核电阀门结构.pdf

1 第一章第一章 阀门的结构阀门的结构 尽管各种阀门结构形式千差万别，但其基本的结构形是相同的，都是由驱动和执行两大部 分组成。驱动部分包括驱动装置、传动部件、阀杆等，其作用是输入和传递启闭阀门所需的力 矩；执行部分包括阀体、阀盖和启闭件等，其作用是完成阀门的启闭或调节。 一、 阀体和阀盖一、 阀体和阀盖 阀体、阀盖是阀门的主要承压部件。通常采用法兰或螺纹连接，将它们固接在一起，使其 内部构成一个空间，容纳阀杆、启闭件等，并形成介质的流动通道。 . 阀体阀体 按介质通道的形式可分为三种形式： （1） 直通式：直通式阀体的进口与出口通道成一直线，经过阀前后介质的流动方向不 变。除安全阀外，其余十类阀门均可做成直通式。 （2） 角式：它的进口与出口通道形成直角，当介质流过阀门后，其流动方向改变 90 。 截止阀、节流阀、安全阀均可做成角式。 多通或：其介质通道有三个或更多。介质进出口的方向、通道数及其布置视具体情况的要 求。此阀体常见于球阀和旋塞阀。 不同类型阀门的阀体形状不同，与其有关的因素是阀门的使用权用要求、阀体的强度及介 质流动特性。 . 阀盖 阀盖 阀盖位于阀体上方，与阀体连接在一起。阀盖多半呈椭球状或盘状。阀盖上加工了填写料 函，以便在内部充填写密封填料，保持阀杆密封。 二、 启闭件与阀座密封结构二、 启闭件与阀座密封结构 2 启闭件与阀座是阀门的关键零件。阀门对流动介质的控制是通过改变启闭件与阀座的相对 位置来实现的。当启闭件与阀座紧紧密接触时，阀门处于关闭状态，截断介质流动；当启闭件 离开阀座时，阀门处于开启状态，接通道路中介质；当启闭件处于中间位置时，阀门处于调节 状态。 阀门处于关闭状态时，启闭件与阀座紧密电码接触的两面三刀个表面称为密封面。密封面 所在的零件称作密封圈，阀体密封圈固接在阀体上，形成阀座。启闭件密封面与阀体密封面构 成一对密封副。 . 启闭件及其连接方式 启闭件及其连接方式 各类阀门的启闭件形式不同，其运动方式也不同。启闭件主要有截止型、闸门型、旋塞 型、旋启型和蝶型等五种形式。 启闭件与阀杆的连接不仅应牢回可靠，且要保证它的对中。启闭件与阀杆的连接方式主要 有三种： （1）T 形连接槽：阀杆下端的 T形头与启闭件上端的 T形槽配合连接。 （2）连接圈连接：用金属连接圈嵌入启闭件和阀杆的连接槽将两者连接起来。 （3）阀瓣盖连接：用带螺丝纹的阀瓣盖把两者接在一起。 . 密封面形式 密封面形式 根据密封面的形状，阀门的密封结构型式主要有以下四种： （1）平面密封：癖闭件密封面与阀休密封面均为平面。对截止阀来说，其优点是两密封面 之间在启动闭时无擦伤现象，且维修方便。缺点是关闭时用力大，密封面上易积存杂物而影响 密封性能。 （2）锥面密封：启闭件密封面与阀体密封面均为锥面。它在关闭时用力较小，密封面上不 易积存杂物，密封性能较好；但关闭时两密封面易产生擦伤， 且维修不方便，阀瓣与阀座的对 中出较困难。 3 （3） 球面密封：阀瓣与阀体密封面中有一个是球面。它的密封性能好，但维修困难。 （4） 刀形密封：在相接角的两个密封面中有一个呈刀口形。由于它的接触面积小，同样 的密封力可以得到较高的密封比压，因而密封性能好；这种密封形式因密封面易于损坏，所以 较少应用，仅适用于真空阀。 第（1）、（2）种密封是常见的密封形式，但在 GNPS 阀门中也出现了不少球面密封结 构。 三、 阀杆与阀杆密封结构三、 阀杆与阀杆密封结构 1 阀杆阀杆 阀杆是园形截面的细长杆，上端接驱动装置，下端与启闭件相连。其作用是传递驱动装 置输入的力矩，使启闭件动作。 阀杆上的传动螺纹一般采用公制 T 形螺纹，有时也采用公制普通螺纹或细牙螺纹。有上螺 纹阀杆和下螺纹阀杆之分。上螺纹阀杆的螺纹位于阀杆的上半部，在阀体外面，不受介质腐 蚀；下螺纹阀杆的螺纹位于阀杆的下半部，在阀体内部，与介质接触并受其腐蚀。 阀杆的运动方式有如下几种： （1） 旋转升降式：阀杆作旋转和升降复合运动，蝶阀，球阀。 （2） 升降式：阀杆仅作升降运动，气动隔离阀。 （3） 旋转式：阀杆仅作旋转运动。 阀杆是阀门的主要受力零件。在启闭过程中阀杆承受压缩和扭转作用。对于截止阀，阀杆 主要承受压缩作用；而对于旋塞阀、蝶阀和球阀，阀杆主要受扭转力作用。 