閥門的種類和選用簡介

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與功效。

2.閥之分類

(1)閥依其功能，分類如下：

A.開關閥類：閘閥、塞閥、球閥。

B.節流閥類：球型閥、針閥、角閥、碟型閥、隔膜閥。

C.止回閥類：擺動、升降及雙片式逆止閥，底閥。

D.壓力控制閥類：減壓閥、釋壓閥、安全閥。

E.特殊閥類：

a.取樣閥

b.流量控制閥

c.排放閥

d.其它各式樣閥

(2)依材質分類

A.非金屬閥類：PVC、塑膠(鋼)、特氟龍等。

B.金屬閥類

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

A.鑄造閥類：砂模、殼模、脫臘模、壓鑄等造模法，生產之閥類件。

B.鍛造閥類：由模鍛或自由鍛或丸(方)材值接加工，生產之閥類件。

C.焊接制造閥類：體、蓋分別由若干部分組合焊接制造而成，此類閥注意焊接程序規范及其鑒定(WPS與PQR)。

D.射出成型閥類：一般用之于PVC、塑膠待非金屬閥類之制造。

3.各類閥之特性

(1)閘閥(GATE VALVES)

閘閥是為了于一管線上某一部位系統需要“全開、全關”控制且流體流過僅能以微少之壓力降產生時而設計使用的。當一系統中某一部份需予隔離，而不須考慮流體節流(THROTTING)的控制時閘閥是非常理想而適合的。因當節流使用時，則流體會產生高速流經門座，而造成流體之沖蝕門、座及殼體(產生拉絲現象)，或引起震動而損傷。

(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之，主要是為須緊閉，經常開關及當流體須控制流量之節流作用而設計，其主要特點是有效的節流，使拉絲現象減到較少因而減少閥門及閥座之浸(沖)蝕，但因閥座是平行于流線，流體流經該類閥座時流向之改變，將在閥中產生擾流，以及降力的下降，僅適合不荷求因壓力降所造成揚程失時，方可使用。

角閥的結構，特性是由球型閥修正而來，僅是出口與進中成90度直角之區別。

針閥亦是由塞式球型閥修正而來，閥塞為細長型有錐度的針狀，特別適用于低流量范圍的流量控制。

(3)逆止閥(CHECK VALVES)-----擺動式(SWING TYPE)、升降式(LIFT TYPE)、斜盤(門)式(TILTING DISC)、雙片式(DUALPLATE)、底閥(FOOT VALVES)。

此類閥其作用為容許流體朝一方向自由流動，而限制其反流動，當流體通過系統時的壓力，把閥門開啟，任何流體的反向，會把閥門關閉，關閉的完成，是賴止回機構的重量或賴反壓，或賴彈簧或賴以上幾種的組合。

(4)球型停止逆止閥(GLOBE STOP-CHECK VALVES)

止閥類似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)做為流體之關斷及止回用，止閥不能以任何機械傳動方式打開，只靠上游流體壓力將閥門升舉，離開閥座面。

(5)塞閥(PLUG VALVES)

此閥由插入閥體中之閥塞(門)，為一具有錐度中間開槽的塞件而得名、結構簡單屬古老型式之閥，由全開至關只須轉90度即可、閥塞(門)之流口可為任何尺寸與形狀，也可作成多孔型式來配合三或四條管線連接，而能有不同的流向組合。一般用于全開或全關，不作節流使用(除非開口特殊鉆石形狀并經處理過)。

(6)球閥(BALL VALVE)

球閥是由塞閥修改而來，以球塞代替柱塞，來控制液體、閥塞(門)內通道截面積，則與配合管線的管徑相同，流體作直線通過閥體，且吸有微小之壓力降?，F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，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，其流動控制元件是一有傾角的盤(門)(其材質可為金屬或金屬外緣包上塑膠、特氟隆等)，圓盤固定在心軸上，并以能旋轉的心軸來控制開閉(開、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，此閥構造簡單，其閥體為薄餅(WAFER)型、重量輕，不占空間適合于節流及開閉之用。尤其用于大流量之控制(不適用于小流量)。

(8)隔膜閥(DIAPHRAGM VALVES)

此閥實際上不過是“鉗夾”的閥，一個彈性的，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，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)，此閥適用于開關及節流之用。

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泄漏。

(9)安全閥(SAFETY BALVES)、泄壓閥(RELIDF VALVES)、安全、泄壓閥

工廠中，使用高溫、高壓氣體的機會相當大，尤其在電廠、化學工廠，由于壓力異常而造成塔槽、鍋爐、管線等壓力容器、設備被破壞而生泄漏，火災或爆炸的機率相當高，為了防止此類意外事故之發生，使制程穩定操作，依美國機械工程師協會(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。

此類閥之構造類似角閥，依其作動方式之不同可分為彈箕負載式(SPRING LOADED TYPE)及輔助閥作動式(PILOT OPERATED TYPE)?；旧鲜且懒ζ胶夥绞阶鲃友b置。一旦閥盤(門)所受之壓力大于彈箕或輔助閥之設定壓力時，閥盤就會被此壓力推開，其壓力容器內之氣(液)體會被排出，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，閥慢慢開啟，且沒有法規作依據，亦不必需立刻開啟到全開位置，但壓力增加時，它要繼續不斷的開啟。

(10)冷凍閥類(CRYOGENIC VALVES)

用于在冷凍場所之運送液化氣體(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，該閥類異于上述各普通閥類之處理，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閉時，必須考慮排泄掉入之液化氣體，避免汽化時產生過高之壓力。

(11)其它特殊閥類，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

選用適宜閥類需依下列程序，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。

(1)閥之特性與主要執行功能

了解各類閥之特性及其執行功能，為選用合適性閥類之第一步驟，其各類閥之特性，分類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度下之水流經閥后，其壓力降在1時，其每分鐘測得之美國侖，即為該閥之Cv值。

C.Cv值可以計算出流經該閥之流量(Q)。

Q=CvΔP=7.9Cv

P=液體的密度，LB/FT3

ΔP=通過閥之后的壓力降,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(但此壓力為在沒有沖擊下的最大允許壓力)?！叭绫硭乃尽?

5.閥之結構材料

閥類結構上材料的選擇，在閥之功能壽命上可說重要，然一般閥之結構材料主要區分為二大類：

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合中，其破壞之韌性急劇降低產生低溫脆性的現象。

b.材料之腐蝕抗性：

閥結構金屬發生腐蝕之原因：

(A)流體之種類(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：

A)強大的氧化被膜材料

B)降伏點、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——須封閉不外場所考慮。

8操作方式

一般限于安裝環境、操作、運轉條件或次數，而有電動、氣動驅動裝置之考慮，且因電腦之應用普及，現及發展至整個系統制程之連線與監控，無須人為驅動。但因于輪或加裝齒輪減速裝置之經濟性與耐用性，仍大部份被人所樂意采用。