管路上还可直接用清管器进行清管。由于闸板是在两阀座面上滑动，因此平板闸阀也能适用于带悬浮颗料的介质。平板闸阀的密封面实际上是自动定位的，阀座密封面不会受到阀体热变形的损坏，而且即使阀门在冷状态下关闭，阀杆的热伸长也不会使密封面受到过载。同时当阀门关闭时，无导流孔的平板闸阀亦不要求闸板的关闭位置有较高的精度，因此电动平板阀可用行程来控制启闭位置。

平板闸阀的缺点是当介质压力低时，金属密封面的密封力不足以达到满意的密封。相反当介质压力高时，如果密封面不用系统介质或外来介质润滑时，经常启闭就可能使用密封面磨损过大。另一个不足是，在圆形流道上横向运动的圆形闸板只有当它处在阀门关闭位置的50%时，这种阀门对流量的控制才较敏感。而且，闸板在切断高速和高密度介质流时，会产生剧烈振动。如果将阀座做V形流口并和闸板紧紧导向，则它也可用作节流。

平板闸板的分类：

1）  刀形平板闸阀

2）  双闸板无导流孔平板闸阀

3）  单闸板无导流孔平板闸阀

4）  双闸板有导流孔平板闸阀

5）  单闸板有导流孔平板闸阀

6）  单闸板旋转杆有导流孔平板闸阀

平行闸板的密封原理：

1）  双闸板平板闸阀  双闸板平板闸阀的关闭件由两个闸板组成，中间装有弹簧或楔式机构。这些弹簧和楔式机构的作用是保持与进出口处的两密封面滑动接触并产生密封比压，以保证进出口端都能密封，属于双面强制密封。不过，中间装有弹簧的双闸板平板闸阀，在低压时介质压力不足以克服弹簧力，是双面强制密封；但在高压时，介质压力可克服弹簧力，推动闸板向出口端，就成了单面强制密封。两闸板装有楔式机构的，当关闭时，楔式机构就将两闸板撑开，压紧密封面，产生密封比压，关闭越紧密封比压越大，因此属双面强制密封。

2）  单闸板平板闸阀  单闸板平板闸阀有浮动阀座与固定阀座两种。浮动阀座的平板闸阀，靠介质压力将其推向闸板，保证密封。还有的浮动阀座平板闸阀的密封作用是靠每次操作时向出口的阀座添加密封剂来达到的。为此，浮动阀座带有一贮槽，其中加有密封剂并在其上部有一浮动活塞，而且整个阀腔注有油脂，并由油脂将介质压力传给出口储槽活塞的顶部。阀门在使用时，密封剂和油脂可从外添加。每一次贮槽的剂量约可操作100次。这种密封形式在介质压力高时，可达到较高的密封性能。固定式阀座的平板闸阀，靠介质压力将闸板推向出口密封面，达到密封，介质工作压力越高，密封性能越好，当然阀座和闸板密封面的表面粗糙度值一定要小。这种平板闸阀属单面强制密封。

平板闸阀所适用的场合：

1）  石油、天然气输送管线。带导流孔的平板闸阀还便于清扫管线。

2）  成品油的输送管线和贮存设备。

3）  石油、天然气的开采井口装置，也就是采油树用阀。

4）  带有悬浮科粒介质的管道。

5）  城市煤气输送管线。

6）  自来水工程。

平板闸阀的选用原则：

1）  石油、天然气的输送管线，选用单闸板或双闸板的平板闸阀。如需清扫管线的，选用单闸板或双闸板带导流孔的明杆平板闸阀。

2）  成品油的输送管线和贮存设备，选用无导流孔的单闸板或双闸板的平板闸阀。

3）  石油、天然气的开采井口装置，选用暗杆浮动阀座带导流孔的单闸板或双闸板的平板闸阀，大多为API6A标准，压力等级为API2000、API3000、API5000、API10000、API15000、API20000。

