第四章 管道与阀门

4、管道避震 管道震动主要来自水泵的震动和管内流体速度、流向改变时引起的 震动。安装管道时采用可曲挠接头（挠性接头）和弹性支架可有 效的降低和避免管道的震动。 可曲挠接头可由橡胶或金属波纹管制成。其中可曲挠橡胶接头因其 耐腐蚀性好，价格较低，因此使用普遍。可曲挠橡胶接头由特种 橡胶的外胶层、聚酯帘布的增强层、硬钢丝绳的骨架和法兰或活 接头等组成。可曲挠橡胶接头按其形状可分为直管型和弯管型； 按其连接方式可分为法兰连接和螺纹连接两种形式；按其结构可 分为单球体和双球体等。 可曲挠接头的使用，可大大降低各类管道系统的震动和噪声，同时 也解决了各类管道接口的偏转位移、轴向伸缩及不同心度等问题， 还可消除各类管道的各种安装应力和变形压力，降低管道系统对 于支座的反力，是管道系统的理想的保护装置。
（三）通用分类法 这种分类方法既按原理、作用又按结构 划分，是目前国内、国际最常用的分类 方法。一般分为：闸阀、截止阀、旋塞 阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、节 流阀、安全阀、减压阀、疏水阀、调节 阀。
二、常见阀门
1.闸阀 闸阀是作为截止介质使用，在 全开时整个流道直通，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。
⑶铸铁管
分为高硅铸铁管和普通铸铁管。 铸铁管用于给排水管道工程，可分为给水铸铁管 和排水铸铁管。 铸铁管直径大，输送能力大，耐蚀性较好，价格 低廉。但笨重，不美观。
第三节 塑料管 (1)硬聚氯乙烯(UPVC)管
特点：机械物理性能好，质轻而坚，不 燃烧，隔热性好，耐蚀性好，流体阻 力小，强度高，造价低，使用寿命长。 卫生性能好，运输和施工方便，费用 低。 但脆性大，热膨胀系数很大。
复习思考题
1、金属管非金属管和复合管在应用上有哪些主要区别？ 2、无缝钢管一般是怎样制成的？有哪些品种？有何特点？ 3、管道连接方法有哪些种类？对于不同管道应如何选择 其连接方法？ 4、管道震动是如何产生的？防止管道震动的措施有哪些？ 5、可曲挠接头在管道系统中起什么作用？有哪些种类？ 6、环境工程中常用的阀门有哪些？ 7、哪些阀门适用于在管道中调节流量？ 8、试比较各类阀门的技术经济性能。
2、按介质工作温度分类 (1) 高温阀： t>450℃的阀门。 (2) 中温阀： 120℃≤t<450℃的阀门。 (3) 常温阀： -40℃≤t<120℃的阀门。 (4) 低温阀： -100℃≤t<-40℃的阀门。 (5) 超低温阀： t<-100℃的阀门。
3、按阀体材料分类 (1) 非金属材料阀门： 如陶瓷阀门、玻璃钢阀 门、塑料阀门等。 (2) 金属材料阀门： 如铜合金阀门、铝合金阀 门、铅合金阀门、钛合金阀门、铸铁阀门、碳 钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门等。 (3) 金属阀体衬里阀门： 如衬铅阀门、衬塑料 阀门、衬搪瓷阀门等
本章结束
蝶阀
蝶阀结构简单、体积小、 重量轻，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。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 所产生的阻力很小， 故具有较好的流量控 制特性，可以作流量 调节用。
蝶阀有弹性密封和金属密封两种密封 型式。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 缺点。
第二节 金属管 ⑴无缝钢管 一般由铸钢锭或实心棒材通过穿孔机先行穿孔，再经过 热轧或冷拔（轧）而成，此外也有用铸造方法制成。 无缝钢管公称压力范围为PN=1.0～25MPa. 无缝钢管规格多，承压范围大，但耐蚀性较差。 不锈无缝钢管耐蚀性好、美观、无毒、卫生，但价格高。 专用无缝钢管用于特殊场合。如锅炉用高压无缝钢管、 化工用高压无缝钢管、石油裂化用不锈无缝钢管等。
