閥件在船舶管系設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

1、閥件在船舶管系設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析劉嘉張含王燕崔文龍（單位全稱、省、市郵編）【摘 要】：本文對(duì)船舶艙底水吸入原理進(jìn)行了表述；對(duì)管路升降啟閉式截止閥、截止止回 閥、止回閥結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行了解析，并分析了非吸入止回閥結(jié)構(gòu)障礙原因；闡述了旋啟式止回 閥負(fù)壓（真空）工況結(jié)構(gòu)原理 及功能定義，并歸結(jié)了該止回閥功效特性；總結(jié)了目前設(shè)計(jì) 上某些誤區(qū)產(chǎn)生之原因；糾正了對(duì)末端吸入止回閥的機(jī)械設(shè)計(jì)慣例。【關(guān)鍵詞】：閥件；負(fù)壓吸入；止回閥；結(jié)構(gòu)研究1截止閥、截止止回閥、止回閥分類及設(shè)計(jì)原理管路閥門的啟閉類型，按閥盤動(dòng)作可分為旋轉(zhuǎn)啟閉、刃降啟閉和滑動(dòng)啟閉三種，而升降 閥盤式乂分為閥盤水平升降和垂直升降兩種。我們通常把閥盤水平

2、升降啟閉形式的都標(biāo)稱為 截止閥，其它類型也加截止閥功能但習(xí)慣上一般都按標(biāo)稱為閘閥、球閥、蝶閥和滑閥等。1.1 ±述截止閥是閥盤與閥桿為一體型結(jié)構(gòu)，在沒(méi)有壓力情況卜閥盤也可以通過(guò)手動(dòng)開 啟，但介質(zhì)進(jìn)口必須是經(jīng)閥盤下而進(jìn)入并且閥盤應(yīng)始終處于自然垂落方向。此類閥門為避免 將進(jìn)出口方向裝錯(cuò)，在閥體上大都標(biāo)注介質(zhì)箭頭流向，如果裝錯(cuò)就會(huì)出現(xiàn)功能性障礙（閥盤 上部壓力太大而無(wú)法開啟及在閥桿填料函處容易造成泄漏），如船用法蘭鑄鐵截止閥 gb/t590-93等同類型閥。1.2在船舶上能見到的管路截止閥或其他類型閥，人多安裝在泵出口的壓力管路上，因 此閥門進(jìn)口端總是冇壓力而另一端則無(wú)。為防止動(dòng)力泵停機(jī)時(shí)

3、管路介質(zhì)的回落，在泵出口及 管路適當(dāng)位置都裝有止冋閥。在船用艙底消防泵出口端需設(shè)置兩組及以上不同管系排出功能 的，在泵組出口處都要設(shè)置截止止回閥，以滿足分組控制啟閉和自動(dòng)止回功能。山于船舶管 路布置空間局限性，誕生了將升降式截止止凹兩閥功能合為一休的船用截止止凹閥這一結(jié) 構(gòu)形式（陸用工業(yè)閥門標(biāo)準(zhǔn)屮無(wú)此類型截止止冋閥），如已提到過(guò)的船用法蘭鑄鐵截止止冋 閥gb/t591-93等。此外,還有單一止回功能的閥,如船用法蘭鑄鐵止回閥gb/t592-93等。 上述閥的特點(diǎn)為：只起升閥桿閥盤就會(huì)依靠閥盤下部介質(zhì)壓力口動(dòng)起升開啟，反z就會(huì)回落 自動(dòng)關(guān)閉。其進(jìn)口更只能是在閥盤的下血并保證閥盤垂直回落的有效性，

4、反之將導(dǎo)致功能性 堵塞（白動(dòng)止回關(guān)閉使介質(zhì)無(wú)法流通）和閥盤不能有效關(guān)閉。1.3 ±述截止閥、截止止回閥、止回閥工作原理都是針對(duì)安裝在壓力管路而言，我們稱 之為排出型閥門。此類閥的重要特點(diǎn)是閥盤開啟方向與閥盤下部介質(zhì)作用力方向必須-致, 至于介質(zhì)出閥盤后折角90°改變了方向與閥盤的開啟原理無(wú)關(guān)。這一特點(diǎn)與下述吸入閥的 原理恰好相反，因此將排出型功能的止回閥設(shè)在了反向功能需求的吸入止回閥位置導(dǎo)致“被 扌肯”窘?jīng)r，這完全是設(shè)計(jì)將閥門用錯(cuò)所造成的“隱病”。2吸入型止回閥設(shè)計(jì)原理吸入型止冋閥的工況是負(fù)壓吸入（俗稱為“抽真空”），它是指動(dòng)力泵對(duì)艙底水系統(tǒng)吸入 工況的通稱。負(fù)壓吸入是指被

