閥門(mén)的種類(lèi)和選用簡(jiǎn)介
1.前言
閥用于管路系統中，處理液體之控制裝置，選擇閥的一步驟是了解各種閥之功能及我們所希冀的閥，在裝妥之后能完成我們所托付的任務(wù)與功效。
2.閥之分類(lèi)
(1)閥依其功能，分類(lèi)如下：
A.開(kāi)關(guān)閥類(lèi)：閘閥、塞閥、球閥。
B.節流閥類(lèi)：球型閥、針閥、角閥、碟型閥、隔膜閥。
C.止回閥類(lèi)：擺動(dòng)、升降及雙片式逆止閥，底閥。
D.壓力控制閥類(lèi)：減壓閥、釋壓閥、安全閥。
E.特殊閥類(lèi)：
a.取樣閥
b.流量控制閥
c.排放閥
d.其它各式樣閥
(2)依材質(zhì)分類(lèi)
A.非金屬閥類(lèi)：PVC、塑膠(鋼)、特氟龍等。
B.金屬閥類(lèi)
a.鐵金屬：鐵、鋼、不銹鋼、合金鋼等。
b.非金屬：鋁、銅等。
(3)程方式分類(lèi)
A.鑄造閥類(lèi)：砂模、殼模、脫臘模、壓鑄等造模法，生產(chǎn)之閥類(lèi)件。
B.鍛造閥類(lèi)：由模鍛或自由鍛或丸(方)材值接加工，生產(chǎn)之閥類(lèi)件。
C.焊接制造閥類(lèi)：體、蓋分別由若干部分組合焊接制造而成，此類(lèi)閥注意焊接程序規范及其鑒定(WPS與PQR)。
D.射出成型閥類(lèi)：一般用之于PVC、塑膠待非金屬閥類(lèi)之制造。
3.各類(lèi)閥之特性
(1)閘閥(GATE VALVES)
閘閥是為了于一管線(xiàn)上某一部位系統需要“全開(kāi)、全關(guān)”控制且流體流過(guò)僅能以微少之壓力降產(chǎn)生時(shí)而設計使用的。當一系統中某一部份需予隔離，而不須考慮流體節流(THROTTING)的控制時(shí)閘閥是非常理想而適合的。因當節流使用時(shí)，則流體會(huì )產(chǎn)生高速流經(jīng)門(mén)座，而造成流體之沖蝕門(mén)、座及殼體(產(chǎn)生拉絲現象)，或引起震動(dòng)而損傷。
(2)球型閥(GLOBE VALVES)、角閥(ANGLE VALVES)、針閥(NEEDLE VALVE)
球型閥因球體有球柱狀的外形而稱(chēng)之，主要是為須緊閉，經(jīng)常開(kāi)關(guān)及當流體須控制流量之節流作用而設計，其主要特點(diǎn)是有效的節流，使拉絲現象減到較少因而減少閥門(mén)及閥座之浸(沖)蝕，但因閥座是平行于流線(xiàn)，流體流經(jīng)該類(lèi)閥座時(shí)流向之改變，將在閥中產(chǎn)生擾流，以及降力的下降，僅適合不荷求因壓力降所造成揚程失時(shí)，方可使用。
角閥的結構，特性是由球型閥修正而來(lái)，僅是出口與進(jìn)中成90度直角之區別。
針閥亦是由塞式球型閥修正而來(lái)，閥塞為細長(cháng)型有錐度的針狀，特別適用于低流量范圍的流量控制。
(3)逆止閥(CHECK VALVES)-----擺動(dòng)式(SWING TYPE)、升降式(LIFT TYPE)、斜盤(pán)(門(mén))式(TILTING DISC)、雙片式(DUALPLATE)、底閥(FOOT VALVES)。
此類(lèi)閥其作用為容許流體朝一方向自由流動(dòng)，而限制其反流動(dòng)，當流體通過(guò)系統時(shí)的壓力，把閥門(mén)開(kāi)啟，任何流體的反向，會(huì )把閥門(mén)關(guān)閉，關(guān)閉的完成，是賴(lài)止回機構的重量或賴(lài)反壓，或賴(lài)彈簧或賴(lài)以上幾種的組合。
(4)球型停止逆止閥(GLOBE STOP-CHECK VALVES)
止閥類(lèi)似3.3項之升降式逆止閥，但加裝閥桿及手輸(或別的輔助操作裝置)做為流體之關(guān)斷及止回用，止閥不能以任何機械傳動(dòng)方式打開(kāi)，只靠上游流體壓力將閥門(mén)升舉，離開(kāi)閥座面。
(5)塞閥(PLUG VALVES)
