空分裝置中常用閥門安裝方向的討論

張行東，楊少越

（中國空分工程有限公司，浙江 杭州 310051）

空分裝置中使用的閥門種類和規格繁多，一套大型的空分裝置可能需要上千只各式各樣的閥門。為了能夠完全實現閥門需要的設計功能，除正確地進行閥門選型和生產外，閥門現場的正確安裝也至關重要。許多閥門都具有方向性，例如空分裝置最常用的截止閥、閘閥、蝶閥和止回閥等，如果裝倒裝反，就會影響閥門的使用效果與壽命，或者根本不起作用，甚至會造成危險。一般閥門在閥體上有方向標志，雙向密封閥門閥體上的箭頭方向一般是指主密封方向，如果沒有，應根據閥門的工作原理，正確識別。以下將根據空分裝置中具體的工藝要求和閥門的工作原理和結構，結合閥門介質的流向和關閉壓差的方向，針對最常用閥門的安裝方向要求進行分析和討論。

1 閥門結構對安裝方向要求

1.1 截止閥

截止閥是閥瓣沿閥座中心線移動的閥門，其啟閉件是塞形的閥瓣，截止閥在管路中主要作切斷用。由于在開閉過程中密封面的摩擦力比閘閥小，耐磨、開啟高度小，通常只有公稱直徑的1/4～1/3，并且一般只有一對密封面，制造工藝相對簡單，便于維修，所以應用比較廣泛。由于截止閥的閥腔左右不對稱，流體要讓其由下而上通過閥口，這樣流體阻力小，因介質壓力向上，開啟省力，關閉后介質不壓填料，便于檢修。這就是絕大多數截止閥需要正裝的道理。閥門閥體外部標識的箭頭方向就是此正裝方向。但是有些使用位置需根據實際的工藝使用要求進行具體分析確定。

1.2 閘閥

閘閥也是一種廣泛使用的閥門。閘閥是手輪旋轉，閘板沿通路中心線的垂直方向移動的閥門，閘閥只能作全開和全關，不能作調節和節流。閘板有兩個密封面，當閘閥關閉時，密封面有兩種密封形式，一種是只依靠介質的壓力來密封，即依靠介質壓力將閘板的密封面壓向另一側的閥座來保證密封面的密封。大部分閘閥采用強制密封形式，當閥門關閉時，需要依靠外力強行將閘板壓向閥座，以保證密封面的密封性。閘閥基本都是左右完全對稱結構，閘板垂直于介質的流向，介質從兩側進出效果完全一樣，因此，安裝時可以不考慮方向問題。

1.3 蝶閥

蝶閥的閥瓣是圓盤，圍繞閥座內的一個軸旋轉，旋角的大小便是閥門的開閉度。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。蝶閥具有輕巧的特點，比其他閥門要節省材料，結構簡單，開閉迅速，切斷和節流都能用，流體阻力小，操作省力。蝶閥按結構形式可以分為：中心密封蝶閥、單偏心密封蝶閥、雙偏心密封蝶閥和三偏心密封蝶閥。中線型蝶閥兩側完全對稱，可以雙向使用，安裝方向無需考慮。但是偏心結構的蝶閥，閥體中心線，閥桿中心線，密封面中心線等結構發生了偏移，功能上只能單向使用，一般情況下，蝶閥關閉時蝶板承壓的方向一般為從非加工面指向加工面。

1.4 止回閥

止回閥是依靠流體本身的力量自動啟閉的閥門，它的作用是阻止介質的回流。止回閥最常用的結構形式有三類：升降式、旋啟式和蝶式。升降式止回閥的閥瓣沿著閥體垂直中心線移動。這類止回閥有兩種：一種是臥式，裝于水平管道，閥體外形與截止閥相似，另一種是立式，裝于垂直管道。旋啟式止回閥的閥瓣圍繞座外的銷軸旋轉，這類閥門有單瓣、雙瓣和多瓣之分，但原理是相同的。碟式止回閥是閥瓣圍繞閥座內的銷軸旋轉的止回閥。碟式止回閥結構簡單，只能安裝在水平管道上，密封性相對較差。止回閥可用于給其中的壓力可能升至超過系統壓力的輔助系統提供補給的管路上。這種類型的閥門的作用是只允許介質向一個方向流動，而且阻止反方向流動。通常這種閥門是自動工作的，在一個方向流動的流體壓力作用下，閥瓣打開；流體反方向流動時，由流體壓力和閥瓣的自重合閥瓣作用于閥座，從而切斷流動。因此止回閥安裝的時候必須考慮方向性。