5、抽液面低于動(dòng)力泵吸入端、需通過(guò)泵本身h帶或附加的真空泵 將工作泵出口止回閥至吸入液面間管內(nèi)及泵腔內(nèi)空氣排除達(dá)到既定真空度，使被吸液體在外 界大氣壓力作用下被壓至泵吸入口的過(guò)程。根據(jù)真空吸入原理，屬于此類型閥在標(biāo)準(zhǔn)中只冇 垂直吸入式止回閥cb/t3478-92、水平吸入式的旋啟式止回閥cb/t4019-2005和垂直水平都 可使用的板式止回閥cb/t3819-1999三種。2.1法蘭吸入止回閥cb/t3478-92為垂直吸入式末端閥門。該止回閥開啟原理為：由于 管內(nèi)負(fù)壓（真空）的作用，對(duì)止冋閥閥盤上部產(chǎn)生吸力。由丁閥盤上部垂直管路部分的吸力 與閥盤開啟方向是一致的，并且同方向的真空度対閥盤周邊產(chǎn)

6、牛的吸力是均勻的，使閥盤下 部氣體作用力也能按上部吸力方向?qū)㈤y盤均勻的起升微量開度，被吸氣體就經(jīng)閥盤密封線并 隨真空管路上行，隨著真空度加人低位液面就會(huì)在外界人氣壓力作用下上升，隨即將閥盤托 起并經(jīng)閥盤開度間隙繼續(xù)向吸口高度上升，待液位達(dá)到泵吸口處時(shí)開度也呈故大值，此時(shí)抽 真空過(guò)程結(jié)束，工作泵啟動(dòng)。該吸入式止回閥存在以下缺陷：裝于末端污水中功效不理想；卞部不能接管且沒(méi) 有耐壓參數(shù)，只能裝在末端；只能垂直安裝。這也是被設(shè)計(jì)部門掠棄而改選用排出型止凹 閥的原因。3排出型止回閥在負(fù)壓吸入端悖逆工況3.1由于泵吸口的截止止回閥為排出型結(jié)構(gòu)，使液體經(jīng)閥盤后折角90°出口變?yōu)榱诉M(jìn) 口，使被吸氣體

7、進(jìn)入閥盤上部后，不是像吸入止回閥那樣經(jīng)一段垂直管路向上繼續(xù)上升而是 立即折角90。向側(cè)部流動(dòng)，產(chǎn)生了向上和橫向兩個(gè)方向的分力，二者分力的合成點(diǎn)近似為 45°斜線以下，導(dǎo)致閥盤向上垂肓吸力被消耗掉一人部分。與此同時(shí)，由于下部的升舉力仍 然均勻的作用于整個(gè)發(fā)盤下部，這樣對(duì)應(yīng)于閥盤上部折角至出口約90°范圍內(nèi)無(wú)垂直吸力 區(qū)域就產(chǎn)生了失偶力矩，該力矩就會(huì)傳遞于閥盤導(dǎo)桿外側(cè)而并作用于導(dǎo)管側(cè)壁上，使導(dǎo)桿在 套管內(nèi)在做上升運(yùn)動(dòng)時(shí)同時(shí)對(duì)側(cè)壁產(chǎn)生摩擦力。這種與閥盤開啟方向不一致的分力和同時(shí)產(chǎn) 生的失偶力矩導(dǎo)致閥盤升力不足和升力方向產(chǎn)生偏移，使閥盤在上升開卅時(shí)極易被“扌肖住”。 這是造成閥盤開

8、啟困難或無(wú)法開啟的主要原因。3.2由于升降式止回閥本身是有自重的，按照真空吸入高度原理，吸入管路屮所被吸起 的重物二增加同重呈液體在垂肓管內(nèi)的體積高度，也就是說(shuō)增加了自重式止冋閥盤就等于提 高了離心泵吸入高度，這也是閥盤開啟困難或無(wú)法開啟的第二個(gè)原因。3.3貨艙污水井末端的吸入止回閥開啟原理，與上述截止止回閥類同，故不贅述。而機(jī) 艙污水井末端的吸入止回閥，因手控因索多設(shè)計(jì)為截止止回閥。與貨艙污水井相比，機(jī)艙末 端的止i叫閥工況泥沙是少了但多了些汕污，因?yàn)槟┒碎y吸入管達(dá)污水井底部，盡管機(jī)艙汕污 水不用此吸口抽取（有h用艙底泵），但垂直吸管在油污水中常年浸泡及應(yīng)急工況下的使用 使止回閥難免會(huì)染上汕污，乂因?yàn)閒i常不川使閥內(nèi)汕污一旦干涸后將固化在閥盤密封帶及導(dǎo) 桿間隙屮，加之截止止回閥手動(dòng)關(guān)閉時(shí)對(duì)閥盤環(huán)形密封帶壓力產(chǎn)生的真空密閉功效，使該止 回閥在手控壓力解除后閥盤起升打開難度再次加大，這是機(jī)艙末端截止止回閥增加打開難度 的第四個(gè)原因。3.4因?yàn)橛脤Ｓ谜婵毡醚b置抽収真空度的極限值僅為0.08 mpa, 一般離心式立式泵自帶 或附帶真空泵吸真空能力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該值，而臥式口吸離心泵的口真空能力則更差，加z閥 盤上述四條