2 阀杆密封结构阀杆密封结构 4 通过阀盖与阀杆之间间隙的介质泄漏为外漏。外漏严重时会影响管路和设备正常运行，特 别是对有放射性的介质，泄漏会引起放射击性污染，对人身安全造成威胁。因此必须设置密封 防止介质外漏。 最常用的阀杆密封结构是填料函密封。在阀盖填料函内填写充具有一定弹性的密封填料， 用填料压盖压紧，使用权填写料与阀杆外表面和填料函内侧紧接触，并形成一定的密封比压。 这样即使在阀内较高介质压力作用下，也不会在阀盖与阀杆配合外产生间隙，从面防止介质外 漏。 第二章 第二章 GNPS 常用核阀简介常用核阀简介 §§2.1 截断阀类截断阀类 一、 闸 阀 一、 闸 阀 闸阀是一种常用的截断阀，用来接通或截断管路中的介质，但不适于用来调节介质流量。 它的启闭件（闸板）在垂直于阀内通道中心线匠平面内作升降运动，像闸门一样截断介质，故 称作闸阀。 11 闸阀的特点 闸阀的特点 （1） 流动阻力小。闸阀阀体内部介质通道是直通的，介质流经闸阀时不改变其流动方 向，因而流动阻力较小。 （2） 结构长度（与管道相连接的两端面间的距离）较小。 （3） 启闭较省力。启闭时闸板运动方向与介质流动方向相垂直，而截止阀阀瓣通常在关 闭时的运动方向与阀座处介质流动方向相反，因而必须克服介质的作用力。所以与截止阀相 比，闸阀的启闭较为省力。 （4） 介质流动方向不受限制。介质可以从闸阀两侧任意方向流过闸阀，均能达到接通或 截断的目的。便于安装，适用于介质的流动方向可能改变的管路中。 5 （5） 高度大，启闭时间长。由于开启时需将闸板完全提升到阀座通道上方，关闭时又需 将闸板全部落下挡位阀座通道，所以闸板的启闭行程很大，相应地其高度大，启闭时间较长。 （6） 密封面易产生擦伤。启闭时闸板与阀座相接触的两密封面之间有相对滑动，在介质 力作用下易产生擦伤，从而破坏密封性能，影响使用寿命。 闸阀仅供截断或接通管路中的介质，不宜用来调节介质的压力或流量。如长期用于调节， 密封面会被介质冲蚀，不能保证其密封性。 （7） 零件较多，结构较复杂，维修困难。 22 闸阀结构 闸阀结构 闸板是闸阀的启闭件，其结构形式有斜座和平行座式两类。GNPS 闸阀的主要形式有： ·斜座闸阀：单闸板，双闸板或双盘件。 ·平行座闸阀：双闸板式和自由膨胀式和止动装置式。 （1） 斜座式闸阀 斜座闸板的密封面与闸板垂直中心线成一定倾角，称为楔半角的大小主要取决于介质的温 度和通径的大小，一般介质测试越高、通径越大，所取楔半角越大，以防止温度变化时闸板被 卡住，无法开启。根据使用压力，一般单闸板的形状是扁平（PN10）、椭园（PN25）、园柱 球形（高压）。对斜座单闸板的使用权用限制是：不适用于阀体变形的场合。因此，对下列情 形下使用要注意防止闸板卡死： ·如果流体温度导致阀体胀、缩变形 ·如果流体压力或管道引的外力导致阀体机械变形。 双闸板式闸阀可适应上述变形，但只能适用于低饱和蒸汽管路或有较大过冷度的压力管 道。 （2） 平行座式闸阀 6 自由膨胀闸阀的闸板由两个独立的盘件组成，用弹簧将两个盘件从中间隔开，并顶靠在阀 体的平行阀座上。阀门关闭时，在膨胀作用下盘件在各自密封面内可自由移动。弹簧不能用来 平衡流体作用于进口侧闸板上的压力，尚不足以保证闭合时的密封性，密封性与流体压力直接 有关。因此，流体压力减小巧玲珑而变得低于阀体内的压力时，闸板就愈加靠紧阀座，于是增 加了开启需克服的摩擦力，甚至卡死。该型闸阀不用于低压管路，而只用于高压（水和蒸汽） 管路，其优点是对热变形不敏感。 （3） 双闸板闸阀的旁路平衡 对用于蒸汽管道的双闸板阀；出于安全考虑需采用旁路平衡装置，使闸阀阀体内的容量与 进出口连通。 闸阀运行中常遇到这样的情况：闭合和冷却的闸阀阀体内在两闸板这间有积水，由于闸阀 进口侧的加热作用使用权积水足以形成饱和蒸汽时，在闸阀内就会产生过压，以至闸阀不能打 开，而金属内的应力也会起过弹性极限。旁路的作用就是释放阀体内的积水及蒸汽。旁路阀也 可由不得截止阀取代，但此时主闸阀仅能保证单侧密封。 33 密封性：单侧或双侧 密封性：单侧或双侧 良好状态的闸阀实现单侧密封性。平行座式闸阀也只能在出口阀座实现单侧密封，见图 7 平行座式闸阀。 