上個世紀30年代,美國發明了蝶閥,50年代時傳入日本,到60年代才在日本普遍采用,而在我國推廣則是70年代以后的事了。蝶閥的主要特點是:操作力矩小,安裝空間小和重量輕。以DN1000為例,蝶閥約2T,而閘閥約3.5T,且蝶閥易與各種驅動裝置組合,有良好的耐久性和可靠性。橡膠密封蝶閥缺點是作節流使用時,由于使用不當會產生氣蝕,使橡膠座剝落、損傷等情況發生,所以如何正確選用則要根據工況要求。蝶閥的開度與流量之間的關系,基本上呈線性比例變化。如果用于控制流量,其流量特性與配管的流阻也有密切關系,如兩條管道安裝閥門口徑、形式等全相同,而管道損失系數不同,閥門的流量差別也會很大。如果閥門處于節流幅度較大狀態,閥板的背面容易發生氣蝕,有損壞閥門的可能,一般均在15°外使用。蝶閥處于中開度時,閥體與蝶板前端形成的開口形狀以閥軸為中心,兩側形成完成不同的狀態,一側的蝶板前端順流水方向而動,另一側逆流水方向而動,因此,一側閥體與閥板形成似噴嘴形開口,另一側類似節流孔形開口,噴嘴側比節流側流速快的多,而節流側閥門下面會產生負壓,往往會出現橡膠密封件脫落。蝶閥操作力矩,因開度及閥門啟閉方向不同其值各異,臥式蝶閥,特別是大口徑閥,由于水深,閥軸上、下水頭差所產生的力矩也不容忽視。另外,閥門進口側裝置彎頭時,形成偏流,力矩會有增加。閥門處于中間開度時,由于水流動力矩起作用,操作機構需要自鎖。

中國閥門產業鏈眾多,但并非閥門強國�？傮w上看我國已經邁入了世界閥門大國的行列,但從產品質量來看我國離閥門強國仍有很長的一段差距。行業的生產集中度低、高端產品相配套的閥門研發能力低、閥門行業制造技術水平低等現象仍然存在,進出口貿易逆差不斷擴大。真正能夠在市場上存活的閥門企業絕對沒有這么多。但閥門行業的這種高速震蕩將帶來巨大的機會,震蕩的結果將會使市場運作更加理性。高端閥門的國產化之路異常"坎坷"�；�礎件已經成為制約我國制造業向高端化發展的短板,十二五期間政府將繼續加大對高端裝備零部件的國產化力度。此處我們選取《實施方案》里提及的幾個重點發展具有代表性的閥門行業進行進口替代的可行性分析。從分析可以看出各子行業閥門進口替代可行性差別很大,高端閥門亟待更多的政策引導及科研扶持。

閥門行業在國民經濟發展中,作為裝備制造業的一個重要環節,起到非常重要的作用。由于我國國內閥門制造業水平與國際先進水平相比仍有一定差距,好多高參數、高溫高壓、高磅級的關鍵閥門原來一直依賴進口,例如歐洲OMAL品牌一直是國內閥門應用行業的主要選擇對象。為了力促閥門國產化,在國務院下達的《關于加快振興裝備制造業的若干意見》后,國家有關部門根據國家作出的重大裝備國產化的要求,先后作出了一系列重大部署,并由國家發改委牽頭,中國機械工業聯合會和中國通用機械工業協會一起,部署制訂了相關領域重大裝備的閥門國產化方案,并多次與有關部門協調,如今閥門國產化在國內閥門行業已形成共識。積極采用國際標準進行產品設計;吸收國外優秀的設計結構(包括專利技術);產品試驗、性能檢驗嚴格按國際標準進行;吸收國外生產工藝經驗重視新材料的研究及推廣應用;弄清進口的高參數閥門產品的技術參數和工況條件等是加快國產化進程,推進閥門產品不斷更新,全面實現閥門的國產化的途徑。隨著閥門行業重組步伐的加快,未來行業將是閥門產品質量安全和產品品牌之間的競爭,產品向高技術、高參數、耐強腐蝕、高壽命方向發展,只有通過不斷的技術創新,開發新產品,進行技術改造,才能逐步提高產品技術水平,滿足國內裝置配套,全面實現閥門的國產化。我國閥門制造行業在龐大的需求環境下,必將呈現出更好的發展前景。

