天然氣管線平板閘閥設計選型平板閘閥是一個啟閉動作為直線運動的閥門，它具有一個典型的垂直于流體的平板閉合元件，滑動切入流體而關閉。由于平板閘閥的閘板關閉時，沒有楔式閘板關閉時所產生的楔緊力，所以相對而言操作更靈活、使用壽命更長，啟閉力較小。廣泛應用于然氣、輕質油、化工、城建、環保等行業，作切斷介質用，并適用于含硫（H2)重油、排污及放空等系統以及流速快、雜質多、腐蝕嚴重的天然氣長輸管線。

天然氣管線平板閘閥設計選型平板閘閥（圖2-6)是一種關閉件為平行閘板的滑動閥。其關閉件可以是單閘板或是中間帶有撐開機對于單閘板的平板閘閥而言，閘板與閥座間密封比壓的形成，是由介質壓力推動浮動閥座產生的。對于雙閘板平板閘閥，兩閘板間的撐開機構可以形成預緊比壓，以補充密封比壓。平板閘閥能很好地適用于清潔流體。如果介質中夾帶有固體顆粒，則會加劇密封面的磨損，造成泄漏。閥座帶有彈簧負載的結構，能適應有明顯的溫度變化以及閥體可能變形的工況。

平板閘閥的優點是全開時，幾乎等同于一段相同長度的管道，因此介質通過閥門的壓力損失很小，閥門的流量系數（Cv值）很高。帶導流孔的平板閘閥 [圖2-6 (c)]安裝在管路上還可直接用清管器進行清管。由于閘板是在兩閥座面上滑動，因此平板閘閥也能使用于帶懸浮顆粒的介質管路中。啟閉中平板閘閥 的密封面實際上是自動定位的，閥座密封面一般不會受到閥體熱變形的損壞，而且即使閥門在冷態下關閉，升溫后其熱伸長也不會使密封面受到過載。無導流孔的平板閘閥[圖2-6 (a)],不要求閘板的關閉位置有較高的精度，因此可用閥門行程來控制其啟閉位置。平板閘閥在閥門關閉時密封力會達到大值，同時閥門的壓力損失也會接近大值，但相互作用時的密封區域，只是總密封區域的一部分。當閘板大致移動到閥門關閉位置的3/4時，介質易使閘板向閥座孔傾斜，此時，閥座孔與閘板外端就會發生磨損。為了保證密封力和允許范圍內閥座的磨損量，因此要綜合考慮，設計出合適的閥座度。帶導流孔的平板閘閥，其流量特性等于同規格的管道，呈等百分比特性。不帶導流孔的平板閘閥，其中腔跨度較楔式閘閥小，且屬于規則的圓柱體，所以，基本上除壓力損失較帶導流孔的大外，其余特性基本相近。閥門開度Cv特性曲線及帶導流孔型平板 閘閥的DN-CV曲線分別如圖2-15和圖2-16所示。

(1)天然氣管線平板閘閥設計選型無導流孔單閘板平板閘閥

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥圖2-17所示為無導流孔平行式單閘板閘閥。該閥采用閥座順流浮動，彈簧預緊自動密封結構，啟閉力小，工作壓力越高，密封性能越好，閘板與閥座的密封有金屬密封和軟密封兩種雙重密封，金屬密封設有密封脂注人機構。主要采用碳素鋼、不銹耐酸鋼、合金鋼等材料制造。連接形式為法蘭連接，法蘭連接尺寸可選用GB、JB、HG、ASME等標準法蘭。可適用于石油、石油產品、天然氣、煤氣、化工、環保等輸送管線及放空系統和油、氣儲存設備上作啟閉裝置，抗硫型符合GB/T 20972、NACE MR0175等標準的規定。

(2)無導流孔雙閘板平板閘閥

如圖2-18?圖2-21所示，平行式雙閘板閘閥， 可分成自動密封式（圖2-18)和撐開式兩種結構。撐開式平行雙閘板常用的結構又分為頂楔式（圖2-19、圖2-20)和雙斜面式（圖2-21)兩種結構。

自動密封式是依靠彈簧作用力撐開兩閘板，與兩閥座形成預緊比壓，同時在介質壓力作用下形成密封比壓，實現密封。撐開式是依靠楔頂或楔塊撐開兩塊閘板，與兩閥座形成強制密封比壓，實現密封。

無導流孔雙閘板平板閘閥閥座與閥體的連接有兩種形式，一種為脹接式，一種為焊接式。此種閥門一 般都帶有閥桿上密封，在開啟狀態下保護填料不受介質壓力；閥桿螺母處裝有推力軸承，以減輕操作轉矩；與管道的連接方式一般有法蘭連接和對焊連接兩種連接形式。尺寸規格與標準閘閥相同。

