蝶阀

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简介
发展历史
上个世纪30年代，美国发明了蝶阀，50年代时传入日本，到60年代才在日本普遍采用，而在我国推广则是70年代以后的事了。蝶阀的主要特点是：操作力矩小，安装空间小和重量轻。以DN1000为例，蝶阀约2T，而闸阀约3.5T，且蝶阀易与各种驱动装置组合，有良好的耐久性和可靠性。橡胶密封蝶阀缺点是作节流使用时，由于使用不当会产生气蚀，使橡胶座剥落、损伤等情况发生，所以如何正确选用则要根据工况要求。蝶阀的开度与流量之间的关系，基本上呈线性比例变化。如果用于控制流量，其流量特性与配管的流阻也有密切关系，如两条管道安装阀门口径、形式等全相同，而管道损失系数不同，阀门的流量差别也会很大。如果阀门处于节流幅度较大状态，阀板的背面容易发生气蚀，有损坏阀门的可能，一般均在15°外使用。蝶阀处于中开度时，阀体与蝶板前端形成的开口形状以阀轴为中心，两侧形成完成不同的状态，一侧的蝶板前端顺流水方向而动，另一侧逆流水方向而动，因此，一侧阀体与阀板形成似喷嘴形开口，另一侧类似节流孔形开口，喷嘴侧比节流侧流速快的多，而节流侧阀门下面会产生负压，往往会出现橡胶密封件脱落。蝶阀操作力矩，因开度及阀门启闭方向不同其值各异，卧式蝶阀，特别是大口径阀，由于水深，阀轴上、下水头差所产生的力矩也不容忽视。另外，阀门进口侧装置弯头时，形成偏流，力矩会有增加。阀门处于中间开度时，由于水流动力矩起作用，操作机构需要自锁。
中国阀门产业链众多，但并非阀门强国。总体上看我国已经迈入了世界阀门大国的行列，但从产品质量来看我国离阀门强国仍有很长的一段差距。行业的生产集中度低、高端产品相配套的阀门研发能力低、阀门行业制造技术水平低等现象仍然存在，进出口贸易逆差不断扩大。真正能够在市场上存活的阀门企业绝对没有这么多。但阀门行业的这种高速震荡将带来巨大的机会，震荡的结果将会使市场运作更加理性。高端阀门的国产化之路异常“坎坷”。基础件已经成为制约我国制造业向高端化发展的短板，十二五期间政府将继续加大对高端装备零部件的国产化力度。此处我们选取《实施方案》里提及的几个重点发展具有代表性的阀门行业进行进口替代的可行性分析。从分析可以看出各子行业阀门进口替代可行性差别很大，高端阀门亟待更多的政策引导及科研扶持。
阀门行业在国民经济发展中，作为装备制造业的一个重要环节，起到非常重要的作用。由于我国国内阀门制造业水平与国际先进水平相比仍有一定差距，好多高参数、高温高压、高磅级的关键阀门原来一直依赖进口，例如欧洲OMAL品牌一直是国内阀门应用行业的主要选择对象。为了力促阀门国产化，在国务院下达的《关于加快振兴装备制造业的若干意见》后，国家有关部门根据国家作出的重大装备国产化的要求，先后作出了一系列重大部署，并由国家发改委牵头，中国机械工业联合会和中国通用机械工业协会一起，部署制订了相关领域重大装备的阀门国产化方案，并多次与有关部门协调，如今阀门国产化在国内阀门行业已形成共识。积极采用国际标准进行产品设计；吸收国外优秀的设计结构(包括专利技术)；产品试验、性能检验严格按国际标准进行；吸收国外生产工艺经验重视新材料的研究及推广应用；弄清进口的高参数阀门产品的技术参数和工况条件等是加快国产化进程，推进阀门产品不断更新，全面实现阀门的国产化的途径。随着阀门行业重组步伐的加快，未来行业将是阀门产品质量安全和产品品牌之间的竞争，产品向高技术、高参数、耐强腐蚀、高寿命方向发展，只有通过不断的技术创新，开发新产品，进行技术改造，才能逐步提高产品技术水平，满足国内装置配套，全面实现阀门的国产化。我国阀门制造行业在庞大的需求环境下，必将呈现出更好的发展前景。
工作原理
蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭或调节介质流量的一种阀门。蝶阀不仅结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省、安装尺寸小、驱动力矩小、操作简便、迅速，并且还可以同时具有良好的流量调节功能和关闭密封特性，是近十几年来发展最快的阀门品种之一。蝶阀的使用非常广泛。其使用的品种和数量仍在继续扩大，并向高温、高压、大口径、高密封性、长寿命、优良的调节特性，以及一阀多功能发展。其可靠性及其他性能指标均达到较高水平。
随着防化学腐蚀的合成橡胶在蝶阀上的应用，蝶阀的性能得以提高。由于合成橡胶具有耐腐蚀、抗冲蚀、尺寸稳定、回弹性好、易于成形、成本低廉等特点，并可以根据不同的使用要求选择不同性能的合成橡胶，以满足蝶阀的使用工况条件。
由于聚四氟乙烯(PTFE)具有耐腐蚀性强、性能稳定、不易老化、摩擦系数低、易于成形、尺寸稳定，并且可以通过填充、添加适当的材料改善其综合性能，得到强度更好、摩擦系数更低的蝶阀密封材料，克服了合成橡胶的局限性，因而以聚四氟乙烯为代表的高分子聚合材料及其填充改性材料，在蝶阀上得到了广泛的应用，从而使蝶阀的性能得到进一步的提高，制造出了温度、压力范围更广，密封性能可靠，使用寿命更长的蝶阀。
为了满足高低温度、强冲蚀、长寿命等工业应用的使用要求，金属密封蝶阀得到了很大的发展。随着耐高温、耐低温、耐强腐蚀、耐强冲蚀、高强度合金材料在蝶阀中的应用，使金属密封蝶阀在高低温度、强冲蚀、长寿命等工业领域得到了广泛的应用，出现了大口径(9~750mm)、高压力(42.0MPa)、宽温度范围(-196~606℃)的蝶阀，从而使蝶阀的技术达到一个全新的水平。
蝶阀在完全开启时，具有较小的流阻。当开启在大约15°~70°之间时，又能进行灵敏的流量控制，因而在大口径的调节领域，蝶阀的应用非常普遍。
由于蝶阀蝶板的运动带有擦拭性，故大多数的蝶阀可用于带悬浮固体颗粒的介质。依据密封件的强度，也可用于粉状和颗粒状介质。
蝶阀适用于流量调节。由于蝶阀在管中的压力损失比较大，大约是闸阀的三倍，因此在选择蝶阀时，应充分考虑管路系统受压力损失的影响，还应考虑关闭时蝶板承受管路介质压力的强度。此外，还必须考虑在高温下弹性阀座材料所承受工作温度的限制。
蝶阀的结构长度和总体高度较小，开启和关闭速度较快，且具有良好的流体控制特性。蝶阀的结构原理最适合于制作大口径阀门。当要求蝶阀作控制流量使用时，最重要的是正确选择蝶阀的规格和类型，使之能恰当地、有效地工作。
通常，在节流、调节控制与泥浆介质中，要求结构长度短、启闭速度快、低压截止(压差小)，推荐选用蝶阀。在双位调节、缩径的通道、低噪声、有气穴和汽化现象、向大气少量渗漏、具有磨蚀性介质时，可选用蝶阀。在特殊工况条件下节流调节，或要求密封严格、磨损严重、低温(深冷)等工况条件下。
结构
主要由阀体、阀杆、蝶板和密封圈组成。阀体呈圆筒形，轴向长度短，内置蝶板。
特点
1、蝶阀具有结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省，安装尺寸小，开关迅速、90°往复回转，驱动力矩小等特点，用于截断、接通、调节管路中的介质，具有良好的流体控制特性和关闭密封性能。
2、蝶阀可以运送泥浆，在管道口积存液体最少。 低压下，可以实现良好的密封。 调节性能好。
3、蝶板的流线型设计，使流体阻力损失小，可谓是一种节能型产品。
4、阀杆为通杆结构，经过调质处理，有良好的综合力学性能和抗腐蚀性，抗擦伤性。蝶阀启闭时阀杆只作旋转运动而不作升降运行，阀杆的填料不易破坏，密封可靠。与蝶板锥销固定，外伸端为防冲出型设计，以免在阀杆与蝶板连接处意外断裂时阀杆崩出。
5、 连接方式有法兰连接、对夹连接、对焊连接及凸耳对夹连接。
驱动形式有手动、蜗轮传动、电动、 气动、液动、电液联动等执行机构，可实现远距离控制和自动化操作。
优点
1、启闭方便迅速、省力、流体阻力小，可以经常操作。
2、结构简单，外形尺寸小，结构长度短，体积小，重量轻，适用于大口径的阀门。
3、可以运送泥浆，在管道口积存液体最少。
4、低压下，可以实现良好的密封。
