问答题1. 常用的弯管方法有哪些?各有什么不同?
常用的弯管方法有冷弯和热弯两种。
热弯就是用干净、干燥和具有一定粒度的砂子充满被弯管道,经震打使砂子填实,然后加热管子,采用人工方法,将直管弯成所需弧度的弯管。
冷弯就是按直径和弯曲半径选用弯管胎具,在弯管机上,将管子弯成所需要的弯管。
对于大直径的厚壁管也采用先加热后在弯管机上弯制的方法。
2. 减少管道内流动损失的方法有哪些?
(1)选用合理的管径,以使流速适当。
(2)选择绝对粗糙度较小的管材。
(3)尽量减少不必要的附件,选用局部阻力系数较小的附件。
(4)尽量减少管子长度。
3. 流动阻力与流动阻力损失分为哪两类?阻力如何形成?
实际液体在管道中流动时阻力可分为两种类型,一种是沿程阻力,另一种是局部阻力。由沿程阻力所引起的流体能量损失称为沿程阻力损失,由局部阻力引起的能量损失叫局部阻力损失。
阻力形成的原因:沿程阻力是由于流体在管内流动时,因流体层间以及流体与壁面之间的摩擦而造成的阻力。局部阻力是流体流动时,因局部障碍(如阀门、弯头、扩散管等)引起旋涡和显著变形以及液体质点相互碰撞而产生的阻力。
4. 就地水位计指示不准确有哪些原因?
(1)水位计的汽水连通堵塞,会引起水位上升。如汽连通管堵塞,水位上升较快;水连通管堵塞,水位逐渐上升。
(2)水位计的放水门泄漏,就会引起水位计内的水位降低。
(3)水位计有不严密处,使水位指示偏低;汽管漏时,水位指示偏高。
(4)水位计受到冷风侵袭时,也会使水位低一些。
(5)水位计安装不正确。
5. 弯管时,管子的弯曲半径有何规定?为什么不能太小?
通常规定热弯管的弯曲半径不小于管子公称直径的3.5倍,冷弯管的弯曲半径不小于管子公称直径的4倍。若弯曲半径太小,则会使管子出现裂纹,外弧侧管壁受拉伸而减薄,内弧侧管壁易发生折皱等现象,质量严重降低,故通常要规定最小弯曲半径。
6. 试述现场制作异径正交焊制三通管的方法。
现场制作异径正交焊制三通管的方法是:先放出支管的样板,再按样板切割支管,然后将支管扣到主管上划出切割线,切割主管,打好坡口,检查正确后进行点焊。
7. 法兰垫片如何选用?
法兰垫片根据公称压力与介质温度按下表选用。材质不符和非正确安装的法兰垫片往往是泄漏的原因之一,所有法兰垫片都只能是一次性使用的。
法兰垫片材料的选用
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垫片材料
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工作介质
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应用范围
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设计压力 (MPa)
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设计温度 (℃)
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不大于
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软质
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绝缘纸
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水
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1
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40
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橡 胶
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水、空气
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0.6
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60
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石棉
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XB200 XB350 XB450
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水、空气、汽
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1.6 4 6
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200 350 450
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金属
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Q235A、10、20、1Cr13
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水、空气
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20
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550
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1Crl8Ni9
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汽
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20
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600
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铜
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水
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10
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250
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汽
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6.4
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450
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缠绕垫片 或波形垫
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金属部分: 铜、铝、08钢、 1Cr13、1Cr18Ni9Ti 非金属部分: 石棉带、聚四氟乙烯
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汽、氢、空气、 水、油
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6.4
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600
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注 机组每次大修中须拆卸的垫片,可以采用Q235—A、10号或20号钢;对长期不必拆卸的垫片,则必须采用1Cr13不锈钢。
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8. 对合金钢管的热弯有何特殊要求?
(1)加热时严格控制温度不得超过1050℃,温度测量应用测量仪,不能凭颜色推测。
(2)管子的加热段必须均匀升温,并要求温度一致。
(3)在弯管过程中严禁向管子浇水。
(4)当温度下降到750℃以下时,应停止弯管,重新加热后方可继续弯。
(5)弯好的管子必须放在干燥的地方。
(6)对管子的弯曲部分应进行正火与回火热处理,还要作金相和硬度检查。
9. 阀门按照用途是如何分类的?
