各种阀门特点 (各种阀门的结构和原理)

(1)截止阀

截止阀是后处理工程中最常见的开关阀,流阻大,用于对流阻要求不高的水平管路上。截止阀适用于中小口径的管路(不大于DN200),锥面密封或平面密封应用偏多,通常为填料式截止阀和波纹管截止阀。纯填料式的截止阀应用较少,应用于无放射性或中低放环境中,输送低温低压介质(去离子水等),波纹管截止阀应用广泛,用于输送含放射性或腐蚀性的介质、压空或是温度压力较高的蒸汽等。截止阀采用上螺纹阀杆截止阀,避免介质与螺纹接触,产生放射性沾污。根据管路布置需求,直通式截止阀应用最多,部分管路采用角式截止阀。

(2)球阀

球阀是后处理中常见的阀门,常作为开关阀使用。球阀具有最低的流阻,应用于各种‬管路上。安装在竖直或水平的管路上。无特殊原因,采用全通径式球阀,考虑到检修的便捷性,对于焊接连接的球阀,采用上装式结构,方便在线维修。在公称直径且公称压力较低时,考虑浮动球式球阀。公称直径或公称压力较高时,考虑固定球式球阀。球阀密封面一般选用耐辐照且耐酸碱腐蚀的硬质合金材料。

(3)蝶阀

蝶阀在后处理工艺系统中应用于公称直径大于等于DN80的管路上,对气体(如蒸汽、呼排气、蒸发尾气等)及对含颗粒料液(如粉料、悬浊液等)的输送。蝶阀的优点是与其他同级阀门相比结构短小简单,重量轻,启闭迅速,但是流阻较大。蝶阀可竖直或水平安装在管路上,适合应用于空间紧张的后处理厂房中。在放射性环境中选用硬密封且三偏心结构的止回阀,三偏心结构相比中线、单偏心和双偏心结构,阀门的密封性能更好,操作力矩更小,能降低密封面在启闭瞬间的磨损。

(4) 止回阀

止回阀在后处理工艺系统中应用广泛,起到防止介质倒流、防止容器介质泄放的作用。止回阀一般按方向标识水平或竖直安装在管路上,多为升降式或旋启式结构。旋启式止回阀一般应用于公称直径不小于DN80的管路上,当旋启式止回阀安装于水平管路时,阀门密封副应与竖直方向存在一个夹角,以保证阀瓣与阀座能紧密接触。当旋启式止回阀安装于竖直管路上时,仅适用于自下往上流动的介质。升降式止回阀公称直径一般不大于DN80,分为带弹簧和不带弹簧两种。不带弹簧的升降式止回阀结构简单,但容易卡死,不能正常复位。带弹簧的升降式止回阀复位可靠,但在低压差工况下容易导致阀瓣不能完全开启导致流阻变大。

当止回阀用于红区和橙区的边界(竖直管路,介质正常流向为由上至下),在防止物料逆向窜料的同时,还应保证密封副在极低压差条件下的密封性。采用立式升降式结构,阀瓣通过弹簧复位,对于弹簧的选材和计算、密封面的平整度和粗糙度等均有很高的要求。要求止回阀能实现低压差的启闭和密封。

(5) 安全阀

安全阀一般应用于过流介质为水、压缩空气、煤油、TBP等的管路。多为角式结构直接作用的弹簧载荷安全阀,根据工艺要求选用微启式或全启式安全阀。绝大多数为非安全级(NR、NR(S))阀门。公称直径一般为DN10~DN50,公称压力不超过PN20,工作温度为常温~330℃。可按方向竖直或水平安装于管路上,防止系统内压力超过预定的安全值。

(6) 减压阀

乏燃料后处理工程中,减压阀应用于过流介质为压缩空气的管路,降低来流压力,使出口压力保持为工艺要求设定值,多为薄膜式结构。绝大多数为非安全级(NR、NR(S))阀门。公称直径一般为DN6~DN80,公称压力不超过PN20,工作温度为常温~100℃。

(7) 疏水阀

疏水阀应用于工艺系统的蒸汽管道(或设备)、伴热管道,按方向标识安装在水平管路上,用于输送饱和蒸汽和蒸汽冷凝液,排出蒸汽中的冷凝水和空气,保障蒸汽品质。绝大多数为非安全级(NR、NR(S))阀门。公称直径一般为DN10~DN65,公称压力不超过PN20,工作温度为常温~200 ℃。

(8) 节流阀

节流阀应用于无放射性或中低放环境中,应用于压缩空气、水、蒸汽、酸碱溶液、低放废液等管路,为手动形式,按方向标识安装于水平管路上。节流阀结构与截止阀相似,但节流阀的阀瓣不具备密封性,一般选用圆锥形阀瓣结构,通过改变流道截面粗略调节管道内的流量或压力。理想的节流范围为开启高度的30%~70%。

(9) 调节阀

在工程中应用较少,调节阀多按方向标识安装在水平管路上,多设置在流体输送设备的前端,用于精确控制管路中流体的流量。调节阀的结构与截止阀相似,但调节阀的阀瓣不具备密封性,一般选用圆锥形阀瓣结构,工程中采用流量特性为等百分比的调节阀。

(10) 穿地阀

穿地阀的操作端位于屏蔽层上(检修大厅),阀门主体位于阀门室内,按方向标识安装于水平管路上,执行机构通过控制阀杆延长杆实现阀瓣的启闭,阀门与管道对接焊接,要求阀门内不积液。公称直径一般为DN10~DN150,公称压力不超过PN40,工作介质呈中高放射性。穿地阀门为RS-1或RS-2级阀门。穿地阀与工艺管道对接焊接,检修时采用专用的带屏蔽层的检修容器仅对穿地阀的阀内组件进行更换操作。

5种常用的阀门简单描述优缺点,常用几种阀门构造

图1 穿地阀示意图

(11) 远传阀门

远传阀门由阀门和阀门远传机构组成,阀门本体一般为球阀、蝶阀或波纹管截止阀,按方向标识安装于水平或竖直管路上。在后处理工程中用于中高放料液的输送,阀门远传机构操作端位于屏蔽层外。远传机构与阀门为整体结构,阀门的性能测试应为整体试验。

5种常用的阀门简单描述优缺点,常用几种阀门构造

图2 远传阀门示意图

(12) 冷冻阀

冷冻阀用于后处理核心工艺段硝酸铀酰溶液的输送,为免维修设备,与管道对接焊连接;冷冻阀系统主要采用液氮汽化吸收热量,达到制冷效果的方法,实现放射性料液的断流操作。要求阀门内结构平滑不积液。冷冻阀属于RS-1阀门,与工艺管道对接焊接。

5种常用的阀门简单描述优缺点,常用几种阀门构造

图3 冷冻阀示意图

(13) 脉冲阀

脉冲阀与脉冲萃取柱联合使用,通过产生脉冲信号的空气,实现对液体介质的混合作用。脉冲阀主要分三通电磁阀、提升阀和旋转阀三类。其中旋转阀的结构与驱动装置简单,并且旋转阀产生的波形可由旋转阀的结构控制,通常可以产生正弦波或矩形波,是目前脉冲阀的主要结构形式。

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图4 脉冲阀示意图