蝶閥是用圓盤式啟閉件往復回轉90°左右來開啟、關閉或調節介質流量的一種閥門。蝶閥不僅結構簡單、體積小、重量輕、材料耗用省、安裝尺寸小、驅動力矩小、操作簡便、迅速,并且還可以同時具有良好的流量調節功能和關閉密封特性,是近十幾年來發展最快的閥門品種之一。蝶閥的使用非常廣泛。其使用的品種和數量仍在繼續擴大,并向高溫、高壓、大口徑、高密封性、長壽命、優良的調節特性,以及一閥多功能發展。其可靠性及其他性能指標均達到較高水平。

隨著防化學腐蝕的合成橡膠在蝶閥上的應用,蝶閥的性能得以提高。由于合成橡膠具有耐腐蝕、抗沖蝕、尺寸穩定、回彈性好、易于成形、成本低廉等特點,并可以根據不同的使用要求選擇不同性能的合成橡膠,以滿足蝶閥的使用工況條件。

由于聚四氟乙烯(PTFE)具有耐腐蝕性強、性能穩定、不易老化、摩擦系數低、易于成形、尺寸穩定,并且可以通過填充、添加適當的材料改善其綜合性能,得到強度更好、摩擦系數更低的蝶閥密封材料,克服了合成橡膠的局限性,因而以聚四氟乙烯為代表的高分子聚合材料及其填充改性材料,在蝶閥上得到了廣泛的應用,從而使蝶閥的性能得到進一步的提高,制造出了溫度、壓力范圍更廣,密封性能可靠,使用壽命更長的蝶閥。

為了滿足高低溫度、強沖蝕、長壽命等工業應用的使用要求,金屬密封蝶閥得到了很大的發展。隨著耐高溫、耐低溫、耐強腐蝕、耐強沖蝕、高強度合金材料在蝶閥中的應用,使金屬密封蝶閥在高低溫度、強沖蝕、長壽命等工業領域得到了廣泛的應用,出現了大口徑(9~750mm)、高壓力(42.0MPa)、寬溫度范圍(-196~606℃)的蝶閥,從而使蝶閥的技術達到一個全新的水平。

蝶閥在完全開啟時,具有較小的流阻。當開啟在大約15°~70°之間時,又能進行靈敏的流量控制,因而在大口徑的調節領域,蝶閥的應用非常普遍。

由于蝶閥蝶板的運動帶有擦拭性,故大多數的蝶閥可用于帶懸浮固體顆粒的介質。依據密封件的強度,也可用于粉狀和顆粒狀介質。

蝶閥適用于流量調節。由于蝶閥在管中的壓力損失比較大,大約是閘閥的三倍,因此在選擇蝶閥時,應充分考慮管路系統受壓力損失的影響,還應考慮關閉時蝶板承受管路介質壓力的強度。此外,還必須考慮在高溫下彈性閥座材料所承受工作溫度的限制。

蝶閥的結構長度和總體高度較小,開啟和關閉速度較快,且具有良好的流體控制特性。蝶閥的結構原理最適合于制作大口徑閥門。當要求蝶閥作控制流量使用時,最重要的是正確選擇蝶閥的規格和類型,使之能恰當地、有效地工作。

通常,在節流、調節控制與泥漿介質中,要求結構長度短、啟閉速度快、低壓截止(壓差小),推薦選用蝶閥。在雙位調節、縮徑的通道、低噪聲、有氣穴和汽化現象、向大氣少量滲漏、具有磨蝕性介質時,可選用蝶閥。在特殊工況條件下節流調節,或要求密封嚴格、磨損嚴重、低溫(深冷)等工況條件下。