(1)作为管道闭路元件的阀门(全开、全关式)有闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、旋塞等。其中旋塞除起开关作用外可兼一定程度的节流作用。
(2)节制介质流量的阀门有节流阀、水位调整阀。
(3)起减压作用的阀门有调节阀、减压阀。
(4)阻止介质倒流的阀门有止回阀、底阀。
(5)防止介质超压的阀门有泄压阀、安全阀。
(6)疏放蒸汽管道中的凝结水并防止蒸汽泄漏的阀门有各种疏水器。
此外,还有某些多功能阀件和其他特殊阀件,如水锤缓冲器等。
10. 国产阀门的型号编制方法是什么?
阀门的型号编制由7个单元组成,其含意如图所示。公称压力代号用阿拉伯数字表示,其数值是以兆帕(MPa)为单位的公称压力值10倍。用于电站工业的阀门,当介质最高温度超过530℃时,其数值是以兆帕(MPa)为单位的工作压力值的10倍。阀门结构形式、阀座密封圈或衬里材料、阀体材料的代号见表1~表3。
国产阀门的型号编制方法
表1 国产阀门结构形式代号
表2 阀门密封圈或衬里材料代号
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密封面或衬里材料
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代号
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密封面或衬里材料
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代号
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铜合金
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T
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渗氮钢
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D
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橡胶
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X
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硬质合金
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Y
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尼龙塑料
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N
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衬胶
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J
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氟塑料
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F
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衬铅
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Q
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锡基轴承合金 (巴式合金)
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B
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搪瓷
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C
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合金钢
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H
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渗硼钢
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P
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表3 阀体材料与代号
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代号
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Z
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T
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C
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K
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Q
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I
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P
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R
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V
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阀 体 材 料
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灰 铸 铁
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铜 合 金
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碳 钢
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可 锻 铸 铁
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球 墨 铸 铁 阀 体
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Cr5Mo ZGCr5Mo
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1Cr18Ni9Ti ZG1Cr18Ni9Ti CF8(304) CF3(304L)
