閘閥為什么不要半開(kāi)

    閘閥主要由閥體、閥蓋、閘板、閥桿、閥座和密封填料等部件組成。市場(chǎng)上常用的閘閥結(jié)構(gòu)形式有明桿閘閥、暗桿閘閥、硬密封閘閥、軟密封閘閥等產(chǎn)品。作為管道系統(tǒng)中常見(jiàn)的一種閥門(mén)，其工作原理基于一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的機(jī)制：通過(guò)閘板的升降來(lái)控制流體的通斷。

閘板：作為閘閥的核心啟閉部件，其運(yùn)動(dòng)方向與流體的流動(dòng)方向相互垂直 。當(dāng)需要開(kāi)啟閘閥時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥桿，帶動(dòng)閘板沿著閥桿做直線上升運(yùn)動(dòng)。隨著閘板逐漸升高，流體通道被打開(kāi)，流體能夠順暢地通過(guò)閥體，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的流通。

而當(dāng)需要關(guān)閉閘閥時(shí)，反向旋轉(zhuǎn)閥桿，閘板則會(huì)沿著閥桿向下移動(dòng)，直至閘板的兩個(gè)密封面緊密地?cái)D壓在閥座上，從而截?cái)嗔黧w的流動(dòng)，達(dá)到密封的效果 。

閘閥的密封方式主要有自密封和強(qiáng)制密封兩種：

     自密封是指在閥門(mén)關(guān)閉狀態(tài)下，依靠介質(zhì)自身的壓力將閘板的密封面緊緊壓向閥座，以此保證密封的可靠性。

而強(qiáng)制密封則是借助外力，通常是通過(guò)閥桿施加的作用力，強(qiáng)行將閘板壓向閥座，確保閘板與閥座之間的密封性能，防止流體泄漏 。

在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)閥桿的設(shè)計(jì)不同，閘閥又可分為明桿閘閥和暗桿閘閥。明桿閘閥的閥桿與閘板直接相連，閥桿上的螺紋位于頂端。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)手輪時(shí)，閥桿會(huì)同步進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)閘板上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)觀察伸出手輪上方的明桿長(zhǎng)度，操作人員可以直觀地了解閥門(mén)的開(kāi)度情況。

然而，明桿閘閥也存在一定的缺點(diǎn)，由于明桿暴露在外部，容易附著污染物，在操作過(guò)程中，這些污染物可能會(huì)被旋入閥門(mén)內(nèi)部，損壞密封填料，從而導(dǎo)致閥門(mén)出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象 。

暗桿閘閥的閥桿螺紋則位于最底端，閥桿螺母設(shè)置在閘板內(nèi)部。在旋轉(zhuǎn)手輪時(shí)，閥桿與手輪保持相對(duì)靜止，閘板通過(guò)螺紋的作用實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，完成閥門(mén)的開(kāi)閉動(dòng)作。

暗桿閘閥的優(yōu)勢(shì)在于，閥桿不會(huì)伸出閥門(mén)外部，整體高度保持不變，特別適用于大口徑閘閥或者安裝空間受到限制的場(chǎng)合 。

不過(guò)，由于無(wú)法直接觀察到閥桿的運(yùn)動(dòng)，我們難以直觀地掌握閥門(mén)的開(kāi)閉程度，往往需要額外安裝開(kāi)度指示器來(lái)輔助判斷。

此外，閥桿底部直接與介質(zhì)接觸，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，容易受到介質(zhì)的侵蝕，進(jìn)而影響閥門(mén)的使用壽命和性能 。

閘閥半開(kāi)時(shí)的流體力學(xué)現(xiàn)象

當(dāng)閘閥處于半開(kāi)狀態(tài)時(shí)，流體在閘閥內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)會(huì)變得極為復(fù)雜 。

原本在管道中平穩(wěn)流動(dòng)的流體，在流經(jīng)半開(kāi)的閘閥時(shí)，由于閘板的部分阻擋，流體的流動(dòng)通道突然變窄。根據(jù)流體連續(xù)性方程，流速會(huì)在瞬間急劇增加。這就如同河流在流經(jīng)狹窄的峽谷時(shí)，水流速度會(huì)顯著加快一樣。

在閘板的下游側(cè)，流體的流速分布極不均勻。靠近閘板邊緣的區(qū)域，流體流速較高，而在遠(yuǎn)離閘板的中心區(qū)域，流速則相對(duì)較低。這種流速的差異會(huì)導(dǎo)致流體內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切應(yīng)力，進(jìn)而引發(fā)渦流的形成 。這些渦流就像是一個(gè)個(gè)小型的漩渦，在閘閥內(nèi)部不斷旋轉(zhuǎn)。