主要由閥體、閥桿、蝶板和密封圈組成。閥體呈圓筒形,軸向長度短,內置蝶板。

1、蝶閥具有結構簡單、體積小、重量輕、材料耗用省,安裝尺寸小,開關迅速、90°往復回轉,驅動力矩小等特點,用于截斷、接通、調節管路中的介質,具有良好的流體控制特性和關閉密封性能。

2、蝶閥可以運送泥漿,在管道口積存液體最少。 低壓下,可以實現良好的密封。 調節性能好。

3、蝶板的流線型設計,使流體阻力損失小,可謂是一種節能型產品。

4、閥桿為通桿結構,經過調質處理,有良好的綜合力學性能和抗腐蝕性,抗擦傷性。蝶閥啟閉時閥桿只作旋轉運動而不作升降運行,閥桿的填料不易破壞,密封可靠。與蝶板錐銷固定,外伸端為防沖出型設計,以免在閥桿與蝶板連接處意外斷裂時閥桿崩出。

5、 連接方式有法蘭連接、對夾連接、對焊連接及凸耳對夾連接。

驅動形式有手動、蝸輪傳動、電動、 氣動、液動、電液聯動等執行機構,可實現遠距離控制和自動化操作。

優點

1、啟閉方便迅速、省力、流體阻力小,可以經常操作。

2、結構簡單,外形尺寸小,結構長度短,體積小,重量輕,適用于大口徑的閥門。

3、可以運送泥漿,在管道口積存液體最少。

4、低壓下,可以實現良好的密封。

5、調節性能好。

6、全開時閥座通道有效流通面積較大,流體阻力較小。

7、啟閉力矩較小,由于轉軸兩側蝶板受介質作用基本相等,而產生轉矩的方向相反,因而啟閉較省力。

8、密封面材料一般采用橡膠、塑料、故低壓密封性能好。

9、安裝方便。

10、操作靈活省力,可選擇手動、電動、氣動、液壓方式。

缺點

1、使用壓力和工作溫度范圍小。

2、密封性較差。

蝶閥按結構形式可分為偏置板式、垂直板式、斜板式和杠桿式。

按密封形式可軟密封型和硬密封型兩種。軟密封型一般采用橡膠環密封,硬密封型通常采用金屬環密封。

按連接型式可分為法蘭連接和對夾式連接;按傳動方式可分為手動、齒輪傳動、氣動、液動和電動幾種。

按驅動方式分

(1)電動蝶閥

(2)氣動蝶閥

(3)液動蝶閥

(4)手動蝶閥

按結構形式分:

(1)中心密封蝶閥

(2)單偏心密封蝶閥

(3)雙偏心密封蝶閥

(4)三偏心密封蝶閥

密封面材質分:

(1)軟密封蝶閥。

1)密封副由非金屬軟質材料對非金屬軟質材料構成。

2)密封副由金屬硬質材料對非金屬軟質材料構成。

(2)金屬硬密封蝶閥。密封副由金屬硬質材料對金屬硬質材料構成。

按密封形式分:

(1)強制密封蝶閥。

1)彈性密封蝶閥:密封比壓由閥門關閉時閥板擠壓閥座,閥座或閥板的彈性產生。

2)外加轉矩密封蝶閥:密封比壓由外加于閥門軸上的轉矩產生。

(2)充壓密封蝶閥:密封比壓由閥座或閥板上的彈件密封元件充壓產生。

(3)自動密封蝶閥:密封比壓由介質壓力自動產生。

按工作壓力分:

(1)真空蝶閥。工作壓力低于標堆大氣壓的蝶閥。

(2)低壓蝶閥。公稱壓力PN<1.6MPa的蝶閥。

(3)中壓蝶閥。公稱壓力PN為2.5——6.4MPa的蝶閥。

(4)高壓蝶閥。公稱壓力PN為10。0——80.0MPa的蝶閥。

(5)超高壓蝶閥。公稱壓力PN>100MPa的蝶閥。

按工作溫度分:

(1)高溫。t>450 °C的蝶閥。

(2)中溫蝶閥。120 C

(3)常溫蝶閥。一40C

(4)低溫蝶閥。一100

(5)超低溫蝶閥。t<一100 °C的蝶閥。

按連接方式分:

1、對夾式蝶閥

對夾式蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。閥門則呈全開狀態。

對夾式蝶閥結構簡單、體積小、重量輕。蝶閥有彈性密封和金屬密封兩種密封型式。彈性密封閥門,密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。

2、法蘭式蝶閥

法蘭式蝶閥為垂直板式結構,閥桿為整體式金屬硬密封閥門的密封圈

為柔性石墨板與不銹鋼板復合式結構,安裝在閥體上,蝶板密封面堆焊不銹鋼。軟密封閥門的密封圈為丁腈橡膠材質,是安裝在蝶板上的。

3、凸耳式蝶閥

4、焊接式蝶閥

焊接式蝶閥是一種非密閉型蝶閥,廣泛適用于建材、冶金、礦山、電力等生產過程中介質溫度≤300℃公稱壓力為0.1Mpa的管道上,用以連通、啟閉或調節介質量。

電動調節蝶閥屬于電動閥門和電動調節閥中的一個品種。連接方式主要有:法蘭式和對夾式,是工業自動化控制領域中的重要執行單元。電動調節蝶閥安裝要點兩大分析:安裝位置、高度、進出口方向必須符合設計要求,注意介質流動的方向應與閥體所標箭頭方向一致,連接應牢固緊密。電動調節蝶閥安裝前必須進行外觀檢查,閥門的銘牌應符合現行國家標準《通用閥門標志》GB12220的規定。對于工作壓力大于1.0MPa及在主干管上起到切斷作用的閥門,安裝前應進行強度和嚴密性能試驗。合格后方準使用。強度試驗時,試驗壓力為公稱壓力的1.5倍,持續時間不少于5min,閥門殼體、填料應無滲漏為合格。電動調節蝶閥按結構形式可分為偏置板式、垂直板式、斜板式和杠桿式;按密封形式可分為軟密封型和硬密封型兩種;軟密封型一般采用橡膠環密封,硬密封型通常采用金屬環密封。

蝶閥全開到全關通常是小于90° ,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。工業專用蝶閥的特點:能耐高溫,適用壓力范圍也較高,閥門公稱通徑大,閥體采用碳鋼制造,閥板的密封圈采用金屬環代替橡膠環。大型高溫蝶閥采用鋼板焊接制造,主要用于高溫介質的煙風道和煤氣管道。

選用

蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。蝶閥結構簡單、體積小、重量輕,只由少數幾個零件組成,而且只需旋轉90°即可快速啟閉,操作簡單,同時該閥門具有良好的流體控制特性。蝶閥處于完全開啟位置時,蝶板厚度是介質流經閥體時的阻力,因此通過該閥門所產生的壓力降很小,故具有較好的流量控制特性。

如果要求蝶閥作為流量控制使用,主要的是正確選擇閥門的尺寸和類型。蝶閥的結構原理尤其適合制作大口徑閥門。常用的蝶閥有對夾式蝶閥和法蘭式蝶閥兩種。對夾式蝶閥是用雙頭螺栓將閥門連接在兩管道法蘭之間,法蘭式蝶閥是閥門上帶有法蘭,用螺栓將閥門上兩端法蘭連接在管道法蘭上使用過程。

蝶閥作為一種用來實現管路系統通斷及流量控制的部件已在石油、化工、冶金、水電等許多領域中得到極為廣泛地應用。在已公知的蝶閥技術中,其密封形式多采用密封結構,密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。由于結構特征的限制,不適應耐高溫、高壓及耐腐蝕、抗磨損等行業。