2 介質流向和關閉壓差方向

閥門的安裝方向除了考慮閥門本身的結構之外，還需結合具體使用條件下的工藝要求，根據介質流向（F）和關閉壓差（ΔP）的方向進行選擇，兩個方向相反時，閥門需要正裝，反之則需要反裝。閥門在打開狀態時，介質流通閥門時，應盡量按照流道暢通、流阻小的方向；閥門關閉時，閥門兩側關閉壓差方向應與閥門結構本身能夠承壓的方向一致，盡量避免閥瓣兩側介質的壓差消抵閥門的關閉力，降低閥門的密封性能；閥門從關閉到打開狀態時，閥門結構開啟扭矩必須大于閥門兩側的關閉壓差，否則需考慮泄壓機構。以下根據具體的幾個使用位置加以說明。

2.1 互為備用的低溫泵管路閥門

兩臺互為備用的低溫泵中，如一臺正常運行，另外一臺需要停車檢修，則泵前后的閥門需要關閉切斷介質，泵前后閥門中介質的流向一致，但是在關閉狀態時，所承受的關閉壓差的方向卻相反，泵前閥門關閉時高壓側在閥前，而泵后閥門關閉時高壓側在閥后，因此，泵前閥門需要反裝，而泵后閥門需要正裝。泵后總管去往不同裝置的切斷閥，安裝方向則需要反裝。

2.2 產品出界區管路閥門

對于空分裝置產品出界區閥門的安裝方向需要進行多方面綜合考慮。如果整個裝置區只有一套空分裝置向管網供氣，空分裝置一旦停車則管網也無壓力，這種情況的界區閥門，只需考慮空分裝置在未向管網送氣前，空分裝置有可能已經在運行，產品向大氣放空，界區閥門在關閉時關閉壓差的方向與介質流向一致，閥門需要反裝。但是如果有多套空分裝置并網進入管網，除了考慮上述情況外，還需考慮其中一套空分裝置切斷時，其他空分裝置在運行的情況，這樣閥門的關閉壓差有可能出現兩種方向，閥門的安裝方向就要綜合權衡考慮。要么方面選用具有雙向密封性能的閥門，或者閥門的關閉裝置的關閉扭矩能夠克服閥門關閉壓差的扭矩，確保閥門的密封性能，并且要優先考慮閥門正裝，保證單套裝置與管網的隔斷，讓單套裝置后期能夠安全維護。

2.3 低溫閘閥安裝方向

常規的閘閥是完全對稱的結構，介質從兩側進出完全一樣，但是對于低溫閘閥就需要特殊考慮。當低溫閘閥關閉時，殘留在閘閥中腔的低溫液體會因環境溫度的影響而迅速汽化，在中腔產生不正常的異常升壓。它可以導致低溫閥門填料處泄漏及中法蘭連接處破壞，甚至導致閥門啟閉件卡死，閥門和閥蓋破裂。解決問題的方法是增加平衡系統。即在彈性閘板或雙閘板進口側鉆一小孔，作為閥體內腔和進口側的壓力平衡孔。當閥腔壓力升高時，氣體可以通過小孔排出至管路系統，以此消除對閥門的不利影響。對于帶泄壓孔的彈性雙閘板閘閥，泄壓孔側應安裝在高壓側，高壓中腔通過泄壓孔與高壓側建立壓力平衡后，中腔內的高壓可以進一步壓緊低壓側的閘板，加強了閘閥的密封性能，反之會消減閘閥關閉時的密封性能。采用平衡泄壓孔時，閥體外部無明顯區別，閥體上必須帶有指明流向的箭頭或泄壓孔標識，閘閥生產和安裝時必須注意。

2.4 止回閥的安裝方向

止回閥的安裝方向一般由配管確定，確定后的安裝方向需提供給供貨廠家進一步確認。止回閥一般為水平安裝，很少情況下垂直安裝，但垂直安裝時必須低進高出。

對于空分裝置中常用的蝶式止回閥，如果具體的使用位置工藝要求壓力損失要盡量小，止回閥應水平安裝，并選用低壓降的結構，因為垂直安裝時，開啟閥瓣也還需要克服閥瓣的重力，額外增加了管路的阻力。

3 結語

在空分裝置中，閥門安裝的方向正確與否，直接影響到裝置功能和性能的實現，因此，閥門安裝時必須要結合閥門的結構和實際的工藝要求，綜合判斷閥門的安裝方向。針對每一個具體的位置，仔細分析各種可能工況下閥門介質的流向和關閉壓差的方向來確定閥門是正裝還是反裝，優先考慮閥門切斷的安全性和密封性能。