渦流的出現(xiàn)對(duì)閘閥會(huì)產(chǎn)生諸多不利影響。一方面，渦流會(huì)極大地增加流體的能量損失，使得系統(tǒng)的能耗大幅上升。

這不僅會(huì)造成能源的浪費(fèi)，還會(huì)增加企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本 。另一方面，高速旋轉(zhuǎn)的渦流會(huì)對(duì)閘板和閥座產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和沖刷作用。

長(zhǎng)期受到這種沖擊和沖刷，閘板和閥座的表面會(huì)逐漸被侵蝕，導(dǎo)致密封性能下降，最終可能引發(fā)流體泄漏 。

此外，渦流還可能引發(fā)閘閥的振動(dòng)和噪聲，對(duì)管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成威脅。振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，甚至可能導(dǎo)致管道連接部位松動(dòng)，引發(fā)更嚴(yán)重的事故 。

半開(kāi)對(duì)閘閥部件的損害

閘板的侵蝕與損壞在閘閥半開(kāi)時(shí)，閘板受到流體的沖擊 。根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，當(dāng)流體的流速增大時(shí)，其動(dòng)壓能增大，靜壓能減小。在閘閥半開(kāi)的狹窄通道處，流速急劇增加，動(dòng)壓能大幅提升，這使得流體對(duì)閘板產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力。

此外，由于閘板兩側(cè)的流體流速和壓力分布不均勻，會(huì)在閘板表面形成壓力差。這種壓力差會(huì)導(dǎo)致閘板受到一個(gè)側(cè)向的作用力，使閘板在閥門(mén)內(nèi)部產(chǎn)生振動(dòng) 。

長(zhǎng)期處于這種振動(dòng)狀態(tài)下，閘板的連接部位可能會(huì)逐漸松動(dòng)，甚至導(dǎo)致閘板斷裂。而且，流體中的固體顆粒或雜質(zhì)在高速流動(dòng)時(shí)，會(huì)像一顆顆微小的一樣，不斷撞擊閘板表面，加速閘板的磨損。

隨著時(shí)間的推移，閘板表面會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的侵蝕和磨損痕跡，如劃痕、凹坑等 。這些損傷不僅會(huì)降低閘板的強(qiáng)度和剛性，還會(huì)影響閘板的密封性能。

當(dāng)閘板無(wú)法與閥座緊密貼合時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)流體泄漏的情況，嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致整個(gè)管道系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，需要頻繁更換閘板，增加了維修成本和停機(jī)時(shí)間。

閥座密封面的破壞

閥座密封面是閘閥實(shí)現(xiàn)密封功能的關(guān)鍵部位，而半開(kāi)狀態(tài)對(duì)其破壞作用不容小覷 。當(dāng)閘閥處于半開(kāi)時(shí)，高速流動(dòng)的流體不斷沖刷閥座密封面。流體中的雜質(zhì)和顆粒會(huì)在密封面上留下劃痕和擦傷，破壞密封面的平整度和光潔度。

密封面受損后，閘閥的密封性會(huì)受到極大影響 。即使后續(xù)將閘閥關(guān)閉，由于密封面已經(jīng)存在缺陷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)緊密貼合，從而導(dǎo)致流體泄漏。

這對(duì)于一些對(duì)密封性要求高的場(chǎng)合，如化工、石油等行業(yè)，可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故和環(huán)境污染問(wèn)題。

一旦閥座密封面受損，修復(fù)工作相當(dāng)復(fù)雜且成本高昂 。通常需要對(duì)閥門(mén)進(jìn)行拆解，將閥座取出進(jìn)行研磨、堆焊或更換等修復(fù)操作。研磨過(guò)程需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和工具，且要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，以確保密封面恢復(fù)到原有的精度和光潔度。

堆焊則需要選擇合適的焊接材料和工藝，保證堆焊層與閥座基體的結(jié)合強(qiáng)度和密封性能。而更換閥座不僅需要購(gòu)買(mǎi)新的閥座部件，還需要進(jìn)行精確的安裝和調(diào)試，整個(gè)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，給生產(chǎn)帶來(lái)較大的損失。

半開(kāi)對(duì)流體控制的不利影響

流量調(diào)節(jié)不穩(wěn)定

在流量調(diào)節(jié)方面，閘閥半開(kāi)時(shí)的表現(xiàn)差強(qiáng)人意 。由于閘閥的特殊結(jié)構(gòu)，其在半開(kāi)狀態(tài)下，流體的流動(dòng)通道不規(guī)則，這使得流量與閥門(mén)開(kāi)度之間難以呈現(xiàn)出穩(wěn)定、可預(yù)測(cè)的線性關(guān)系。