标准的斜座式闸阀情况也一样，压力使进口侧闸板变形，于是使用权流体可流过进口侧闸 板直至阀腔达于是平衡， 双侧密封式闸阀是通过增强闸板对阀座的推力而实现的，接触压力应大于进口流体的压 力。这种闸阀的缺点是，如果在热状态下闭合，后来冷却壳体就会出现收缩，于是形成闭合位 置卡紧，有可能使密封面或控制螺母损坏。 二、 截止阀二、 截止阀 7 截止阀也是一种常用的截断阀。它的启闭件（阀瓣）沿着阀座通道的中心线上下移动。闭 合时依靠阀阀瓣贴合阀座保证密封性，其方向一般与流动方向相反。 1 截止阀的特点截止阀的特点 （1） 与闸阀比较，截止阀结构较简单，维修较方便。 （2） 启闭时阀瓣与阀座密封面之间无相对滑动（锥形密封面除外），因而密封面磨损和 擦伤较轻，密封性能较好。 （3） 阀瓣选选行程小，因而截止高度较小，但结构长度较大。 （4） 由于关闭时阀瓣的运动方向与介质压力作用方向相反，必须克服介质的作用力，所 以启闭力矩大，启闭较费力。 （5） 流动阻力大。阀体内介质通道比较曲折，流动阻力大，动力消耗大。在各类截断阀 中截止阀的流动阻力最大。 （6） 介质流动方向受限制。介质流经截止阀时，在阀座通道处只能从下向上单方向流 动，不能改变流动方向。 截止阀仅供截断或接通管路中的介质，不宜用来调节介质的压力或流量。如长期用于调 节，密封面被介质冲蚀，不能保证其密封性。使用时要特别注意阀的进出口方向，切勿装反。 2 截止阀一般结构截止阀一般结构 从截止阀的阀杆和阀体流道形式，有这样的分类： 直杆式 截止阀 从阀瓣的形式来看,它主要有锥体、平座、球体及挠性隔膜几种。 给出了一些实际截止阀的结构形式。 直通式 角式 斜杆式 直流式 8 斜杆式截止阀的阀杆与介质流动方向成一夹角，阀杆越倾斜则流动阻碍力越小。为避免紊 流干扰，通常在阀瓣上设置一个导向筒。 对隔膜 式截止阀，金属阀瓣由固定的阀体和阀盖之间的挠性隔膜取代。闭合时的密封性由 隔膜贴合在水平或凹形座上来保证，借助顶块使隔膜随阀杆的推力而闭合。另外，隔膜 可对操 纵机构的另件起保护作用，当隔膜出现渗透漏时，则失去外部的密封保证。这类阀的使用仅限 于低压、低温的管道。 所有截止阀在工作时流体都有是从阀瓣下部进入，的一个例外是：汽机系统（ ）的一个例外是：汽机系统（）的入口阀为反向流动。这样，要开启此阀是十分困 难的。故此，在主阀瓣上设置导向阀。开启时，先开导向阀让小股流体进入出口侧，使用权进 出口压力增衡，再开启主阀瓣。 三、旋塞阀三、旋塞阀 旋塞阀可作为截断阀，也可作为分配阀。它的启闭件是一个有通道的园锥形或柱形的塞 子，靠围绕本身的轴线作旋转运动来完成阀门的启闭。 旋塞阀的特点 旋塞阀的特点 （） 结构简单，零件少，体积小，重量轻。 （） 流动阻力小。介质流经旋塞 阀时，流体通道可以不缩小，也不改变流动方 向，因而流动阻力小。 （） 启闭迅速，介质流动方向不受限制。 （） 启闭较费力。旋塞阀阀体与塞了之间是靠园锥表面来密封的，所以密封面面 积较大，启闭力矩较大。如采用有润滑的结构或在启闭时能先提升塞子，则可大减少启闭力 矩。 （） 使用中易磨损，而难以保证密封性，且不易维修。如采用油封结构，即在密 封面注入油脂，形成油膜，则可提高密封性能。 9 旋塞阀的结构 旋塞阀的结构 旋塞的形状有锥形和园柱形，其流通通道有直通型、型和型，通孔的数目及其截面形 状与阀体的管路布置有关。当旋塞可使流体从上部或从下部流动时，这种旋塞为穿通型。 为保证密封，必须沿塞子轴线方向施加作用力，使塞子压紧关阀体上，从而在两密封面间 形成一定的密封比压。根据压紧方式不同，旋塞阀有如下几种结构形式： （） 紧定式：这种旋塞阀的结构最为简单，仅由阀体和塞子组成，塞子下端伸出阀 体外，由锁紧螺母将塞子往下拉紧，使其压紧在阀体密封面上。只适用于低压场合，目前很少 采用。 （） （） 填料式：它阀体、塞子、填料和填料压盖组成。依靠填料压盖压紧填料的同 时，将塞子紧紧压在阀体密封面上，从而防止介质的内漏和外漏。 （） 自密封式：它与一般的旋塞闪阀有很大的区别，它的塞子是倒置的，即塞子大 端朝下，用压盖压住。塞子与压盖之间有一空腔，介质可通过塞了内的小孔进入下部的空腔 ， 依靠介质压力将塞子压紧在阀体密封面上，介质压力越大，则密封性能越可靠。