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1Cr18Ni12Mo2Ti ZG1Cr18Ni12Mo2Ti CF8M(316) CF3M(316L)
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12Cr1Mo1V ZG12Cr1Mo1V
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本方法适用于通用阀门产品,特殊或非标准产品的型号绘制方法按企业标准编制。
11. 应如何选用阀门?
(1)按介质通断性质选用阀门。
1)闸阀。闸阀是作为截止介质使用的,在全开时整个流通直通,此时介质运行的压力损失最小。闸阀通常适用于不需要经常启闭,而且保持闸板全开或全闭的工况,不适用于作为调节或节流使用。对于高速流动的介质,闸板在局部开启状况下可以引起闸门的振动,而振动又可能损伤闸板和阀座的密封面,而节流会使闸板遭受介质的冲蚀。在结构形式上,各类闸阀主要的区别是所采用密封元件的形式。根据密封元件的形式,常常把闸阀分成几种不同的类型,如:楔式闸阀、平行式闸阀、平行双闸板闸阀、楔式双闸板闸阀等。最常用的形式是楔式闸阀和平行式闸阀。
2)截止阀。截止阀的阀杆轴线与阀座密封面垂直,阀杆开启或关闭行程相对较短,并具有非常可靠的切断动作。截止阀非常适合作为介质的切断或调节及节流使用。
截止阀一旦处于开启状态,它的阀座和阀瓣密封面之间就不再有接触,因而它的密封面机械磨损较小。由于大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理,更换密封元件时也无需把整个阀门从管线上拆下来,所以截止阀适用于阀门和管线焊接成一体的场合。介质通过此类阀门时的流动方向发生了变化,因此截止阀的流动阻力较高于其他阀门。
常用的截止阀有以下几种:①角式截止阀。在角式截止阀中,流体只需改变一次方向,以致于通过此阀门的压力降比常规结构的截止阀小。②直流式截止阀。在直流式或Y形截止阀中,阀体的流道与主流道成一斜线,这样流动状态的破坏程度比常规截止阀要小,因而通过阀门的压力损失也相应减小。③柱塞式截止阀。这种形式的截止阀是常规截止阀的变形。在该类阀门中,阀瓣和阀座通常是基于柱塞原理设计的。阀瓣磨光成柱塞与阀杆相连接,密封是由套在柱塞上的两个弹性密封圈实现的。两个弹性密封圈用一个套环隔开,并通过由阀盖螺母施加在阀盖上的载荷把柱塞周围的密封圈压牢。弹性密封圈能够更换,可以采用各种各样的材料制成。该阀门主要用于“开”或者“关”,但是备有特制形式的柱塞或特殊的套环,也可以用于调节流量。
3)蝶阀。蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。在蝶阀阀体的圆柱形通道内,圆盘形蝶板绕着轴线旋转,旋转角度为0°~90°,旋转到90°时,阀门则处于全开状态。
蝶阀结构简单、体积小、质量轻,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唯一的阻力,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。蝶阀有弹性密封和金属密封两种密封形式。弹性密封阀门,密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边。采用金属密封的阀门一般比弹性密封的阀门寿命长,但很难做到完全密封。金属密封能适应较高的工作温度,弹性密封则具有受温度限制的缺陷。
如果要求蝶阀作为流量控制使用,主要应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。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。
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。
4)球阀。球阀是由旋塞阀演变而来的,它与旋塞阀具有相同的旋转90°开关动作。不同的是球阀的旋塞体是球体,有圆形通孔或通道通过其轴线。球面和通道口的比例应适当,即当球旋转90°时,在进、出口处应全部呈现球面,从而截断流动。
球阀只需要用旋转90°的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。完全平等的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。通常认为球阀最适宜直接作开闭使用,但近来的发展已将其设计成具有节流和控制流量的作用。球阀的主要特点是本身结构紧凑,易于操作和维修,适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质,而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。球阀阀体可以是整体的,也可以是组合式的。
(2)按防止介质倒流选用阀门。这种类型阀门的作用是只允许介质向一个方向流动,阻止反方向流动。通常这种阀门是自动工作的,在一个方向流动的流体压力作用下,阀瓣打开;流体反方向流动时,由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座,从而切断流动。其中止回阀就属于这种类型的阀门,它包括旋启式止回阀和升降式止回阀。旋启式止回阀有一个铰链机构,还有一个像门一样的阀瓣自由地靠在倾斜的阀座表面上。为了确保阀瓣每次都能到达阀座面的合适位置,阀瓣设计在铰链机构,以便阀瓣具有足够的旋启空间,并使阀瓣真正、全面地与阀座接触。阀瓣可以全部用金属制成,也可以在金属上镶嵌皮革、橡胶或者采用合成覆盖面,这取决于使用性能的要求。旋启式止回阀在完全打开的状况下,流体压力几乎不受阻碍,因此通过阀门的压力降相对较小。升降式止回阀的阀瓣位于阀体上的阀座密封面上,此阀门除了阀瓣可以自由地升降之外,其余部分如同截止阀一样,流体压力使阀瓣从阀座密封面上抬起,介质回流导致阀瓣回落到阀座上,并切断流动。根据使用条件,阀瓣可以是全金属结构,也可以是在阀瓣架上镶嵌橡胶垫或橡胶环的形式。像截止阀一样,流体通过升降式止回阀的通道也是狭窄的,因此通过升降式止回阀的压力降比旋启式止回阀大些,而且旋启式止回阀的流量受到的限制很少。
(3)按调节介质参数选用阀门。在生产过程中,为了使介质的压力、流量等参数符合工艺流程的要求,需要安装调节机构对上述参数进行调节。调节机构的主要工作原理,是靠改变阀门阀瓣与阀座间的流通面积,来调节上述参数的。属于此类阀门的统称为控制阀,其中依靠介质本身动力驱动的称为自驱式控制阀,如减压阀、稳压阀等;而依靠其他动力驱动的(如电力、压缩空气和液动力)称为他驱式控制阀,如电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。
12. 为什么双座阀小开度工作时容易振荡?
对单芯阀而言,当介质是流开型时,阀稳定性好;当介质是流闭型时,阀的稳定性就差。双座阀有两个阀芯,下阀芯处于流闭,上阀芯处于流开,这样,在小开度工作时,流闭型的阀芯就容易引起阀的振动,这就是双座阀不能用于小开度工作的原因所在。
13. 为什么双密封阀不能当作切断阀使用?
双座阀阀芯的优点是力平衡结构,允许压差大;而它突出的缺点是两个密封面不能同时良好接触,造成泄漏大。如果把它人为地、强制性地用于切断场合,显然效果不好,即使再作许多改进(如双密封套筒阀),也是不可取的。
14. 为什么直行程调节阀防堵性能差,角行程阀防堵性能好?