5、调节性能好。
6、全开时阀座通道有效流通面积较大，流体阻力较小。
7、启闭力矩较小，由于转轴两侧蝶板受介质作用基本相等，而产生转矩的方向相反，因而启闭较省力。
8、密封面材料一般采用橡胶、塑料、故低压密封性能好。
9、安装方便。
10、操作灵活省力，可选择手动、电动、气动、液压方式。
缺点
1、使用压力和工作温度范围小。
2、密封性较差。
蝶阀按结构形式可分为偏置板式、垂直板式、斜板式和杠杆式。
按密封形式可软密封型和硬密封型两种。软密封型一般采用橡胶环密封，硬密封型通常采用金属环密封。
按连接型式可分为法兰连接和对夹式连接；按传动方式可分为手动、齿轮传动、气动、液动和电动几种。
主要分类
按驱动方式分
(1)电动蝶阀
(2)气动蝶阀
(3)液动蝶阀
(4)手动蝶阀
按结构形式分：
(1)中心密封蝶阀
(2)单偏心密封蝶阀
(3)双偏心密封蝶阀
(4)三偏心密封蝶阀
密封面材质分：
(1)软密封蝶阀。
1)密封副由非金属软质材料对非金属软质材料构成。
2)密封副由金属硬质材料对非金属软质材料构成。
(2)金属硬密封蝶阀。密封副由金属硬质材料对金属硬质材料构成。
按密封形式分：
(1)强制密封蝶阀。
1)弹性密封蝶阀：密封比压由阀门关闭时阀板挤压阀座，阀座或阀板的弹性产生。
2)外加转矩密封蝶阀：密封比压由外加于阀门轴上的转矩产生。
(2)充压密封蝶阀：密封比压由阀座或阀板上的弹件密封元件充压产生。
(3)自动密封蝶阀：密封比压由介质压力自动产生。
按工作压力分：
(1)真空蝶阀。工作压力低于标堆大气压的蝶阀。
(2)低压蝶阀。公称压力PN<1．6MPa的蝶阀。
(3)中压蝶阀。公称压力PN为2．5--6．4MPa的蝶阀。
(4)高压蝶阀。公称压力PN为10.0--80．0MPa的蝶阀。
(5)超高压蝶阀。公称压力PN>100MPa的蝶阀。
按工作温度分：
(1)高温。t>450 °C的蝶阀。
(2)中温蝶阀。120 C<t<450 ℃的蝶阀。
(3)常温蝶阀。一40C<t<120 °C的蝶阀。
(4)低温蝶阀。一100<t<一40 °C的蝶阀。
(5)超低温蝶阀。t<一100 °C的蝶阀。
按连接方式分：
1、对夹式蝶阀
对夹式蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。阀门则呈全开状态。
对夹式蝶阀结构简单、体积小、重量轻。蝶阀有弹性密封和金属密封两种密封型式。弹性密封阀门，密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边。
2、法兰式蝶阀
法兰式蝶阀为垂直板式结构，阀杆为整体式金属硬密封阀门的密封圈
为柔性石墨板与不锈钢板复合式结构，安装在阀体上，蝶板密封面堆焊不锈钢。软密封阀门的密封圈为丁腈橡胶材质，是安装在蝶板上的。
3、凸耳式蝶阀
4、焊接式蝶阀
焊接式蝶阀是一种非密闭型蝶阀，广泛适用于建材、冶金、矿山、电力等生产过程中介质温度≤300℃公称压力为0.1Mpa的管道上，用以连通、启闭或调节介质量。
电动调节蝶阀属于电动阀门和电动调节阀中的一个品种。连接方式主要有：法兰式和对夹式，是工业自动化控制领域中的重要执行单元。电动调节蝶阀安装要点两大分析：安装位置、高度、进出口方向必须符合设计要求，注意介质流动的方向应与阀体所标箭头方向一致，连接应牢固紧密。电动调节蝶阀安装前必须进行外观检查，阀门的铭牌应符合现行国家标准《通用阀门标志》GB12220的规定。对于工作压力大于1.0MPa及在主干管上起到切断作用的阀门，安装前应进行强度和严密性能试验。合格后方准使用。强度试验时，试验压力为公称压力的1.5倍，持续时间不少于5min，阀门壳体、填料应无渗漏为合格。电动调节蝶阀按结构形式可分为偏置板式、垂直板式、斜板式和杠杆式；按密封形式可分为软密封型和硬密封型两种；软密封型一般采用橡胶环密封，硬密封型通常采用金属环密封。
功能用途