在塞子和盖之 间放置一个压紧弹簧，起着预紧的作用，使密封效果更好。 （） 油封式：它的结构与填料式旋塞阀基本相同，不同之处在于它设有注油装置， 并在塞子的密封面上加工出横向和纵向油沟。侃用时从注油孔向阀内注入润滑油脂，使之在塞 子与阀体之间形成一层很薄的油膜，起润滑和辅助密封面的作用。油封式旋塞阀的主要特点是 密封性能可靠，而且启闭省力。它的出现扩大了旋塞阀用范围。 四、 球四、 球 阀阀 球体阀是一种新型的截断阀。它的启闭件是一个球体，围绕着阀体垂直中心线作回转运 动，故称为球阀。多用于、。 球阀的特点 球阀的特点 球阀来自于旋塞阀，它具有旋塞的优点，又克服了旋塞阀的一些缺点： 10 （） 启闭力矩比旋塞阀要小。旋塞阀塞子与阀体密封面接触面积大，而球阀只是 阀密封圈与球体相接触，所以接触面积较小，启闭力矩也比旋塞阀小。 （） 密封性能比普通旋塞阀好。球阀皆采用具有弹性的软质密封圈，所以密封性 能好。球阀全开时密封面不会受到介质的冲蚀。 球阀的结构 球阀的结构 球体是球阀的启闭件，其表面是密封面，球体内有园形截面的流体通道，其直径常等于阀 的公称通径。与旋塞阀相同，球阀的通道形式也有直通、L 形和 T 形。L 形和 T 形通道的分配 作用与旋塞阀一样。 按照球体在阀体内的固定方式，球阀可分成浮动球式和固定球式两种。 浮动球式球阀的球体是可以浮动的。在介质压力的作用下，球体被压紧到出口侧的密封圈 上，从面保证密封。它的特点是结构简单，单侧密封，密封性能较好，但由于球面与出口侧密 封圈之间压紧力较大，所以启闭力矩也大。 固定球式球阀的球体被上下两端的轴承固定，只能转动，不能产生水平位移。为了保证密 封性，它有能够产生推力的浮动阀座，使密封圈压紧球体。因此它的结构复杂，外形尺寸大。 由于球体被轴承固定，介质对球体压力是由轴承来承受的，因而密封圈不易磨损，使用寿命 长。密封圈与球体间的摩擦力小，因而启闭也较省力。 五、 蝶五、 蝶 阀阀 蝶阀是截断阀类的一种。它的启闭件呈园盘状，称作蝶板。蝶板绕其自身的轴线作旋转运 动。 11 蝶阀的特点蝶阀的特点 （）结构紧凑简单，体积小，重量轻。结构尺寸最小，其长度甚至可以小于通径； （）由于全开时阀座通道有效流通截面积较大，因面流动阻力较小； （）启闭方便迅速且比较省力。蝶板旋转 90 。角即可完成启闭。由于转轴两侧蝶析受介 质作用力接近相等，而产生的转矩相反，因而启闭力矩较小； （）低压下可以实现良好的密封； （）调节性能好。通过改变蝶板的旋转角度可以分级控制流量； 蝶阀的结构 蝶阀的结构 蝶板转轴的两端装有导向装置和密封封垫。蝶板的密封是由两种方法保证： ·阀座设弹性密封垫。如采用橡胶垫、塑料垫，在高温场合，可采用弹性不锈钢膜垫，该 膜内可充压，以保证密封性。 ·蝶板支撑轴轴向偏心或轴倾斜。从蝶板的形式来看，主要有三种； （） 中心对称板：阀杆从碟板的径向中心穿过，踏 3 的阻流面积较小，但密封面易擦 伤，难以保证密封性，一般只用于调节流量。 （）偏置板式：蝶板与阀杆平行安装，不在 同一平面。它的密封性好，但 阻流面积大。 （）斜板式：蝶板与阀杆成一倾斜角。常用 密封式蝶阀。 对有良好密封形式的蝶阀，既是截断阀， 又是调节阀主要用于大直径水管上。 §2.2 自调阀类 §2.2 自调阀类 12 这类阀门的启闭件运动仅受流体能量和方向控制(流向流速)，并在一个规定方向上永远 是闭合状态。 根据功能这类阀有两种： ·用来阻止流体反向流动的止回阀 ·避免流体速度超定值的断流阀 一、 止回阀 一、 止回阀 根据阀瓣的形状和运动特性，止回阀主要有旋启式和升降式两种。 旋启式止回旋 旋启式止回旋 旋启式止回阀的阀瓣呈园盘状，通过摇杆与驱动转轴相连，按流体流动方向绕阀座通道外 的转轴作旋转运动。在正向流体推力作用下，阀瓣向上旋启并保持开启位置；流体反向时，依 靠阀瓣自重落下，并在反向流体推力作用下，使阀得到密封。 旋启式止回阀的阀内通话成流线型，流动阻力较小巧玲珑，适用于大口径的场合。可安装 在水平管道或垂直管道上。鉴于阀瓣的重量，这种止回阀只有在工作频率低的情况下才使用， 如涡轮排放管路。 这种止回阀使用中要注意到现场监听阀瓣撞击声。