直行程阀的阀芯是垂直节流的,而介质是水平流进流出的,阀腔内流道必然转弯倒拐,使阀的流路变得相当复杂(形状如倒“S”形)。这样就会存在许多死区,为介质的沉淀提供空间,长此以往,必然会造成堵塞。角行程阀节流的方向就是水平方向,介质水平流进、流出,容易把不干净的介质带走,同时流路简单,介质沉淀的空间也很少,所以角行程阀防堵性能好。
15. 为什么直行程调节阀阀杆较细?
它涉及一个简单的机械原理:滑动摩擦力大、滚动摩擦力小。直行程阀的阀杆上下运动,填料稍压紧一点,就会把阀杆包得很紧,产生较大的回差。为此,直行程阀的阀杆设计得非常细小,填料又常用摩擦系数小的四氟填料,以便减少回差,但由此产生的问题是阀杆细则易弯,填料寿命也短。要解决这个问题,最好的办法就是用旋转阀阀杆,即角行程类的调节阀,它的阀杆比直行程阀杆粗2~3倍,且选用寿命长的石墨填料,阀杆刚度好,填料寿命长,其摩擦力矩和回差也小。
16. 为什么角行程类阀的切断压差较大?
角行程类阀的切断压差较大,是因为介质在阀芯或阀板上产生的合力对转动轴产生的力矩非常小,因此,它能承受较大的压差。
17. 为什么脱盐水介质中使用的衬胶蝶阀、衬氟隔膜阀的使用寿命短?
脱盐水介质中含有低浓度的酸或碱,它们对橡胶有较大的腐蚀性。橡胶的被腐蚀表现为膨胀、老化、强度低,而使用衬胶的蝶阀、隔膜阀使用效果都差,其实质就是橡胶不耐腐蚀。其后衬胶隔膜阀改进为耐腐蚀性能好的衬氟隔膜阀,但衬氟隔膜阀的膜片又经不住上下折叠而易折破,造成机械性破坏,阀的寿命也会变短。现在最好的办法是用水处理专用球阀,它可以使用5~8年。
18. 为什么切断阀应尽量选用硬密封?
切断阀要求泄漏越低越好,软密封阀的泄漏是最低的,切断效果当然好,但不耐磨、可靠性差。而从要求泄漏量小且密封可靠的标准来看,软密封切断也不如硬密封切断好。如全功能超轻型调节阀,密封面堆有耐磨合金保护,可靠性高,泄漏率达7%~10%,已经能够满足切断阀的要求。
19. 阀门产品按阀体材料进行识别涂漆,其颜色是如何规定的?
阀门产品按阀体材料进行识别涂漆,其颜色按表所列。
阀门产品阀体材料涂漆识别颜色
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阀体材料
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灰铸铁、可锻铸铁
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球墨铸铁
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碳素钢
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耐酸钢、不锈钢
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合金钢
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识别涂漆颜色
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黑色
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银色
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中灰色
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天蓝色
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中蓝色
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注 1 耐酸钢、不锈钢允许不涂漆。 2 铜合金不涂漆。
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20. 为了表示阀门产品密封面的材料,应在传动的手轮、手柄、扳手上进行识别涂漆,其颜色是如何规定的?
为了表示阀门产品密封面的材料,应在传动的手轮、手柄、扳手上进行识别涂漆,其颜色按表的规定。
阀门产品密封面的材料涂漆识别颜色
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密封面材料
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铜合金
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巴氏合金
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耐酸钢不锈钢
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渗氮钢渗硼钢
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硬质合金
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蒙耐尔合金
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塑料
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橡胶
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铸铁
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识别涂漆颜色
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大红色
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淡黄色
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天蓝色
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天蓝色
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天蓝色
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深黄色
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紫红色
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中绿色
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黑色
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注
1 阀座和启闭件密封面材料不同时,按低硬度材料涂色。
2 止回阀涂在阀盖顶部,安全阀、减压阀、疏水阀涂在阀罩或阀帽上。
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21. 传动机构的涂漆颜色是如何规定的?
传动机构的涂漆颜色,按下列规定:
(1)电动装置。普通型涂中灰色,三合一(户外、防爆、防腐)型涂抹蓝色。
(2)气动、液动、齿轮传动等其他传动机构,同产品涂色。
22. 阀门的主要技术性能有哪些?
