[科普中国]-切断阀

切断阀是自动化系统中执行机构的一种，由多弹簧气动薄膜执行机构或浮动式活塞执行机构与调节阀组成。切断阀的用途很广，可用于切断煤气、助燃空气、冷风及烟气等。

简介切断阀是自动化系统中执行机构的一种，由多弹簧气动薄膜执行机构或浮动式活塞执行机构与调节阀组成，接收调节仪表的信号，控制工艺管道内流体的切断、接通或切换。具有结构简单，反应灵敏，动作可靠等特点。 可广泛地应用在石油、化工、冶金等工业生产部门。气动切断阀的气源要求经过滤的压缩空气，流经阀体内的介质应该是无杂质和无颗粒的液体和气体。根据允许压差情况、介质特点以及工艺管道要求，可选用单座、套筒、三通切断阀。

切断阀工作的可靠性，在很大程度上取决于正确选择其结构和完全能适合其工作条件的材料，并取决于运行条件。如切断阀只能在两种状态下工作，全开或全关。当阀瓣在阀座内处于中间位置时，由于压降大而产生大的流速，这就形成汽蚀的条件，引起侵蚀，破坏阀瓣和阀座的密封面，结果丧失了关闭件的密封性，在渗漏介质对金属的作用下，初始时的小漏很快会变成大漏。1

材质所有切断阀的材质、压力等级和连接方式，必须同与其相连接的设备的规格相符。这一点适用于所有的切断阀，无论它是直接安装在设备上还是装在一个与设备相连的立管上。2

位置和尺寸切断阀可装在容器接头或立管上。当阀连接在立管上时，接头尺寸至少为3/4英寸。当容器接头是法兰式管嘴并且切断阀直接安装在管嘴上时，接头最小尺寸为1英寸。当容器接头是管接头且切断阀安装在一个短节上时，接头的最小尺寸为3/4英寸，（除下述提到的例外情况外）。容器和切断阀之间的配件或管道要减至最低限度。

例外情况1．特殊应用

如果容器的管嘴是法兰式的并且被连接的仪表(如差压计)是小尺寸的螺纹接头，这时切断阀最小可用3/4英寸的口径并可以用一个缩径法兰和短节连接到容器管嘴上。

2．双切断阀

有些公司允许在并联的仪表上采用双切断阀，这些仪表用直接装在管嘴上的三通连接起来。这种方法可以节省空间并在很多情况下比较经济。

3．法兰式安装的薄膜液位变送器

这种型式的仪表安装可设计成与容器壁齐平，变送器可用与法兰同样大小的切断阀安装在容器管嘴和变送器之间。2

用途切断阀的用途很广，可用于切断煤气、助燃空气、冷风及烟气。煤气切断阀是把燃烧器与煤气管道切断。助燃空气切断阀是将燃烧器与助燃空气管道切断。热风炉在送风期用燃烧器切断阀将热风炉与燃烧器或煤气系统及助燃空气系统隔断。烟道阀使热风炉与烟道隔离。冷风阀的用途是在热风炉燃烧期把冷风管道与热风炉隔开。当冷风管道内压力下降时，高炉内的煤气可能通过混风管渗入冷风管道，形成爆炸性气体，为避免这种情况发生，在混风调节阀与热风管道之间的混风管道上设置混风切断阀。3

主要应用于以下场合：

1、与可燃气体泄漏监测仪器联接，当仪器检测到可燃气体泄漏时，自动快速关闭主供气阀门，切断燃气的供给，及时制止恶性事故的发生；

2、与热力设备的极限温度压力安全控制器联接，当设备内检测点的温度压力超过设定的极限数值时，自动快速关闭供气阀门，停止燃料的供给；

3、与高层建筑的中央消防报警系统联接，当大厦发生火警时，自动切断大厦内的燃气供应，防止煤气爆炸的发生；

4、在城市或工厂的燃气供应管网内设置ZCR燃气紧急切断阀，可在中央控制室内集中控制，远程遥控紧急关闭事故现场的管线供气。

切断阀的选择结构型式的选择在切断效果方面，角行程阀比直行程阀（如单座阀、套筒阀、闸阀等）结构更简单、密封效果更可靠、更具有优越性。比较有代表性的有三偏心硬密封蝶阀、球阀等。

密封面的选择面对面密封

常见的柱塞阀芯，其密封面为60°的小锥面，此小锥面的宽度通常在0.5mm～2mm之间，要密封好就必须保证两个锥面良好接触。但事实上，它始终受到加工误差的影响（如同心度、不圆度、倾斜度等），其密封效果不很理想。这类阀的泄漏率通常为10-4，经精密研磨后可达到10-6，可达较高的密封等级。