因为当正向流体推力不足时，阀瓣在自 身重力作用下将连续撞击阀座，造成水锤并击伤阀座密封面。另外，对大口径和高压止回阀， 当介质反流时会产生相当大的水力冲击，甚至造成阀瓣和座的损坏。为克服这些问题，在结构 上采取的措施是： （） 采用多瓣式结构。它的启闭件是由许多个小直径的阀瓣组成的。当介质停止流动或 倒流时，这些小阀瓣不会同时关闭，因而就大大地减弱了水力冲击。由于小直径的阀瓣本身重 量轻，关闭动作也比较平稳，所以阀瓣对阀座的撞击力较小，不会造成密封面的损坏。 （） 对高压情况，在阀瓣上设内通道，以平衡两侧压力，且对阀门开启有利。 （） 通过转轴装阻尼器，缓启缓闭。 13 升降式止回阀 升降式止回阀 升降式止回阀是一种截止型止回阀，它的结构与截止阀有很多相似之处，其中阀体怀截止 阀阀体完全一样，可以通用。阀瓣形式也与截止阀阀瓣相同，阀瓣上部与阀盖下部都加工出导 向套筒，阀瓣导向筒可在阀盖导向套筒 内自由升怅。采用导向套筒 的目的是要保证阀瓣准确地 降落在阀座上。在阀瓣导向筒下部或阀盖导向套筒上部有一个泄压孔，当阀瓣上升时，排出套 筒内介质，以减小阀瓣开启时的阻力。升降式止回阀的启闭件（阀瓣）是沿阀座通道中心线作 升降运动的，动作可靠，但流动阻力较大。 按照在管路上的安装位置，升降式止回阀可以分成直通式升降止回阀和立式升降止回阀两 种。 ） 直通式升降止加阀 当介质停止流动时，阀瓣靠自重降落在阀座上，阻止介质倒流。故允许安装在水平管路 上。如在阀瓣上部放置辅助弹簧，阀瓣在弹簧力的作用下关闭，则可安装在任意位置。 ） 立式升降止回阀 立式升降止回阀的介质进出口通道方向与阀座通道方向相同，为使阀瓣能靠自得下落到阀 体阀座上，所以必须将它安装在垂直管路上，这种止回阀的流动阻力较小。这种前期当用于泵 的吸入管底部时又称底阀。底阀的作用是防止进入泵吸入管中的水或启动前预灌在泵和吸入管 中的水倒流，保证水泵正常启动。 与旋启式止回阀一样，也要注意防止升降式止回阀可能产生的水锤现象。 止回阀采用两种密封结构 堆焊司太立合金的接触表面。 即：堆焊几级司太立合金的球型、阀瓣置干堆焊级司太立合金的环型阀座上：所采用的 密封原理就是导用不同的硬度、座瓣的硬度大干阀座的硬度，即是利用阀瓣的硬度大干阀座的 哽度从而使阀座变形而达到密封。 14 弹性接触面。 当阀门输送低压低温气体时，就采用这种接触表面，嵌在阀瓣内的弹性密封件压在阀座平 面上。 § 调节阀类调节阀类 调节阀类由一些调节流体压力和流量的零件组成，通过改变阀瓣与阀座的相对位置，引起 通道截面的变化来调节流体压力和流量，使得阀门处于 ·手控的稳定状态（使用减压阀时）； ·也可事先设定或信号输入，进入自动和动态调节，如调节阀。 因此，此类阀有两种：减压阀专为流体压力自动控制，保证输出压力恒定；调节器节阀用 以保证连续、有效并精确地调节压力和流量。 一、 减压阀一、 减压阀 减压阀也称调压器或减压器。通常它是直接作用式压力调节，介质通过减压阀将产生节流 效应，从而使进口压力降低到某一确定范围的出口压力，并且在进口压力不数据变化的情况 下，仍能使出口压力保持在该范围内。 减压阀与调节阀是不同的。虽然它们都利用节流效应来起降压作用，但是调节阀的出口压 力是随进口压力变化的。而减压阀却能进行自动调节，使阀后压力保持稳定。 减压阀的工作原理是：通过可调的机械装置（重锤或弹簧）设定减压平衡力，与作用于阀 活塞或膜片上的进口压力保持平衡并随入口压力的变化控制阀门开度，维持出口压力恒定。 选择和使用减压阀要根据流体的性质（空气、水、蒸汽）和压差的大小来进行： ·对一些气体来说，如果压差太大，阀内构件就有结冰的危险； ·对低压的水和蒸汽来说可以只用一级减压； ·对减压幅度大的高压蒸汽，需采用两级澎胀减压，以避免因流体在高压差下高速流动而 对阀瓣和阀座造成快速磨损。 15 基于这些因素，这里介绍两种减压阀： ·专用于大压差气体减压阀 ·用于管道系统上的减压阀 气体减压阀 气体减压阀 也称为减压调节阀，专门安装在高压气瓶上。标准型减压和高压减压调节阀结构。它们的 一般工作方式是：当减压或调节螺钉拧松时，作用在阀瓣上的弹簧将其关闭；随着螺钉拧紧， 膜片变形迫使阀瓣开启并在低压室形成不定压力。