現有一種比較先進的蝶閥是三偏心金屬硬密封蝶閥,閥體和閥座為連體構件,閥座密封表面層堆焊耐溫、耐蝕合金材料。多層軟疊式密封圈固定在閥板上,這種蝶閥與傳統蝶閥相比具有耐高溫,操作輕便,啟閉無摩擦,關閉時隨著傳動機構的力矩增大來補償密封,提高了蝶閥的密封性能及延長使用壽命的優點。

但是,這種蝶閥在使用過程中仍然存在以下問題:

一、由于多層軟硬疊式密封圈固定在閥板上,當閥板常開狀態時介質對其密封面形成正面沖刷,金屬片夾層中的軟密封帶受沖刷后,直接影響密封性能。

二、受結構條件的限制該結構不適應做通徑DN200以下閥門,原因是閥板整體結構太厚,流阻大。

三、因三偏心結構的原理,閥板的密封面與閥座之間的密封是靠傳動裝置的力矩使閥板壓向閥座。正流狀態時,介質壓力越高密封擠壓越緊。當流道介質逆流時隨著介質壓力的增大閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質壓強時,密封開始泄漏。

高性能三偏心雙向硬密封蝶閥,其特征在于:所述閥座密封圈由軟性T形密封環兩側多層不銹鋼片組成。閥板與閥座的密封面為斜圓錐結構,在閥板斜圓錐表面堆焊耐溫、耐蝕合金材料;固定在調節環壓板之間的彈簧與壓板上調節螺栓裝配一起的結構。

這種結構有效地補償了軸套與閥體之間的公差帶及閥桿在介質壓力下的彈性變形,解決了閥門在雙向互換的介質輸送過程中存在的密封問題。采用軟性T型兩側多層不銹鋼片組成密封圈,具有金屬硬密封和軟密封的雙重優點,無論在低溫和高溫情況下,均具有零滲漏的密封性能。

試驗證明池正流狀態(介質流動方向與蝶板轉動方向相同)時,密封面的壓力是傳動裝置的力矩和介質壓力對閥板的作用產生的。正向介質壓力增大時閥板斜圓錐表面與閥座密封面擠壓越緊,密封效果越好。當逆流狀態時,閥板與閥座之間的密封靠驅動裝置的力矩使閥板壓向閥座。隨著反向介質壓力的增大,閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質壓強時,調節環的彈簧在受載后所儲存的變形能補償閥板與閥座密封面的緊壓力起到自動補償作用。因此本實用新型不像現有的技術那樣,在閥板上安裝軟硬多層密封圈,而是直接安裝在閥體上,在壓板和閥座中間增設調節環是十分理想的雙向硬密封方式。它將可取代閘閥、截止閥及球形閥。

折疊適用的場合

蝶閥適用于流量調節。由于蝶閥在管路中的壓力損失比較大,還應考慮關閉時蝶板承受管道介質壓力的堅固性。此外,還必須考慮在高溫下彈性閥座材料所承受工作溫度的限制。 蝶閥的結構長度和總體高度較小,開啟和關閉速度快,且具有良好的流體控制特性,蝶閥的結構原理最適合制作大口徑閥門。當要求蝶閥作控制流量使用時,最重要的是正確選擇蝶閥的尺寸和類型,使之能恰當地、有效地工作。

通常,在節流、調節控制與泥漿介質中,要求結構長度短,啟閉速度快(1/4轉)。低壓截止(壓差小),推薦選用蝶閥。

在雙位調節、縮口地通道、低噪聲、有氣穴和氣化現象,向大氣少量滲漏,具有磨蝕性介質時,可以選用蝶閥。

在特殊工況條件下節流調節,或要求密封嚴格,或磨損嚴重、低溫(深冷)等工況條件下使用蝶閥時,需使用特殊設計金屬密封帶調節裝置地三偏心或雙偏心地專用蝶閥。

蝶閥適用于要求達到完全密封、氣體試驗泄漏為零、壽命要求較高、工作溫度在-10度~150度的淡水、污水、海水、鹽水、蒸汽、天然氣、食品、藥品、油品和各種酸堿及其他管路上。