圖2-22所示為組合密封式雙閘板平行閘閥，在彈簧加載的雙閘板之間設計出楔面結構。由彈簧提供的初始密封預緊力，再由閥桿進一步施加楔緊力，推動楔面使兩個閘板分開，壓向兩個閥座上形成強制密封。這種類型的閥門同時密封兩個閥座。
(3)帶導流孔單閘板平板閘閥

帶導流孔平板閘閥（圖2-23)的閥座為活塞浮動式，通常由金屬和非金屬兩種不同的材料組成，即將高彈性體的合成橡膠或聚四氟乙烯等軟質材料鑲嵌于不銹鋼或者帶防腐鍍層（如ENP等）鍛鋼件支承圈中，形成軟密封對金屬和金屬對金屬的雙重密封。閘 板采用不銹鋼、碳素鋼或者合金鋼鍛件表面ENP或堆焊硬質合金制成，閘板的下部有一個和公稱尺寸相等的導流孔，閥門全開時，閘板上的導流孔與閥座孔貫通，同時與閥座面密封了閥體的腔室而防止固體顆粒進人。浮動閥座的密封可實現雙截斷與泄放功能 (DBB)。如果閥座密封在使用中失效，則可通過向密封面注入密封脂進行臨時應急密封。通常在閥體的下部還設有排污螺塞，打開排污螺塞可以清除體腔內的污垢。填料函部位可以注入密封脂，這樣既可能保證閥桿密封可靠，又能為閥桿提供潤滑。該閥密封性能良好，操作方便、靈活、省力、流阻系數小，便于清管掃線，使用壽命長，適用于石油、石油產品、天然 氣、煤氣、水等介質，抗硫型符合GB/T 20972、 NACE MR0175等標準的規定。圖2-24所示為井口裝置用帶導流孔平板閘閥。

(4)帶導流孔雙閘板平板閘閥

圖2-25所示為帶導流孔雙閘板平板閘閥。它依靠固定在閥體上的閥座和兩塊楔形對楔形的閘板組成密封副。在整個啟閉過程中閘板始終不脫離閥座密封面，使介質不致進入閥體下腔內。吹掃管可清除閥體內的臟物。兩塊楔式閘板依靠其上的三個銷釘和掛鉤 連接在一起。與管道的連接形式多為法蘭連接，法蘭連接尺寸可選用GB、JB、HG、ASME等標準法蘭。 適用于石油、天然氣管線上，并能在全開狀態下進行清管掃線。

(5)燃氣管線用平板閘閥

圖2-26?圖2-28所示為燃氣暗桿平板閘閥常用結構，即通過旋轉閥桿帶動閥桿螺母及閘板一起升降。限位由閥桿螺母的位置來定，可大大節省安裝和操作空間。可分為無導流孔，帶導流孔，單閘板，雙閘板形式。適用于石油、天然氣、水等介質輸送管道 的切斷或流通排放，廣泛應用于天然氣、石油、化工、電力、商業、冶金、紡織及油庫等行業。

(6)    暗桿開啟后便于清管掃線。主要適用石油、天然氣的井口裝置。抗硫 型符合GB/T 20972、NACE MR0175等標準的規定。

(7)    出料閥

出料閥如圖2-31所示，是渣漿類耐磨閥新產品。 主要用于電廠、鋼廠、礦山、建材等行業輸送干灰、 料水混合物、泥漿、水泥混合物、礦漿用。該閥使用溫度不高于425°C;介質的灰（渣）水比為1:1.5， 粒度不大于50mm。出料閥采用*新技術、新工藝、新材料、新結構，克服了傳統排渣閘閥、漿渣刀閘閥密封面易沖蝕、使用壽命短的致命缺陷，大大提高了該閥門的使用壽命，較傳統排渣閘閥、漿渣刀閘閥使用壽命提高2?3倍，是一種具有較高的社會價值、經濟、耐用的產品。

結構特點：

①具有自清掃功能，能自動清除密封面結垢， 確保密封效果。

②彈簧預壓及自動補償，形成雙面強制密封。 無論在介質進口端或出口端，閘板與閥座密封面都是密封的。閥門關閉后，介質不會進入中腔，不會造成閥門中腔積灰和堵塞，使閥門啟閉不發生卡阻。