4）  带有悬浮科粒介质的管道，选用刀形平板闸阀。

5）  城市煤气输送管线，选用单闸板或双闸板软密封明杆平板闸阀。

6）  城市自来水工程，选用单闸板或双闸板无导流孔明杆平板闸阀。

2、 楔式闸阀

楔式闸阀的关闭件闸板是楔式的，使用楔形的目的是为了提高辅助的密封载荷，以使金属密封的楔式闸阀既能保证高的介质压力密封，也能对低的介质压力进行密封。这样，金属密封的楔式闸阀所能达到的潜在密封程度就比普通的金属密封平板闸阀高。但是，金属密封的楔式闸阀由楔入作用所产生的进口端密封载荷往往不足以达到进口端密封。

楔式闸阀的阀体上设有导向机构，可防止闸板在关闭或开启时旋转，从而保证密封面相应对准，并使闸板在未达到关闭位置之前不与阀座摩擦，从而减少密封面的摩损。

其缺点是楔式闸阀不能像带导流孔平板闸阀那样设置导流孔，且阀杆的热膨胀也会使密封面过载。面且楔式闸阀的密封面比平板闸阀的密封面更容易夹杂流动介质所带的固体颗粒。像平板闸阀一样，楔式闸阀也不适用于进行节流。主要用于开关次数较少的场合。

与平板闸阀相比，楔式闸阀使用的电动驱动装置较为复杂，因为电动驱动装置限制的不是行程，而是转矩。楔式闸阀必须有足够大的关闭力矩，才能在阀门关闭时，使闸板楔入阀座达到密封。为了能在全压差下开启，并允许因阀门的零部件的热膨胀而增加的启闭力矩，驱动装置必须有足够的力矩裕量。

楔式闸阀的类型：

1）  锻钢螺栓连接阀盖明杆闸阀

2）  锻钢螺纺焊接连接阀盖明杆闸阀

3）  锻钢螺栓连接阀盖暗杆闸阀

4）  锻钢螺栓焊接连接阀盖暗杆闸阀

5）  铸钢明杆楔式单闸板闸阀

6）  铸钢明杆楔式双闸板闸阀

7）  铸钢明杆楔式单闸板自压密封阀盖闸阀

8）  铸钢制或铁制暗杆楔式单闸板闸阀

9）  软密封闸阀

10）低温明杆楔式单闸板闸阀

楔式闸阀的密封原理：

楔式闸阀的密封原理是靠楔形闸板上的两密封面和阀体上的两密封面楔入时的紧密结合来达到密封的。使用楔形闸板的目的是为了提高辅助的密封载荷，以使金属密封的楔式闸阀既能对高介质压力，也能对低介质压力进行密封。关闭时顺时针旋转阀杆，使闸板密封面和阀体密封面密合而达到密封。但是，金属密封的楔式闸阀由楔入作用所产生的进口端密封比压受到介质的作用力往往不足以达到进口端密封。所以说金属密封楔式闸阀属单面强制密封。

楔式闸阀适用的场合：

在各种类型的阀门中，闸阀是应用zui广泛的一种。它一般只适用于全开或全闭，不能作调节和节流使用。

楔式闸阀一般用在对阀门的外形尽寸没有严格要求，而且使用条件又比较苛刻的场合，如高温高压的工作介质，要求关闭件要保证长期密封的情况下等等。

通常，使用条件或要求密封性能可靠，高压、高压截止（压差大）、低压截止（压差小）、低噪声、有气穴和汽化现象、高温介质、低温（深冷）时，推荐使用楔式闸阀。如电力工业、石油炼制、石油化工、海洋石油、城市建设中的自来水工程和污水处理工程、化工等到领域应用较多。

楔式闸阀的选用一般依据下面的原则：

1）  对阀门流体特性的要求。流阻小、流通能力强、流量特性好、密封要求严的工况选用闸阀。

2）  高温、高压介质。如高压蒸汽、高温高压油品。

3）  低温（深冷）介质。如液氮、液氢、液氧等介质。

4）  低压大口径。如自来水工程、污水处理工程。

5）  安装位置：当高度受限制时使用暗杆楔式闸阀；当安装高度不受限制时使用明杆楔式闸阀。

6）  只能作开启、关闭用，不作调节或节流作用的场合，才选用楔式闸阀。

7）  在开启和关闭的频率较低的场合下，宜选用楔式闸阀。