軟密封偏心蝶閥適用于通風除塵管路的雙向啟閉及調節,廣泛用于冶金、輕工、電力、石油化工系統的煤氣管道及水道等。

金屬對金屬線密封雙偏心蝶閥適用于城市供熱、供氣、供水等煤氣、油品、酸堿等管路,作為調節和節流裝置。

金屬對金屬面密封三偏心蝶閥除作為大型變壓吸附(PSA)氣體分離裝置程序控制閥使用外,還可廣泛用于石油、石化、化工、冶金、電力等領域,時閘閥、截止閥的良好替代產品。

常見故障

蝶閥中的橡膠彈性體在連續使用中,會產生撕裂、磨損、老化、穿孔甚至脫落現象。而傳統的熱硫化工藝很難適應現場修復的需要,修復時要采用專門的設備,消耗大量熱能和電能,費時費力。當今逐步采用高分子復合材料的方法替代傳統方法,其中應用最多的是福世藍技術體系。其產品所具備的優越的粘著力及出色的抗磨損、抗撕裂性能,確保修復后達到甚至超出新部件的使用周期,大大縮短停機時間。

安裝維護

1、在安裝時,閥瓣要停在關閉的位置上。

2、開啟位置應按蝶板的旋轉角度來確定。

3、帶有旁通閥的蝶閥,開啟前應先打開旁通閥。

4、應按制造廠的安裝說明書進行安裝,重量大的蝶閥,應設置牢固的基礎。

施工和安裝要點

1、安裝位置、高度、進出口方向必須符合設計要求,連接應牢固緊密。2)、安裝在保溫管道上的各類手動閥門,手柄均不得向下。

2、閥門安裝前必須進行外觀檢查,閥門的銘牌應符合現行國家標準《通用閥門標志》GB 12220的規定。對于工作壓力大于1.0 MPa 及在主干管上起到切斷作用的閥門,安裝前應進行強度和嚴密性能試驗,合格后方準使用。強度試驗時,試驗壓力為公稱壓力的1.5倍,持續時間不少于5min,閥門殼體、填料應無滲漏為合格。嚴密性試驗時,試驗壓力為公稱壓力的1.1倍;試驗壓力在試驗持續的時間應符合GB 50243標準要求,以閥瓣密封面無滲漏為合格。

產品選用要點

1、蝶閥主要控制參數為規格尺寸。

2、蝶閥為單板式風閥,其結構簡單、加工方便、造價低廉、操作簡便,但調節精度差,僅適用于通風與空調系統中作開關或粗調節的場合。

3、可手動、電動或拉鏈式操作,可90°范圍任意角度固定。

4、由于單軸單閥板,承受力有限,在大壓差、大流速條件下時閥門使用壽命短。該閥有密閉式與普通式之分,保溫和非保溫之分。

5、電動式蝶閥僅有雙位式控制,電動執行機構與多葉閥相同。

安裝事項

蝶閥結構簡單、體積小、重量輕,其組成部分也比較少,就關鍵的幾個零部件就能構成了蝶閥,開啟的時候也非常方便,只需要把開關選擇到九十度即可,蝶閥對流體的控制非常好,可以隨時增加流量或者減少流量,閥門在運輸任何流體的時候都有一定的阻力,而蝶閥的阻力主要來自于其自身,比如蝶閥體的厚度,如果想減少對流體的阻力只需要降低其厚度即可。

彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。

蝶閥的運用范圍也比較廣,如果用來控制流量的話就需要選擇不同的類型和閥體的大小了,因為蝶閥在設計的時候本身就比較適合一些口徑比較大的閥門。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業上得到廣泛應用,而且還應用于熱電站的冷卻水系統。