如果低压室压力上升，膜片趋向恢复原来的 形状，阀瓣开度减小；如果低压室压力下降，膜片变形使开度增大，提高了出口压力。如此， 实现了低压出口压力的自动调节。 减压定值的设定，用改变减压螺钉来完成。 应该注意以下几个方面： ·尽管进口压力是变化的，也要注意减压终止时的恒压。实际上，这些变化的误差一般约 在平均值的 1%5%之间。 ·当气体停止流通时，要注意出口压力回升的限度，回长的过高或过快，会加减压阀（惯 性）内部零件的设计问题或密封问题引起膜片受损。 ·禁止安装在氧气瓶上的阀使用润滑油。 管路的减压阀 管路的减压阀 有直接作用式和带控制阀门的间接作用式两种。 直接作用式减压阀能达到一般的精确度，工作原理与上述的相同，调压部件可以是活塞或 膜片。 活塞式减压阀一般用在各种压力的低温（100）水管道上。活塞与阀杆相连，通过调节 弹簧，使活塞受的推力与压力保持平衡。当入口压力变化时，活塞带动阀瓣上下移动，保持出 口压力恒定。 16 薄膜式减压阀与上述气体减压阀相类似，可用在各种流体管道上。但由于膜片比较脆弱， 使用中对压力和温度有一定的限制，常用于空气、水或低压的饱和蒸汽管道上。薄膜 式减压阀 结构如图 30所示。 间接作用式减压阀是在直接式基础上增加一个控制部件（阀瓣、活塞膜片控制元件），由 它来调节直接作用式阀瓣的开度，提高平衡装置灵敏度。这种阀门可获得准确的减压及安装在 蒸汽管道和大流量变管道上。图 31为间接作用减压阀。 排放减压阀 排放减压阀 上述的减压阀可保证出口压力恒定，而排放减压阀则是通过排泄流体使进口压力保持恒定 状态。这种减压阀的外形与其客观存在阀相同，实质上是一种能连续排放一定量流体的安全 阀。 这种阀使用于低压辅助蒸汽管道（向汽轮发电机组上的喷嘴或密封箱输汽时保持恒压）和 装有流量测量泵与回路喷嘴的液体燃料通道上。 图 32 是适用于各种流体低压排放阀。调节的进口压力作用膜片底部，该作用力与初级弹簧 的推力平衡。与膜片托盘和弹簧座相连的阀瓣通过弹簧的二级推力随膜片而运动，当进口压力 上升时将膜片提起，阀瓣打开，一部分流体排出。上部的螺钉用于调节进口压力整定值。 二、调节阀二、调节阀 调节阀根据收到的外部指令（手控的，或调节电路控制的气动装置），通过改变通道截面 积来调节流体流量和压力。因此，调节阀要遵守它自己的压力、流量、温度设定值。除了特殊 情况外，一般对大流量、高温高压都有很高的灵敏度和精确度。 另处，由于调节阀经常构成调节系统的最后一个组成部件，因此一定要保证主控制部件的 精确、可靠，否则就会破坏管路系统的自动调节功能。 调节阀因其作用是按节流原理来实现的，故也称节流阀。通常调节阀在结构上除了启闭 件、阀杆控制系统外均截止阀相同，其流道也有直通和角式之分。 17 区分调节阀的类型 要根据下列条件： ·作用方式； ·阀瓣形状与数量； ·与流体和管道的性质密封相关的阀门的作用。 作用方式 作用方式 如图 33，调节阀上还可装一个气动控制头。控制头的里面有一块膜片，用来传递控制 ·V形的阀瓣适用在流量变化很小的管道上； ·抛物线型使用在流量变化大，要求密封性良好的管道上； ·速开型阀瓣 特殊功能调节阀特殊功能调节阀 （） 角式调节阀，其流道为角式，安装于垂直相交的管路上，具有明显的高温高压节流 效应 （） 微流量阀，其阀瓣细长如针型，用于精确调节小流量流体。 （） 三通阀：阀瓣有三个开孔，在分流或混合流体时使用。 （） 恒温阀：恒温膜盒内是高膨胀系数的液体，当外部温度上升时，液体膨胀，使上部 波纹管压缩带动阀瓣运动，减小了加热流体的流量。反之，阀瓣打开。 （） 旋塞型调节阀，阀瓣为柱塞状，三叉开孔，通过旋转运动调节流量。 § § 2.4 安全阀安全阀 安全阀是一种安全保护用阀。它通过向系统外排放介质来防止管路或设备内介质压力超过 规定数值。安全阀属于自动阀类，取决于流体的特尾（状态、压力）。用于压缩机、高压容器 和管路等因介质压力过高而可能引起爆炸的设备。 18 安全阀适用于可压缩流体和不可压缩流体。依据调节压力定值的定值的结构不同，安全阀 可区分为重锤式、扭力杆式、弹簧式和脉冲式等。各型阀门的动作原理是基本相同的，因此将 着重介绍弹簧式安全阀。 