②吊架 吊架主要用于室内架空管道的支撑。上端 固定在建筑物的梁底或楼板底部，下端 是用以固定管子的管箍，中间是可以调 节长度的活动吊杆。 为减少管道的震动和噪声，还可以在吊杆 中装上橡胶弹性避震元件，即为弹性吊 架。
③水平管支架 这是一种用于室外架空 管道，使用较为普遍 的管道支架。
④弯管托座（管座） 当管道的立管经弯头与 水平管相连时，立管 自重及其中的液体重 量均由水平管承受， 为防止水平管产生位 移或被破坏，可在弯 管处设置弯管托座。
三、阀门技术经济指标比较
序号
1 2 3
类型
闸阀 截止阀 蝶阀
流量调控性
差 好 好
启毕速度
慢 慢 快
几何尺寸
较小 大 小
重量
较重 重 轻
阻力系数 （全开启）
0.05-1.5 4.3-6.1 0.1-0.3
4
5 6
球阀
升降式止回 阀 旋启式止回 阀
差
快
较大
较重
0.05
7.5 6.5-1.7
各种阀门的尺寸从小到大依次为： 截止阀＞球阀＞闸阀＞蝶阀 各种阀门的价格比较： 球阀＞止回阀＞蝶阀＞闸阀＞截止阀 各种阀门的流量调节性比较： 截止阀和蝶阀流量调节性最好。
球阀
球阀
球阀只需要用旋转90度的操作和很小的转动力 矩就能关闭严密。完全平行的阀体内腔为介质 提供了阻力很小、直通的流道。球阀最适宜直 接做开闭使用，但也能作节流和控制流量之用。 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、乙烯、树脂等。球 阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。
⑵焊接钢管 一般由钢带材或钢板材先卷成管材，再加以焊接 而成。一般适用于PN≤1.6MPa的管道。 常用的焊接钢管包括低压流体输送用焊接钢管、 螺旋缝电焊钢管和钢板卷制直缝电焊钢管。 低压流体输送用焊接钢管多用于流体输送，如水、 煤气等。 螺旋缝电焊钢管抗压能力大。 钢板卷制直缝电焊钢管直径大，输送能力大。
第六节 阀门
一、阀门概述及分类 阀门时最重要的设备和管道附件之一，具 有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、 分流或溢流、泄压等功能。 阀门的种类繁多，且有多种分类方法。
（一）按用途和作用分类 1、截断阀类： 主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、 截止阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀等。 2、调节阀类： 主要用于调节介质的流量、压力等。包 括调节阀、节流阀、减压阀等。 3、止回阀类： 用于阻止介质倒流。包括各种结构的止 回阀。 4、分流阀类： 用于分配、分离或混合介质。包括各种 结构的分配阀和疏水阀等。 5、安全阀类： 用于超压安全保护。包括各种类型的安 全阀。
第四章
管道与阀门
第一节 管道的分类
1、金属管：主要有钢管、铸铁管和有色金属管。 耐高温，导热快，适应性强。 但耐蚀性较差，不锈钢价格高。 2、非金属管：主要有混凝土管、陶瓷管和塑料管。 耐蚀性好， 混凝土管、陶瓷管价格低，但笨重。 塑料管美观、质轻，但不耐用。 3、塑料复合管： 耐用且耐腐蚀。 但管径都较小。
2、管道连接方式的选择 ⑴钢管的连接 ①焊接 ②法兰连接 ③螺纹连接 ⑵铸铁管的连接 ①承插连接 ②法兰连接 ⑶塑料管的连接 ①焊接和熔接 ②承插连接 ③法兰连接 ④螺纹连接
3、管道支吊架 管道支、吊架按其结构形式可分为托架、吊架、 墙架、水平管支架、弯管支架等；按其固定方 式可分为固定支架、活动支架、弹性支架等。 ①墙式管道支架（墙架）： 可用预埋件（预埋钢板、角钢、螺栓）或膨胀螺 栓固定在墙上，当墙架需固定在钢制设备、容 器、构架上时，也可用焊接或螺栓连接加以固 定。