此閥由插入閥體中之閥塞(門(mén))，為一具有錐度中間開(kāi)槽的塞件而得名、結構簡(jiǎn)單屬古老型式之閥，由全開(kāi)至關(guān)只須轉90度即可、閥塞(門(mén))之流口可為任何尺寸與形狀，也可作成多孔型式來(lái)配合三或四條管線(xiàn)連接，而能有不同的流向組合。一般用于全開(kāi)或全關(guān)，不作節流使用(除非開(kāi)口特殊鉆石形狀并經(jīng)處理過(guò))。
(6)球閥(BALL VALVE)
球閥是由塞閥修改而來(lái)，以球塞代替柱塞，來(lái)控制液體、閥塞(門(mén))內通道截面積，則與配合管線(xiàn)的管徑相同，流體作直線(xiàn)通過(guò)閥體，且吸有微小之壓力降。現一般均使用PTEE、EPDM等材料，為閥座，因此，氣泡密封性佳。且改良為防火及防靜電之安全設計，被廣泛使用，但因閥座為PTFE材質(zhì)，其使用溫度一般受限于250度以下。
(7)蝶形閥(BUTTERFLY VALVES)
此閥的構造，是根據管子擋扳的原理，其流動(dòng)控制元件是一有傾角的盤(pán)(門(mén))(其材質(zhì)可為金屬或金屬外緣包上塑膠、特氟隆等)，圓盤(pán)固定在心軸上，并以能旋轉的心軸來(lái)控制開(kāi)閉(開(kāi)、閉只須90度之旋轉)，閥座可為金屬、橡膠、特氟隆等材料，而固定于閥體壁上，此閥構造簡(jiǎn)單，其閥體為薄餅(WAFER)型、重量輕，不占空間適合于節流及開(kāi)閉之用。尤其用于大流量之控制(不適用于小流量)。
(8)隔膜閥(DIAPHRAGM VALVES)
此閥實(shí)際上不過(guò)是“鉗夾”的閥，一個(gè)彈性的，可擾的膜片，用螺椿連接在壓縮件上，壓縮件是由閥桿所操作而上下移動(dòng)，當壓縮件上升， 膜片就高舉，而造成通路，當壓縮件下降，膜片就壓在閥體堰上(假使為堰式閥)或壓在輪廓的底部(假使為直通式)，此閥適用于開(kāi)關(guān)及節流之用。
隔膜閥是特別適用于運送有腐蝕性，有粘性的流體，例如泥漿、食品、藥品、織維性粘合液等，因管線(xiàn)中，此閥的操作機構，是不暴露在運送流體中，故不具污染性，也不需要填料，閥桿填料部也不可能會(huì )泄漏。
(9)安全閥(SAFETY BALVES)、泄壓閥(RELIDF VALVES)、安全、泄壓閥
工廠(chǎng)中，使用高溫、高壓氣體的機會(huì )相當大，尤其在電廠(chǎng)、化學(xué)工廠(chǎng)，由于壓力異常而造成塔槽、鍋爐、管線(xiàn)等壓力容器、設備被破壞而生泄漏，火災或爆炸的機率相當高，為了防止此類(lèi)意外事故之發(fā)生，使制程穩定操作，依美國機械工程師協(xié)會(huì )(ASME)之規定，必須在所有高壓設備均裝設此等安全排放裝置之閥類(lèi)。
此類(lèi)閥之構造類(lèi)似角閥，依其作動(dòng)方式之不同可分為彈箕負載式(SPRING LOADED TYPE)及輔助閥作動(dòng)式(PILOT OPERATED TYPE)。基本上是依力平衡方式作動(dòng)裝置。一旦閥盤(pán)(門(mén))所受之壓力大于彈箕或輔助閥之設定壓力時(shí)，閥盤(pán)就會(huì )被此壓力推開(kāi)，其壓力容器內之氣(液)體會(huì )被排出，以降低該壓力容器內之壓力。
安全閥須設計成有全開(kāi)急泄的作用，其容量超壓以及沖放必須受ASME法規的規定。
泄壓閥，設計成在初壓力增加時(shí)，閥慢慢開(kāi)啟，且沒(méi)有法規作依據，亦不必需立刻開(kāi)啟到全開(kāi)位置，但壓力增加時(shí)，它要繼續不斷的開(kāi)啟。
(10)冷凍閥類(lèi)(CRYOGENIC VALVES)