蝶阀全开到全关通常是小于90° ，蝶阀和蝶杆本身没有自锁能力，为了蝶板的定位，要在阀杆上加装蜗轮减速器。采用蜗轮减速器，不仅可以使蝶板具有自锁能力，使蝶板停止在任意位置上，还能改善阀门的操作性能。工业专用蝶阀的特点：能耐高温，适用压力范围也较高，阀门公称通径大，阀体采用碳钢制造，阀板的密封圈采用金属环代替橡胶环。大型高温蝶阀采用钢板焊接制造，主要用于高温介质的烟风道和煤气管道。 
使用
选用
蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。蝶阀结构简单、体积小、重量轻，只由少数几个零件组成，而且只需旋转90°即可快速启闭，操作简单，同时该阀门具有良好的流体控制特性。蝶阀处于完全开启位置时，蝶板厚度是介质流经阀体时的阻力，因此通过该阀门所产生的压力降很小，故具有较好的流量控制特性。
如果要求蝶阀作为流量控制使用，主要的是正确选择阀门的尺寸和类型。蝶阀的结构原理尤其适合制作大口径阀门。常用的蝶阀有对夹式蝶阀和法兰式蝶阀两种。对夹式蝶阀是用双头螺栓将阀门连接在两管道法兰之间，法兰式蝶阀是阀门上带有法兰，用螺栓将阀门上两端法兰连接在管道法兰上使用过程。
蝶阀作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的部件已在石油、化工、冶金、水电等许多领域中得到极为广泛地应用。在已公知的蝶阀技术中，其密封形式多采用密封结构，密封材料为橡胶、聚四氟乙烯等。由于结构特征的限制，不适应耐高温、高压及耐腐蚀、抗磨损等行业。
现有一种比较先进的蝶阀是三偏心金属硬密封蝶阀，阀体和阀座为连体构件，阀座密封表面层堆焊耐温、耐蚀合金材料。多层软叠式密封圈固定在阀板上，这种蝶阀与传统蝶阀相比具有耐高温，操作轻便，启闭无摩擦，关闭时随着传动机构的力矩增大来补偿密封，提高了蝶阀的密封性能及延长使用寿命的优点。
但是，这种蝶阀在使用过程中仍然存在以下问题：
一、由于多层软硬叠式密封圈固定在阀板上，当阀板常开状态时介质对其密封面形成正面冲刷，金属片夹层中的软密封带受冲刷后，直接影响密封性能。
二、受结构条件的限制该结构不适应做通径DN200以下阀门，原因是阀板整体结构太厚，流阻大。
三、因三偏心结构的原理，阀板的密封面与阀座之间的密封是靠传动装置的力矩使阀板压向阀座。正流状态时，介质压力越高密封挤压越紧。当流道介质逆流时随着介质压力的增大阀板与阀座之间的单位正压力小于介质压强时，密封开始泄漏。
高性能三偏心双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述阀座密封圈由软性T形密封环两侧多层不锈钢片组成。阀板与阀座的密封面为斜圆锥结构，在阀板斜圆锥表面堆焊耐温、耐蚀合金材料；固定在调节环压板之间的弹簧与压板上调节螺栓装配一起的结构。
这种结构有效地补偿了轴套与阀体之间的公差带及阀杆在介质压力下的弹性变形，解决了阀门在双向互换的介质输送过程中存在的密封问题。采用软性T型两侧多层不锈钢片组成密封圈，具有金属硬密封和软密封的双重优点，无论在低温和高温情况下，均具有零渗漏的密封性能。
试验证明池正流状态(介质流动方向与蝶板转动方向相同)时，密封面的压力是传动装置的力矩和介质压力对阀板的作用产生的。正向介质压力增大时阀板斜圆锥表面与阀座密封面挤压越紧，密封效果越好。当逆流状态时，阀板与阀座之间的密封靠驱动装置的力矩使阀板压向阀座。随着反向介质压力的增大，阀板与阀座之间的单位正压力小于介质压强时，调节环的弹簧在受载后所储存的变形能补偿阀板与阀座密封面的紧压力起到自动补偿作用。因此本实用新型不像现有的技术那样，在阀板上安装软硬多层密封圈，而是直接安装在阀体上，在压板和阀座中间增设调节环是十分理想的双向硬密封方式。它将可取代闸阀、截止阀及球形阀。
适用的场合