作为 GNPS 典型的弹簧式安全阀有两类： ·先导式安全阀 ·助动式安全阀 一、 弹簧式安全阀概述一、 弹簧式安全阀概述 安全阀由不得阀体、密封结构阀瓣和阀座及加于密封结构上的载荷三部分组成。 安全阀阀瓣上方必须施加载荷。在正常介质压力情况下，阀瓣在外加载荷的作用下被压在 阀座上。当介质压力上升到开启压力时，介质对阀瓣的作用力大于外加载荷便可克服介质的作 用力，使阀瓣又重新紧压在阀座上，并防止介质泄漏。 弹簧式安全阀是通过作用在阀瓣上的弹簧力来控制阀的启闭。这种娄全阀具有结构紧凑、 体积小、重量轻；启闭动作可靠；对振动不敏感等优点。缺点是作用在阀瓣上的弹簧力随开启 高度而变化，阻碍阀瓣迅速达到开启高度；对弹簧的要求很严；由于长期处于高温下弹簧的性 能将产生变化，所以它不适用于过高温充的场合。弹簧式安全阀是应用最广泛的一种安全阀。 . 结构结构 弹簧式安全阀的流体通道为角式。为提高介质流速，进口通道采用缩口形式（喷管），出 口通道则比较宽阔，减少流动阻力以利于介质排放。 按阀瓣的开启高度，安全阀可分成微启式和全启式两种。 （） 微启式安全阀。微启式安全阀通常做成渐开式，它的阀瓣上升高度随介质压力变化 而逐渐变化。开启高度仅为喉径的确 1/401/20，主要用于液体介质的场合。 19 （） 全启式安全阀。全启式安全阀通常做成急开式，主要用于介质为气体或蒸汽的场 合。当阀瓣开启后，逸出的气体压力降低，体积膨胀，从而将阀瓣拖鞋卢，因此它的阀瓣在开 启后迅速上升到开启高度。它的高度等于或大于阀座喉径的四分之一。 微启式安全阀的阀瓣与阀座结构与截止阀相似，在阀座上安置调节环。它的结构简单， 但排量小，同时阀瓣的启闭会对阀座造成冲击。 全启式安全阀一般采用喷嘴式阀座和反冲结构喷嘴式阀座具有较大的缩口，当阀瓣开启 后，介质以很高的流速通过闪座的喉部，使阀瓣受到巨大的冲力。反冲结构通常采用阀瓣反冲 盘配阀座调节环或阀瓣阀座分别配置调节环的形式。反冲结构的作用是利用改变阀瓣上方喷出 介质的流向，使介质的部分动能转变成阀瓣的升力，推动阀瓣迅速达到规定的开启高度。利用 调节环还可以调节安全阀的开启压力和回座压力。全启式安全阀的结构较为复杂，但排放介质 的能力较大。 弹簧是弹簧式安全阀的重要零件，位于阀瓣上方。它的作用是对阀瓣施加载荷，控制安全 阀的启闭。不论阀瓣开启高度如何，弹簧的作用力总是能够准确地垂直作用在阀瓣中心，这是 重锤杠杆式安全阀所达不到的。因而弹簧式安全阀动作 性能好。 弹簧固定于上下两块压板之间，弹簧的作用力通过压板和阀杆作用在阀瓣上.弹簧上压板靠 调节螺栓定位，拧动调节器螺丝栓可以调节弹簧作用力，从而控制安全阀的开启压力。 用于高温介质的弹簧安全阀，由于弹簧长期在高温作用下其弹性将发生变化 ，因此必须 阀闭合该阀为反作用力型，靠弹簧加载，旁侧分流。克服弹簧压缩所需的力，由作 用在阀瓣承受面的蒸汽压力提供，这是阀闭合时的情况。 阀开启当上述力达到平衡时，作用在阀瓣上的升力足以使用权阀瓣上升，该阀微启，使 蒸汽流通。蒸汽微弱地流过下部调节圈的内表面，并向上方偏流。于是，蒸汽重又作用在支承 面以外的阀瓣下表面上及活塞下表面上，其推力增大，并使阀瓣突然上升至全部行程的 2/3 左 右。 20 阀全开启如果压力继续增加，作用在阀瓣和活塞上的力也增加，当增至开启压力 3%以 上，阀瓣完全升起，保证了最大流量。如果蒸汽压力降低，形成的推力低于弹簧张力，于是阀 瓣下降至中间位置，并最终闭合。 3密封性密封性 弹簧安全阀的主要部题材：密封不好，开启后不回座、敲击和阀瓣卡住。这些故障是因内 部损坏和磨损造成的。 阀瓣不回座主要是由于弹簧老化或性能变化、阀瓣不对中、密封面有杂质等引起的。 弹簧随温度变化而老化；阀座阀瓣接触的密封面金属压力不足；阀输送流量形成的压力 损失；下部导向圈位置失调、密封面上出现金属杂质、进口安装侧的连接螺栓拧紧不均等；管 道和阀承受机械力或卸荷管安装错误使管、阀受力；上述这些情况都有会破坏密封性。 弹簧张力不足时，引起阀瓣对其阀座的冲击振动（敲击）。而闭合压差的误差、机械引起 的摩擦将导致阀瓣卡住。这些现象的出现同样也严重破坏了阀的密封性。 二、先导式安全阀二、先导式安全阀 核电厂中（特别是反应堆流体系统）使用权用弹簧式安全阀，最令人耽心的问题是安全阀 起跳后不回座或启动不灵敏。