阀门的主要技术性能有下列几方面:
(1)强度性能。阀门的强度性能是指阀门承受介质压力的能力。阀门是承受内压的机械产品,因而必须具有足够的强度和刚度,以保证长期使用而不发生破裂或产生变形。
(2)密封性能。阀门的密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力,它是阀门最重要的技术性能指标。阀门的密封部位有三处:启闭件与阀座两密封面间的接触处;填料与阀杆和填料盒的配和处;阀体与阀盖的连接处。其中前一处的泄漏叫做内漏,也就是通常所说的关不严,它将影响阀门截断介质的能力。对于截断阀类来说,内漏是不允许的。后两处的泄漏叫做外漏,即介质从阀内泄漏到阀外。外漏会造成物料损失,污染环境,严重时还会造成事故。对于易燃易爆、有毒或有放射性的介质,外漏更是不能允许的,因而阀门必须具有可靠的密封性能。
(3)流动介质。介质流过阀门后会产生压力损失(既阀门前后的压力差),也就是阀门对介质的流动有一定的阻力,介质为克服阀门的阻力就要消耗一定的能量。从节约能源上考虑,设计和制造阀门时,要尽可能降低阀门对流动介质的阻力。
(4)启闭力和启闭力矩。启闭力和启闭力矩是指阀门开启或关闭所必须施加的作用力或力矩。关闭阀门时,需要使启闭件与阀座两密封面间形成一定的密封比压,同时还要克服阀杆与填料之间、阀杆与螺母的螺纹之间、阀杆端部支撑处及其他摩擦部位的摩擦力,因而必须施加一定的关闭力和关闭力矩。阀门在启闭过程中,所需要的启闭力和启闭力矩是变化的,其最大值是在关闭的最终瞬时或开启的最初瞬时。设计和制造阀门时应力求降低其关闭力和关闭力矩。
(5)启闭速度。启闭速度是用阀门完成一次开启或关闭动作所需的时间来表示的。一般对阀门的启闭速度无严格要求,但有些工况对启闭速度有特殊要求,如有的要求迅速开启或关闭,以防发生事故,有的要求缓慢关闭,以防产生水击等,这在选用阀门类型时应加以考虑。
(6)动作灵敏度和可靠性。这是指阀门对于介质参数变化,作出相应反应的敏感程度。对于节流阀、减压阀、调节阀等用来调节介质参数的阀门以及安全阀、疏水阀等具有特定功能的阀门来说,其功能灵敏度与可靠性是十分重要的技术性能指标。
(7)使用寿命。它表示阀门的耐用程度,是阀门的重要性能指标,并具有很大的经济意义。使用寿命通常以能保证密封要求的启闭次数来表示,也可以用使用时间来表示。
23. 怎样用研磨砂或研磨膏对阀门进行研磨?
用研磨砂或研磨膏研磨分三步进行。
(1)粗磨。利用研磨头和研磨座,用粗研磨砂先将阀门的麻点和小坑磨去。
(2)中磨。更换一个新研磨头或磨座,用比较细的磨砂进行手工或机械化研磨。
(3)细磨。用研磨膏将阀门的阀瓣对着阀座进行研磨,直至达到标准。
24. 试述阀门阀瓣(闸板)与阀座密封面泄漏的原因和消除方法。
阀门阀座密封面泄漏的原因如下:
(1)没有关严。应改进操作,重新开启后再关闭。若为电动门应重新调整阀门限位,使其能关闭严密。
(2)研磨质量差。应改进研磨方法,重新解体研磨。
(3)阀瓣与阀杆间隙过大,造成阀瓣下垂或接触不好。应重新调整阀瓣与阀杆间隙,或更换阀瓣和螺母。
(4)密封面材质不良或被杂质卡住,应重新更换或堆焊研修密封面,清除杂质。
25. 如何进行阀门的水压试验?
阀门检修完毕,都必须进行水压试验,过程如下:水压试验充水应缓慢,并注意将阀门中的空气放净,试验压力为实际工作压力的1.5倍。在试验压力下保持5min,之后再把压力降到实际工作压力进行检查,若发现不严密应再次检修,并重新作水压试验。水压试验合格后,应将阀门中的水放掉、擦干。
26. 阀门在试运行中产生振动和噪声的主要原因有哪些?
产生振动和噪声的原因有以下几方面:
(1)介质压力波动、流体冲刷阀体、驱动装置的运动等造成机械振动,这种振动一般较小。但如产生在其自振频率下的共振,则会导致较高的应力,造成零件破坏。
(2)汽蚀。
(3)由于高速气体通过时的冲刷、收缩和扩张,引起冲击和湍流运动,造成气体动力噪声,这是噪声的主要来源。
(4)阀门的突然启闭会引起水冲击,产生振动和噪声,严重时会导致泄漏或阀件损坏。