③全通徑設計，閥門開啟后與管道形成一完整的直線通道，灰渣無法殘留、附著和堆積。

(8)高溫平板閘閥

①高溫平板閘閥結構組成高溫平板閘閥工作狀態下是全開或全關的。閘板是一塊兩面平行的金屬板，閥道由2個環狀彈性的非金屬密封圈組成，通過調節連接2個密封面之間的螺栓，來調節閘板與密封面之間的適當比壓，使其緊密接觸達到密封。閥門的 操作機構具有氣動和手動兩種方式，圖2-32為氣動高溫平板閘閥結構簡圖。

a.    閥體。高溫平板閘閥的閥體由入口閥體與出口閥體兩部分組成。兩閥體端部各自與管道法蘭相連。在入口閥體上有4個閘板吹掃蒸汽士入口，開口位置沿閥體徑向均勻分布。

b.    閘板。閘板為“8”字盲板形光滑平板狀，閘板插進閥道兩個密封面之間，無論是全開或全關，閘板與密封圈始終是*緊密接觸的，以保護密封面不受流體沖刷。閘板上布有6個圓孔，通過銷軸與連接塊配鉸連接。閘板通過連接塊的“T”形槽與閥桿頭部連接。密封閥座的圈架結構能增強非金屬密封圈的抗剪切力。

平板閘閥與管道連接法蘭采用12Crl3合金纏繞式墊片，閥體與上下閥蓋密封墊片為金屬包石棉板(鐵包陶纖氈）結構。

c.    閥桿。閥桿底部為“T”字形，與閘板上部 “T”形槽掛連，上端通過梯形螺紋與傳動裝置連接。

d.    密封圈及密封元件。高溫平板閘閥的密封性能主要取決于閥道的非金屬密封面，密封面由06Crl9Nil0的金屬圈架對密封面進行定位，通過閥體連接螺栓來調整密封圈與閘板的密封比壓。閥體上下端通過圓角矩形法蘭分別與上下閥蓋連接，閥體設有用于密封圈冷卻的水套；通常，閥體冷卻套的環形槽及冷卻水進出口加工成形后再與密封環進行焊接， 兩半閥體及密封封環的材質均為06Crl9Nil0。

e.    蒸汽吹掃與冷卻。設置吹掃與冷卻蒸汽的作用是防止閘板與密封面處沉積異物或催化劑，將開啟閘板瞬間落入閥蓋內的催化劑吹出，保證閘板能達到全關位置，同時可冷卻閘板和密封面，增加使用壽命。

②高溫平板閘閥的性能特點

a.    無論在全開或全關位置，密封圈始終與閘板緊密貼合，固體顆粒不會嵌進密封面中，避免密封面損傷。

b.    密封圈由柔性石墨壓制而成，基本上能實現*密封。

c.    關閉閥門所需的力主要是克服閘板與密封圈之間的摩擦力，這個阻力在開關過程中變化較小，在初始和終了位置時增大的摩擦阻力能夠起緩沖作用。

d.    結構簡單，閘板與密封圈均不需要研磨，制造、安裝、檢修以及更換密封圈都很方便。

e.    不受高溫熱變形的影響，閘板與密封圈之間密封可靠，密封面不會咬死較大尺寸的平板閘閥（帶浮動閥座的除外）的密封力在介質壓力作用下可以變得很高，密封面之間的摩擦力就容易使閘板難以提升。因此，這種閥門經常提供旁路，旁路是在閥門開啟之前用來泄放介質進口壓力，減少進出口的壓差，從而使閥門開啟更加省力，亦可預熱出口的管路。何時使用旁通還沒有明確 的規定，要按生產商的建議使用。有些閘閥的標準上包含推薦使用的旁通的小公稱尺寸。

在帶有氣體與蒸汽的環境下，例如水蒸氣在下游系統中冷凝，下游系統的壓力下降，這時旁路就應該比所提供的小尺寸大些。

普通的平板閘閥，液體熱膨脹進入關閉閥門腔室中，就會使上游與下游的閘板更加緊密地接觸，且使 閥腔中的壓力上升。較高的密封力使閘板的開啟更加困難，而閥腔內的壓力就會很快造成閥蓋法蘭連接處的泄漏或者造成閥體的變形。因此，當這種閥用于熱膨脹較大的介質時，必須提供有壓力平衡的裝置，使閥腔與上游管路接通。如果這種閥用于切斷蒸汽，那么，當封閉的腔室內的冷凝液再蒸發時，也會使閥腔內壓力增高。閥腔和上游管路開始均處于壓力之下，并充滿蒸汽。后蒸汽冷卻，成為冷凝液，并部分被空氣取代。

一旦重新工作，蒸汽就進入上游管路，由于上游閥座通常對上游壓力密封不是很嚴，因而就在閥腔內流動。在開始時，當閥體和上游管路未達到蒸汽的飽和溫度時，一部分新的蒸汽也會冷凝。

當達到飽和溫度時，蒸汽就開始使冷凝液沸騰。 如果不提供壓力平衡裝置，膨脹的蒸汽就迫使閘板更緊密地與閥座接觸，并使閥腔內壓力上升。壓力上升的幅度是隨著水的溫度和閥腔沖水程度而變化的。

