大口径阀门为啥开关困难

在日常使用大口径截止阀的用户中，大家常常反映一个问题，即大口径截止阀用于压差比较大的介质上，如蒸汽、高压水等带压工作时，往往很难关闭，无论怎样用力关闭，总是发现会有泄漏现象，很难关紧，造成这一个问题的原因是由阀门的结构设计与人的极限水平输出力矩不足而造成的。





大口径阀门开关困难原因分析





一般成人的水平极限输出力为60-90kg，视不同体质而言。

一般截止阀的流向设计为低进高出，当人对阀门进行关闭时，人体水平推动手轮转动，使阀瓣向下运动，实现关闭，这时需要克服三个方面的力的组合

，即：

1) 轴向顶推力Fa；

2) 填料与阀杆磨擦力Fb；

3) 阀杆与阀瓣芯部接触摩擦力Fc

力矩总合为∑M=（Fa+Fb+Fc）R

可以看出口径越大，轴向顶推力也越大，当接近关闭状态时，轴向顶推力几乎接近管网实际压力（因关闭时P1-P2≈P1，P2=0）

如一个DN200口径的截止阀用于10bar的蒸汽管上，其仅第一项关闭轴向顶推力Fa=10×πr2=3140kg，而关闭所需的水平圆周力已接近正常人体所能输出水平圆周力的极限，所以由一个人在这种工况下完全关闭此阀是非常困难的。

当然有的工厂建议将这类阀门反向安装，解决了难以关闭的问题，但又出现了关闭后难以打开的问题。

大口径截止阀易出现内漏的原因分析





大口径截止阀一般应用在锅炉出口、主分汽缸、蒸汽主管等位置，这些位置存在以下问题：

1）锅炉出口一般压差比较大，因此蒸汽流速也更大，对密封面的冲蚀破坏作用也较大。另外锅炉燃烧效率不可能为100%，这样将造成锅炉出口处的蒸汽含水量较大，容易对阀门密封面产生空化和汽蚀的破坏作用。



2）对锅炉出口及分汽缸附近的截止阀，因为刚从锅炉出来的蒸汽，有间断性过热现象发生，在其饱和的过程中，若锅炉水软化处理不是太好的话，往往会析出部分酸碱物质，对密封面会造成腐蚀和冲蚀；还有一些可结晶的物质也可能附着在阀门密封面结晶，导致阀门无法严密密封。



3）分汽缸进出口阀门，因阀后蒸汽用量因生产要求等原因而造成用汽量时大时小，在流速变化较大的情况下，很容易产生闪蒸、空化等现象，从而对阀门密封面造成冲蚀、汽蚀等破坏作用。



4）一般大管径管线开启时，都需要对管线进行预热，而预热过程一般要求很小流量蒸汽通过，使管线缓慢均匀加热到一定程度后，才能完全开启截止阀，避免造成管线急速升温而产生过度膨胀，损坏部分连接部位。但在这过程中，阀门开度往往非常小，从而造成冲蚀率远远大于正常使用效果，严重降低阀门密封面的使用寿命。



大口径截止阀开关困难解决方法





1）首先建议选择波纹管密封截止阀，避免了柱塞阀、填料阀摩擦阻力影响，开关更轻松。

2）阀芯阀座一定要选择耐冲蚀、磨损性能好的材质，如司太立硬质合金；

3）建议采用双阀瓣结构，不因小开度而造成过度冲蚀，影响使用寿命及密封效果。

大口径阀门开关困难主要是由于以下原因：

1. 轴向顶推力（Fa）较大：当关闭阀门时，阀瓣需要向下移动以封闭流体通路，在这一过程中所需克服的轴向力与管道的实际压力紧密相关。口径越大，需要的轴向力也就越大。

2. 填料与阀杆的磨擦力（Fb）：为了确保阀门的密封性，填料通常会紧密地压迫在阀杆上，这种设计会增加关闭阀门时需要克服的磨擦力。

3. 阀杆与阀瓣芯部的接触摩擦力（Fc）：阀杆与阀瓣之间的接触也会产生摩擦，进一步增加了开关时所需的力。

受这三种力的影响，关闭阀门时所需的总力矩为∑M =（Fa+Fb+Fc）× R，其中R是手轮的半径。随着口径的增大，关闭阀门所需要的水平圆周力也将增加，对于普通人来说，输出的极限力矩可能无法达到关闭大口径阀门所需的力矩，从而造成操作困难。

大口径截止阀容易出现内漏的原因包括：

1. 阀门经受的蒸汽流速大，冲蚀破坏作用加剧，同时，含水量多的蒸汽会对密封面造成空化和汽蚀作用。

2. 阀门附近的介质中可能含有会析出的酸碱物质以及可结晶的物质，这些物质在密封面上形成沉积或结晶，影响阀门密封。

3. 用汽量变化导致的流速变化大，容易造成闪蒸、空化等现象，对密封面产生损伤。

4. 管线预热过程中，由于阀门开度小，造成了冲蚀率大，减少了密封面的使用寿命。

为解决这些问题，以下措施可能会有所帮助：

1. 选择波纹管密封截止阀，减少磨擦阻力，使开关更轻松。

2. 选择耐冲蚀、磨损性能好的阀芯阀座材质，例如司太立硬质合金。

3. 采用双阀瓣结构，避免小开度时造成过度冲蚀。
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