球面密封

利用球面的球面转动与固定的阀定小锥面相切，它们之间为线接触，这就比上述面对面密封效果好。球阀、球面密封蝶阀等就是采用这一思路来制作的，其泄漏率可达10-6～10-8，高性能的三偏心蝶阀可达10-8，甚至为零泄漏。

密封类型的选择软密封

除耐腐蚀的衬里阀门外，一般的软密封阀指阀芯或阀座两者之一采用非金属材料（主要为聚四氟乙烯和橡胶等）的密封形式的阀。软密封阀密封效果最佳，但在管道安装、系统的清洗中都有可能留下或多或少不干净的杂物（如焊渣、铁屑等），它们流经调节阀时，容易把软密封阀座或阀芯划伤，使泄漏量增加，密封可靠性差。所以，选择软密封结构必须考虑介质的清洁和投运前严格冲洗管道。

硬密封

硬密封再堆焊耐磨合金是切断阀的最佳选择。这种方式在考虑密封性的同时也考虑了使用寿命和可靠性，虽然出厂指标只有10-4～10-5，达不到软密封零泄漏的效果，但足以满足严密切断的要求，而且它经久耐用，从经济的角度考虑更合算。

此外还需要注意以下两点：

1） 对密封可靠性的考虑：软密封，切断效果好，但不适宜用于颗粒介质，一旦划伤，泄漏会急剧增加。因此，条件允许时尽量选用硬密封。“O”型球阀硬密封可达10-5，三偏心蝶阀可达零泄漏。

2） 对密封耐磨性的考虑：除选硬密封外，对泄漏要求10-4以上的切断型调节阀，必须堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐冲蚀、耐划伤的能力，提高阀的寿命。

其他因素对含颗粒的冲蚀介质，要考虑阀芯避开高速介质的直接冲蚀。

对于硬密封，必须有足够的硬度差，同一硬度材料“互不相让”，很容易划伤而引起泄漏。

温度因素影响如下：

对高温介质的切断调节阀在室温下组装的，在高温下工作，温度变化几百度。热膨胀会改变装配时建立的密封比压。过紧，密封面会卡信，运动时会严重檫伤，拉伤；过松，密封压不够，两种情况泄漏都会急剧增加。解决的最好办法是用弹性阀座来吸收这一变化造成的差异。通常有三种弹性方案：

1）弹簧式；

2）薄片式柔性金属环；

3）刚柔相济的弹性阀座。

后者最好，既有柔性克服热膨胀，又有刚度并堆焊耐磨合金来提高耐磨面的可靠性。

优选顺序按上所述，切断阀的主要阀型如下，选择切断阀应综合考虑泄漏率、介质种类、介质温度、流量系数等各种参数和性价比。在如下优选顺序中，先考虑硬密封，再考虑软密封。

1） 三偏心金属硬密封蝶阀；

2） 双偏心球面密封蝶阀；

3）球阀；

4） 偏心旋转阀；

5） 单座阀；

6） 套筒阀；

7） 软密封阀。

应用举例ZYP一160KG型液压快速切断阀

液压快速切断阀是电动单元组合仪表中的执行机构，与气—液定位器以及其它仪表相配合，可以对化工、石油、电站等输送管道上的各种介质(过热蒸汽、气体、液体等)进行自动控制和远程操作。由于液压活塞执行机构的推力大，速度快，故它具有快速卸载、降压的作用。

ZMAN型气动薄膜调节切断阀

气动薄膜调节切断阀适用于工业自动化控制系统中。该产品除了具有一般单、双座阀结构外，特别适用于既要求严格调节，又要求切断，阀前、阀后压差大的场合。

ZSPQ型气动活塞式切断阀

气动活塞式切断阀用于自动化系统中输送管道上，对流动介质进行自动切断或安全放空。

ZSQ型二位切断阀(改进型)

气动二位二通、二位三通切断阀是工业生产过程自动化元件之一，属气动执行器类，它按照调节仪表来的信号切断流动介质(液体、气体和蒸汽)以满足系统对压力、温度、流量等工艺参数的要求。本型号产品保持旧型号ZSQ-1气动活塞式切断阀的优点并在结构上作重要改进，包括采用浮动型活塞，填料下方安上不锈钢弹簧，阀座与阀体连接不用螺纹形式等。由于阀芯与阀座采用软密封型式，故本产品具有严格的切断作用，并有结构简单，体积小，使用可靠，维修方便和防爆优点，因此广泛用予没有调节要求，只作开关动作，关闭时不允许泄漏的各种工业生产过程中的自控和遥控系统中。4

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学