蝶阀适用于流量调节。由于蝶阀在管路中的压力损失比较大，还应考虑关闭时蝶板承受管道介质压力的坚固性。此外，还必须考虑在高温下弹性阀座材料所承受工作温度的限制。 蝶阀的结构长度和总体高度较小，开启和关闭速度快，且具有良好的流体控制特性，蝶阀的结构原理最适合制作大口径阀门。当要求蝶阀作控制流量使用时，最重要的是正确选择蝶阀的尺寸和类型，使之能恰当地、有效地工作。
通常，在节流、调节控制与泥浆介质中，要求结构长度短，启闭速度快（1/4转）。低压截止（压差小），推荐选用蝶阀。
在双位调节、缩口地通道、低噪声、有气穴和气化现象，向大气少量渗漏，具有磨蚀性介质时，可以选用蝶阀。
在特殊工况条件下节流调节，或要求密封严格，或磨损严重、低温（深冷）等工况条件下使用蝶阀时，需使用特殊设计金属密封带调节装置地三偏心或双偏心地专用蝶阀。
蝶阀适用于要求达到完全密封、气体试验泄漏为零、寿命要求较高、工作温度在-10度～150度的淡水、污水、海水、盐水、蒸汽、天然气、食品、药品、油品和各种酸碱及其他管路上。
软密封偏心蝶阀适用于通风除尘管路的双向启闭及调节，广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工系统的煤气管道及水道等。
金属对金属线密封双偏心蝶阀适用于城市供热、供气、供水等煤气、油品、酸碱等管路，作为调节和节流装置。
金属对金属面密封三偏心蝶阀除作为大型变压吸附（PSA）气体分离装置程序控制阀使用外，还可广泛用于石油、石化、化工、冶金、电力等领域，是闸阀、截止阀的良好替代产品。 
相关资料
常见故障
蝶阀中的橡胶弹性体在连续使用中，会产生撕裂、磨损、老化、穿孔甚至脱落现象。而传统的热硫化工艺很难适应现场修复的需要，修复时要采用专门的设备，消耗大量热能和电能，费时费力。当今逐步采用高分子复合材料的方法替代传统方法，其中应用最多的是福世蓝技术体系。其产品所具备的优越的粘着力及出色的抗磨损、抗撕裂性能，确保修复后达到甚至超出新部件的使用周期，大大缩短停机时间。
安装维护
1、在安装时，阀瓣要停在关闭的位置上。
2、开启位置应按蝶板的旋转角度来确定。
3、带有旁通阀的蝶阀，开启前应先打开旁通阀。
4、应按制造厂的安装说明书进行安装，重量大的蝶阀，应设置牢固的基础。
施工和安装要点
1、安装位置、高度、进出口方向必须符合设计要求，连接应牢固紧密。2）、安装在保温管道上的各类手动阀门，手柄均不得向下。
2、阀门安装前必须进行外观检查，阀门的铭牌应符合现行国家标准《通用阀门标志》GB 12220的规定。对于工作压力大于1.0 MPa 及在主干管上起到切断作用的阀门，安装前应进行强度和严密性能试验，合格后方准使用。强度试验时，试验压力为公称压力的1.5倍，持续时间不少于5min，阀门壳体、填料应无渗漏为合格。严密性试验时，试验压力为公称压力的1.1倍；试验压力在试验持续的时间应符合GB 50243标准要求，以阀瓣密封面无渗漏为合格。
产品选用要点
1、蝶阀主要控制参数为规格尺寸。
2、蝶阀为单板式风阀，其结构简单、加工方便、造价低廉、操作简便，但调节精度差，仅适用于通风与空调系统中作开关或粗调节的场合。
3、可手动、电动或拉链式操作，可90°范围任意角度固定。
4、由于单轴单阀板，承受力有限，在大压差、大流速条件下时阀门使用寿命短。该阀有密闭式与普通式之分，保温和非保温之分。
5、电动式蝶阀仅有双位式控制，电动执行机构与多叶阀相同。
安装事项
蝶阀结构简单、体积小、重量轻，其组成部分也比较少，就关键的几个零部件就能构成了蝶阀，开启的时候也非常方便，只需要把开关选择到九十度即可，蝶阀对流体的控制非常好，可以随时增加流量或者减少流量，阀门在运输任何流体的时候都有一定的阻力，而蝶阀的阻力主要来自于其自身，比如蝶阀体的厚度，如果想减少对流体的阻力只需要降低其厚度即可。
弹性密封则具有受温度限制的缺陷。
蝶阀的运用范围也比较广，如果用来控制流量的话就需要选择不同的类型和阀体的大小了，因为蝶阀在设计的时候本身就比较适合一些口径比较大的阀门。蝶阀不仅在石油、煤气、化工、水处理等一般工业上得到广泛应用，而且还应用于热电站的冷却水系统。