例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，若試圖通過(guò)半開(kāi)閘閥來(lái)精確調(diào)節(jié)流量，可能會(huì)出現(xiàn)微小的閥門(mén)開(kāi)度變化，卻引發(fā)流量大幅波動(dòng)的情況。

這就好比在一個(gè)狹窄且彎曲的河道中，水流的流速和流量很難通過(guò)簡(jiǎn)單的控制方式來(lái)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)一樣。

這種流量調(diào)節(jié)的不穩(wěn)定性，在對(duì)流量精度要求較高的生產(chǎn)過(guò)程中，可能會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果 。比如在化工生產(chǎn)中，各種原料需要按照精確的比例進(jìn)行混合反應(yīng)，如果通過(guò)半開(kāi)閘閥調(diào)節(jié)流量時(shí)出現(xiàn)偏差，可能導(dǎo)致原料比例失調(diào)，進(jìn)而影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，降低產(chǎn)品質(zhì)量，甚至引發(fā)生產(chǎn)事故。

壓力波動(dòng)問(wèn)題

閘閥半開(kāi)還會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的壓力波動(dòng)現(xiàn)象 。當(dāng)流體流經(jīng)半開(kāi)的閘閥時(shí)，由于通道的突然變窄和渦流的產(chǎn)生，流體的流速和流向頻繁改變。根據(jù)流體力學(xué)原理，流速的變化會(huì)導(dǎo)致壓力的波動(dòng)。這種壓力波動(dòng)就像在平靜的湖面投入一顆石子，產(chǎn)生的漣漪會(huì)不斷擴(kuò)散。

壓力波動(dòng)對(duì)管道系統(tǒng)和設(shè)備的危害不容小覷 。首先，它會(huì)對(duì)管道造成額外的應(yīng)力，長(zhǎng)期作用下可能使管道出現(xiàn)疲勞裂紋，甚至破裂，引發(fā)泄漏等安全事故。

其次，對(duì)于一些對(duì)壓力穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備，如精密儀器、泵等，壓力波動(dòng)可能導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，縮短設(shè)備的使用壽命 。

例如，在石油輸送管道中，壓力波動(dòng)可能影響泵的正常工作，增加泵的維修次數(shù)和成本，甚至導(dǎo)致泵的損壞，影響整個(gè)輸送系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

全開(kāi)和全關(guān)狀態(tài)的優(yōu)勢(shì)

保護(hù)閘閥延長(zhǎng)壽命

在全開(kāi)狀態(tài)下，閘板提升至閥體通道上方，流體能夠毫無(wú)阻力地通過(guò)閘閥，此時(shí)閘板和閥座幾乎不受到流體的沖擊和磨損 。

閘閥的密封面也不會(huì)因頻繁的摩擦和沖刷而受損，從而有效延長(zhǎng)了密封面的使用壽命，減少了因密封性能下降導(dǎo)致的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)閘閥處于全關(guān)狀態(tài)時(shí)，閘板緊密地壓在閥座上，截?cái)嗔黧w的流通。此時(shí)，閘閥的各部件受力相對(duì)均勻，不會(huì)出現(xiàn)因局部受力過(guò)大而導(dǎo)致的損壞情況 。

而且，由于沒(méi)有流體的流動(dòng)，閘閥內(nèi)部的部件不會(huì)受到流體中雜質(zhì)和顆粒的侵蝕，進(jìn)一步保障了閘閥的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

穩(wěn)定流體輸送閘閥全開(kāi)時(shí)，管道系統(tǒng)中的流體能夠以較為穩(wěn)定的流速和流量進(jìn)行輸送。這是因?yàn)槿_(kāi)的閘閥為流體提供了一個(gè)通暢的通道，避免了因閥門(mén)開(kāi)度不足而引起的流速變化和渦流產(chǎn)生，從而保證了流體輸送的穩(wěn)定性和可靠性 。

在工業(yè)生產(chǎn)中，穩(wěn)定的流體輸送對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性至關(guān)重要。例如，在石油化工行業(yè)中，各種原料和產(chǎn)品的輸送需要保持穩(wěn)定的流量和壓力，以確保化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行和生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行。

而全關(guān)狀態(tài)下的閘閥，則能可靠地截?cái)嗔黧w，防止介質(zhì)的倒流和泄漏 。在一些對(duì)流體控制要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，如消防系統(tǒng)、燃?xì)廨斔凸艿赖龋l閥的全關(guān)密封性直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全性。

一旦發(fā)生流體泄漏，可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

因此，確保閘閥在全關(guān)狀態(tài)下的良好密封性能，對(duì)于保障整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。