在工業生產和熱力供應等領域,蒸汽系統扮演著不可或缺的角色,而閥門作為蒸汽系統中控制流體流動的關鍵部件,其選型與工作原理直接關系到系統的安全性、穩定性和經濟性。正確選擇和合理使用閥門,不僅能夠確保蒸汽系
統高效運行,還能有效避免泄漏、故障等問題,降低維護成本和安全隱患。

一、蒸汽系統閥門選型要點
(一)壓力與溫度參數
蒸汽系統的工作壓力和溫度是閥門選型的首要考慮因素。不同類型的閥門具有各自的壓力 - 溫度額定值,選型時必須確保所選閥門的額定壓力和溫度能夠滿足蒸汽系統的實際工況要求,并有一定的安全裕度。例如,在高溫高壓蒸
汽管道中,需選用耐高溫、高壓的閥門,如鉻鉬鋼材質的閘閥或截止閥,以防止因閥門材料無法承受高溫高壓而導致破裂、泄漏等事故。
(二)流量控制需求
根據蒸汽系統對流量控制的精度和范圍要求選擇合適的閥門類型。對于需要精確調節蒸汽流量的場合,如化工生產中的反應釜加熱系統,通常會選用調節閥。調節閥通過調節閥芯與閥座之間的流通面積,能夠實現對蒸汽流量的連
續、精準控制;而對于只需要截斷或接通蒸汽流的場合,如蒸汽管道的主切斷閥,則可選用閘閥或截止閥,這類閥門在全開或全關狀態下能有效截斷蒸汽,密封性能較好。
(三)介質特性
蒸汽在系統運行過程中可能含有雜質、凝結水等,因此需考慮閥門對介質特性的適應性。為防止雜質堵塞閥門,可選擇流道較為通暢的閥門,如球閥;對于含有較多凝結水的蒸汽系統,應選用具備良好排水功能的疏水閥,及時排
除凝結水,避免水擊現象的發生,保障蒸汽系統的正常運行。
(四)密封性能要求
蒸汽系統對閥門的密封性能要求較高,以防止蒸汽泄漏造成能源浪費和安全隱患。在密封性能方面,軟密封閥門(如采用橡膠、聚四氟乙烯等材料作為密封面)通常具有較好的密封效果,適用于低壓、低溫的蒸汽系統;而硬密封
閥門(如金屬密封面)則更適用于高溫、高壓、強腐蝕等惡劣工況,雖然其密封性能相對軟密封閥門稍遜一籌,但在特殊工況下的可靠性更高。
(五)操作方式
根據實際使用需求和操作便利性選擇閥門的操作方式,常見的操作方式包括手動、電動、氣動和液動等。手動閥門適用于操作頻率較低、管徑較小的場合,具有結構簡單、成本低的優點;電動閥門則適用于需要遠程控制或頻繁操
作的場合,可通過電動執行機構實現閥門的快速啟閉和精確調節;氣動閥門以壓縮空氣為動力,具有動作迅速、防爆性能好的特點,常用于對安全性要求較高的化工、石油等行業;液動閥門則適用于需要較大驅動力矩的大口徑閥
門,其輸出力大、動作平穩。
二、常見蒸汽系統閥門工作原理
(一)閘閥
閘閥的啟閉件為閘板,閘板沿閥座通道中心線垂直方向移動,實現閥門的開啟和關閉。當閘板完全升起時,蒸汽可無阻礙地通過閥門,此時閥門處于全開狀態,流阻較小;當閘板下降至與閥座緊密貼合時,閥門關閉,截斷蒸汽流。
閘閥的優點是全開時流道通暢,介質流動阻力小,適用于蒸汽系統中作為切斷閥使用;但其缺點是啟閉行程較長,啟閉時間相對較慢,且密封面易磨損,維修難度較大。
(二)截止閥
截止閥的啟閉件為閥瓣,閥瓣沿閥座中心線作升降運動,通過改變閥瓣與閥座之間的間隙大小來控制蒸汽的流量和通斷。截止閥的閥座和閥瓣密封面一般為平面或錐面,當閥瓣下降與閥座貼合時,能夠實現良好的密封效果。與閘
閥相比,截止閥的密封性能更好,更適用于需要嚴格截斷蒸汽流的場合,同時也可用于對蒸汽流量進行粗略調節;但由于其介質流動方向需改變,因此流動阻力較大,不適用于大口徑、高流量的蒸汽管道。
(三)球閥
球閥的啟閉件為球體,球體上開有圓形通道。當球體旋轉 90° 時,通道與管道軸線重合,閥門開啟,蒸汽可順利通過;當球體再旋轉 90°,通道與管道軸線垂直,閥門關閉,截斷蒸汽流。球閥的特點是操作方便,啟閉迅速,只
需旋轉 90° 即可完成全開或全關動作;且密封性能良好,流道通暢,流動阻力小,適用于蒸汽系統中需要快速啟閉和對流量控制要求不高的場合,同時也可用于含有雜質的蒸汽介質。
(四)疏水閥
疏水閥是蒸汽系統中特有的一種閥門,其主要作用是自動排除系統中的凝結水,同時阻止蒸汽泄漏。疏水閥的工作原理基于蒸汽和凝結水的密度、溫度等物理性質的差異。常見的疏水閥類型有機械型、熱靜力型和熱動力型。
機械型疏水閥:通過浮子隨凝結水液位的變化來控制閥門的啟閉。當凝結水進入疏水閥時,浮子隨液位上升,帶動閥瓣開啟,排出凝結水;當凝結水排盡,蒸汽進入疏水閥時,浮子下降,閥瓣關閉,阻止蒸汽泄漏。
熱靜力型疏水閥:利用蒸汽和凝結水的溫度差來控制閥門動作。例如,波紋管式疏水閥內部裝有波紋管,波紋管內充有易揮發的液體。當蒸汽進入時,溫度較高,波紋管內液體汽化膨脹,推動閥瓣關閉;當凝結水進入時,溫度較
低,波紋管收縮,閥瓣開啟,排出凝結水。
熱動力型疏水閥:基于蒸汽和凝結水的動能和壓力差來實現排水阻汽。當凝結水進入疏水閥時,因流速較低,能夠順利通過閥片排出;當蒸汽進入時,由于蒸汽流速高、壓力大,在閥片下方形成負壓,使閥片迅速關閉,阻止蒸汽
泄漏 。
(五)調節閥
調節閥由執行機構和閥體部件兩部分組成。執行機構根據控制信號產生相應的推力或扭矩,驅動閥體部件中的閥芯移動,改變閥芯與閥座之間的流通面積,從而實現對蒸汽流量、壓力、溫度等參數的調節。調節閥的控制信號可以
是電動信號(如 4 - 20mA 電流信號)、氣動信號(如 20 - 100kPa 氣壓信號)等。通過與控制系統相連,調節閥能夠根據設定的參數自動調節蒸汽流量,以滿足生產工藝的需求,廣泛應用于對蒸汽參數控制精度要求較高的工業
過程中。
以上從選型要點和工作原理全面介紹了蒸汽系統閥門。