例如美国三里岛事件中，RCP 稳压器安全阀起跳后未回座，造成 反应堆失水。先导式安全阀在弹簧式阀基础上增加了压力敏感和控制功能，能避免上述情况的 发生。 GNPS 大量使用了先导式安全阀，如 RCP 稳压器安全阀组，RRA 和 RCV 系统的安全管 线，由于 GNPS 的先导式安全阀结构相同，只是定值、尺寸不同，故在此以 RCP 安全阀组为例 进行介绍，习惯上 GNPS 又将此阀称为 SEBIM阀。 RCP 由三个安全阀组提供稳压器的超压保护。每个阀组由串联安装的两台先导式安全阀组 成，上游阀提供 卸压功能保护阀；下提供隔离功能隔离阀。 结构说明 结构说明 21 安个阀由主阀和导阀两部分组成。主阀主要部件包括： ·阀体 A，带有一管嘴 B； ·带翅片的缸体 CA，用于阀杆 T的导向； ·阀盖 E，其中包括活塞 V； ·阀瓣 C及密封波纹管 D，阀杆 T 及热屏蔽。 导阀包括： ·过滤罐 F； ·先导单元 P，包括控制板和两个液压双向阀 R1、R1； ·整定系统单元 S ·探测头 ·电磁驱动器，必要时利用它开启阀门 R1、R1。 主阀的启闭受先导流体驱动的招待机构（缸体/活塞）的作用。而活塞所受的先导作用，由 导阀探测单元给予出信号，通过移动控制板，向两个双向分配阀施力实现。通过 R1 向主阀供 水或通过 R2 使主阀缸体内液体向外排放，从而协助主阀关闭或开启。无论回路压力高于或低 于整定值，电磁驱动器都可以遥控 R2 阀开启，因而它能保证回路未超压时隔离阀常开。 处于管线流向的第一个阀执行卸压或安全功能（保护阀），而处于其下游的另一阀门，在 保护阀一旦不能回座时起隔离作用。 阀列上游的少量密封水保证了保护阀的密封，阀列动作根据 JRC系统形式： ·稳压器充水时，两个阀门都处于关闭状态； ·机械加压达 5bar 时，由于电磁驱动装置 R32的作用，隔离阀保持开启状态，保护阀关 闭，R1 开启，阀头仍处于充水状态； ·压力达到 143bar 时，电磁驱动装置不再触发。隔离阀保持原状态，这进一步保证了它在 液动整定压力（表压 145bar）下处于开启状态。 22 ·保护阀仍处于关闭状态，R1'开启。如果回路压力继续上升，保护导阀中的 R1'将在 160162bar 之间关闭，在压力上升到 165bar 之前，R2'保持关闭状态，保护阀保持关闭状态， 隔离阀保持开启状态。 ·安全功能。压力上升到保持阀的整值时，在 165bar 的压力作用下通过 R2'打开主阀。这 导致了主回路的排放，该过程将持续到 R1'开启，主阀重新关闭（表压 159 bar）。 由于 R2'开启，隔离阀在 145 bar 的压力下保持开启状态，这时隔离阀的执行机构处于排水 状态。 二、助动式安全阀二、助动式安全阀 同样地，这类阀也由标准型弹簧式安全阀派生而来，通常在弹簧安全阀阀头加装气动或电 动辅助驱动机构，以便帮助安全阀开启或关闭或者两兼有。它与先导式的区别是：先导式是自 给能的，而它则是辅助能动的。 GNPS 主蒸汽安全检查阀是典型的助动式安全阀。GNPS 每条主蒸汽管线上设 7 只安全阀， 其中 4 只为常规的弹簧式安全阀，3 只为气动助能式安全阀。它们除了气动辅助部分外，其余 的结构是相同的。以下介绍气动式主蒸汽安全阀（简称 HE阀）。 结构说明 结构说明 HE 主要由阀体、上部构件、气动传动装置等部分组成。 该阀阀体进口带喷嘴和喷嘴环，可控制阀的压降并使阀门能急速开启。上部构件是指保证 阀门运行的机构装置，它包括弹簧组件、阀杆组件及重要的放气控制环等。气动传达室动装置 的功能是给阀助动，它以连接件为中个物，对安全阀的阀杆施加辅助力（协助关闭）或对弹簧 施加反向力（协助提升），中间连接件允许阀门自膨胀。气动传动装置主要包括气动环路、 KHF2000 薄膜双动作传动装置、控制电路及冷凝汽回路等。 功能描述 功能描述 23 气动助动装置对于关闭的功能是：通过给阀门施加额外的荷载以改善阀门的密封性，即相 当于起了增加整定压力与工作压力之间压差的作用。 气体助动装置对于堤升的功能是：在自动操纵时，在起跳点使阀门达到全排量，而在手动 操作时，在压力低于弹簧整定压力值时使阀门开启。