4.止回阀 止回阀的作用是只允许介 质向一个方向流动，而 且阻止反向流动。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 使阀瓣紧贴于阀座，从 而切断流动。包括旋启 式止回阀和升降式止回 阀。
止回阀
5.球阀 球阀是由旋塞阀演 变而来。它具有相 同的旋转90度的动 作实现启闭，不同 的是旋塞体是球体， 有圆形通孔或通道 通过其轴线。当球 旋转90度时，在进、 出口处应全部呈现 球面，从而截断流 动。
截止阀
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。引入截止阀 的流体从阀芯下部引 入称为正装，从阀芯 上部引入称为反装， 正装时阀门开启省力， 关闭费力，反装时， 阀门关闭严密，开启 费力，截止阀一般正 装。
3.蝶阀 蝶阀的蝶板是一 块圆板，安装于 管道的直径方向。 在蝶阀阀体圆柱 形通道内，圆盘 形蝶板绕着轴线 旋转，旋转角度 为0°～90°之 间，旋转到90° 时，阀门则是全 开状态。
闸阀
从结构形式上，主要 的区别是所采用的密 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 截止阀是用于截断介质流动 的，截止阀的阀杆轴线与 阀座密封面垂直，通过带 动阀芯的上下升降进行开 断。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， 并具有非常可靠的切断动 作，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 易修理或更换密封元件时 无需把整个阀门从管线上 拆下来，这对于阀门和管 线焊接成一体的场合是很 适用的。
(2)聚烯烃管
主要包括：聚乙烯管（PE管）、聚丙烯 管（PP管）、聚丁烯管（PB管） 特点：无毒，耐腐蚀，不结垢，光滑， 阻力小，柔韧，可回收利用，为绿色 材料。 但强度低，不耐用，耐热性差。
第四节 塑料复合管 (1)塑-塑复合管 由两种不同品种或不同性质的塑料复合制 成的管子。 如UPVC-PE复合管，外层为UPVC，可增加管 子的强度。内层为PE，用作给水管时， 卫生、光滑、阻力小。
(2)钢-塑复合管 既耐腐蚀，强度又高。
(3)铝-塑复合管（PAP） 耐压强度提高，耐温性提 高，耐蚀性好，质轻，柔 韧，美观，无毒，价格低。 但强度不及钢-塑复合管。
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第五节 管道的安装 1.管道的连接
可分为可拆卸连接和不可拆卸连接两种基本方式。 ①焊接：接头紧密，不漏水，施工迅速，不需配件，缺点是不能拆卸。适 用于钢管，但只能用于非镀锌钢管。 ②熔接：适用于塑料管和塑料复合管。有热熔和电熔两种熔接方式。 ③承插连接：适用于铸铁管和塑料管。 ④法兰连接：适用于钢管和塑料管。常用于大口径、密封性要求较高且需 要经常拆卸的管道或与带法兰的设备、仪表、管配件的连接。 ⑤螺纹连接（丝口连接）：适用于钢管和塑料管。常用于小口径、低压、 常温且需要经常拆卸的管道或与带丝口的设备、仪表、管配件的连接。 镀锌钢管必须用螺纹连接。 ⑥沟槽式连接：使用开槽机械在管道外侧开槽，利用沟槽式配件将管道连 接。适用于工作压力较低的钢管。
（二）按主要参数分类
1、按压力分类 (1) 真空阀： 工作压力低于标准大气压的阀门。 (2) 低压阀： 公称压力PN<1.6MPa的阀门。 (3) 中压阀： 公称压力PN<2.5～6.4Mpa的阀门。 (4) 高压阀： 公称压力PN10.0～80.0Mpa的阀门。 (5) 超高压阀： 公称压力PN≥100Mpa的阀门。