用于在冷凍場(chǎng)所之運送液化氣體(氧、氮、氫、氦)通常是用青銅或300系列不銹鋼材質(zhì)制成，閥的形式，可以是閘閥、球型閥、球閥、針閥、碟形閥等，該閥類(lèi)異于上述各普通閥類(lèi)之處理，其一是有延伸式閥蓋，如此設計，是要有一足夠之氣室，防止閥桿填料凍結，而影響操作與密封性，及減少了通通閥桿的熱泄漏，也在管線(xiàn)與手輸之間，提供了絕熱的空間，其二是在雙閥座之密閉式空穴內在關(guān)閉時(shí)，必須考慮排泄掉入之液化氣體，避免汽化時(shí)產(chǎn)生過(guò)高之壓力。
(11)其它特殊閥類(lèi)，列舉如下，不作一一介紹。
A.取樣閥
B.底槽沖冼閥
C.減壓閥
D.反壓調整閥
E.電磁閥
F.控制閥
4.閥之選用要點(diǎn)
選用適宜閥類(lèi)需依下列程序，逐一檢核，如此被選取用之閥才能符合其功能，執行所交付之任務(wù)。
(1)閥之特性與主要執行功能
了解各類(lèi)閥之特性及其執行功能，為選用合適性閥類(lèi)之第一步驟，其各類(lèi)閥之特性，分類(lèi)及主要執行功能前面第2、第3節已述及，現歸納整理為表一、表二、供其選用參考。
(2)口徑或流(容)量“表三所示”
A.閥之公稱(chēng)直徑，與流道之直徑不一定一致，其選擇之大小，由輸送流體之條件算出需求Cv值，然后由Cv值(參考制造廠(chǎng)商目錄)選定適合閥之口徑。
B.Cv值之定義為在華氏60度下之水流經(jīng)閥后，其壓力降在1時(shí)，其每分鐘測得之美國侖，即為該閥之Cv值。
C.Cv值可以計算出流經(jīng)該閥之流量(Q)。
Q=CvΔP=7.9Cv
P=液體的密度，LB/FT3
ΔP=通過(guò)閥之后的壓力降,PSI
(3)溫度VS壓力
閥的“溫度VS壓力”是指閥在某一定的溫度下所規定的允許且安全的壓力(但此壓力為在沒(méi)有沖擊下的最大允許壓力)。“如表四所示”
5.閥之結構材料
閥類(lèi)結構上材料的選擇，在閥之功能壽命上可說(shuō)重要，然一般閥之結構材料主要區分為二大類(lèi)：
A.壓力主體材料：閥體、閥蓋、底蓋、螺栓等。
壓力主體材料選擇所考慮之主要因素：
a.流體之溫度、壓力：
A)高溫使用：金屬材料一般在高溫環(huán)境中，其抗拉強度與壽命隨溫度之升高而有所降低，其潛變之強度亦有所影響。
B)低溫使用：金屬材料在低溫之使用場(chǎng)合中，其破壞之韌性急劇降低產(chǎn)生低溫脆性的現象。
b.材料之腐蝕抗性：
閥結構金屬發(fā)生腐蝕之原因：
(A)流體之種類(lèi)(B)濃度(C)溫度
腐蝕損害之形式：
(A)均勻腐蝕(B)孔蝕(C)脫鋅和剝離(D)晶粒間腐蝕(E)破裂
c.材料之沖蝕抗性：
通常耐沖蝕材料必須具備以下之特點(diǎn)：
A)強大的氧化被膜材料
B)降伏點(diǎn)、耐力之材料
C)疲勞界限高之材料
D)硬度值較高之材料
B.主要配件材料(TRIIM)：閥門(mén)座面、閥座座面、閥桿、導套及內部小零件等
主配件材料選擇所考慮之因素：
a)流體之溫度
b)材料腐蝕抗性
c)材料沖蝕抗性
d)材料之抗磨損與抗黏滯性
6閥蓋形式
一般閥蓋與閥體結合方式，有下列數種，依閥之尺寸，使用狀況，溫度壓力及泄漏造成的危險性等條件，供其評估選擇。
A.鎖牙結合式(SCREWED BONNET)
B.螺栓結合式(BOLTED BONNET)
C.圍焊結合式(SEAL WELDED BONNET)
D.壓力密封式(PRESSURE SEAL BONNET)
E.由令結合式(UNION TYPE)
7閥結構特殊需求
依使用溫度，場(chǎng)所不同，而有所特殊的要求列舉如下：
A.防火與防靜電設計——在球閥設計時(shí)與使用須特別注意。
B.延伸式閥蓋設計——應用于冷凍閥、輸送液化氣體。
C.噪音與空蝕之限制——尤其應用于控制閥設計與使用之特別考慮。
D.防填料泄漏之伸縮囊之引用設計——須封閉不外場(chǎng)所考慮。
8操作方式
一般限于安裝環(huán)境、操作、運轉條件或次數，而有電動(dòng)、氣動(dòng)驅動(dòng)裝置之考慮，且因電腦之應用普及，現及發(fā)展至整個(gè)系統制程之連線(xiàn)與監控，無(wú)須人為驅動(dòng)。但因于輪或加裝齒輪減速裝置之經(jīng)濟性與耐用性，仍大部份被人所樂(lè )意采用。