壓力平衡裝置可以是在上游閘板上開孔或在其內部和外部布置。在一些閥門用于蒸汽時，是將旁通管與壓力平衡管組合在一起。 為了提高輔助的密封載荷，以使金屬密封的楔式閘閥既能保證高的介質壓力密封，也能使低的介質壓力密封。這樣，金屬密封的楔式閘閥所能達到的潛在密封程度就比普通的金屬密封平板閘閥高。但是， 金屬密封楔式閘閥由楔入作用所產生的進口端密封 載荷往往不足以達到進口端密封，故楔式閘閥為單面強制密封。

其缺點是楔式閘板不能像帶導流孔的平板閘閥那樣能設置導流孔，且閥桿的熱膨脹也會使密封面過載。而且楔式閘閥比平板閘閥的密封面的閥板更容易夾雜流動介質中所帶的固體顆粒。

避免中腔壓力過高而發生事故。

帶導流孔的閘板又分為常開型和常閉型，如圖2-7所示。

常開型導流孔幵在閘板上方，常閉型導流孔開在閘板下方，為了保證順時針轉動手輪關閉閥門的原則，對常開型應選用右旋梯形螺紋閥桿，對常閉型選用左旋梯形螺紋閥桿。

平板閘閥的缺點是當介質壓力低時，形成的密封 比壓不足以達到金屬密封面的密封必須比壓，需要通過結構設計，增加預緊比壓；相反當介質壓力高時， 形成的密封比壓可能又會過大，當密封副之間又缺少潤滑時，啟閉頻繁就可能使密封面磨損過大。另一個不足是，閘板在切斷高速和高密度介質流時，會產生劇烈振動。一般只能垂直安裝在管道上。

密封性能：閥座設計成雙0形圈及彈簧加載結構。無論是高壓、低壓均能提供很好的密封， PTFE (聚四氟乙烯）軟密封提供基本的密封，當 PTFE被破壞后可通過閘板和閥座金屬接觸提供第 二道密封。

雙阻斷泄放功能（圖2-8):當閥門打開或關閉時，閥門中腔不會泄漏來自上游和下游的介質，便于中腔排放和檢漏。

中腔排放和檢漏。

防火設計（圖2-9):當〇形圈和PTFE被燒毀 后，在流體壓力作用下閘板與閥座、閥座與閥體形成金屬密封，從而將流體隔斷，此外，因中法蘭墊片和填料均采用石墨和金屬材質，從而防止外漏。自泄壓功能（圖2-10):當中腔壓力較高時，在中腔流體作用下，會將浮動閥座壓向閥座槽內，從而緊急注脂和潤滑系統（圖2-11):平板閘閥設有閥座和閥桿緊急注脂和潤滑裝置，當在緊急情況下需要密封閥座和閥桿時，通過注脂槍注入密封脂；或在某些惡劣使用條件下，可通過注脂槍給閥座和閥桿注入潤滑脂。

平行式閘板兩密封面相互平行，并有平行式單閘板和平行式雙閘板之分。平行式雙閘板，可分成自動密封式和撐開式兩種結構。

(1)    平行單閘板

平行單閘板[圖2-12 (a)]為兩面磨光的一塊平板，其結構簡單，加工方便，但不能靠其自身結構達到強制密封，所以當閘板兩側壓力差較小時，閘板與閥座間的密封性能就大為降低。因此必須在閥體、閥 座上采用固定或浮動的軟質密封材料來增加其在壓差 較小時的密封性能。只適用于中、低壓，大、中口徑 的油類或煤氣、天然氣管道。

(2)    自動密封式平行雙閘板

自動密封式平行雙閘板閘閥[圖2-12 (b)]是依靠介質的壓力將閘板壓向出口側閥座密封面，達致1單面密封目的。若介質壓力較低時，則其密封性不易保證。為此，可在兩塊閘板之間加人預緊彈簧，閥門關閉時，彈簧被壓縮，依靠彈簧預緊力輔助實現密封。 這樣雖然閘板啟閉時，易于清除密封面上積垢，但增加了摩擦，所以密封面易擦傷和磨損，降低了使用壽命。

(3)    撐開式平行雙閘板

撐開式平行雙閘板常用的結構有頂楔式和雙斜面式兩種結構，頂楔式分為上頂楔、下頂楔兩種。

上頂楔式如圖2-12 (c)所示，在兩閘板間裝設頂楔，頂楔與閥桿相連，當關閉閘閥時，閘板降至閥體底部，閥桿繼續推動頂楔向下移動，利用頂楔的楔緊力，迫使兩閘板向兩側撐開，兩側密封面分別與相應的閥座壓緊，形成密封比壓。開啟閥門時，閥桿首 先帶動頂楔上移，解除頂楔對閘板的壓力，使閘板與閥座稍稍分離，再帶動閘板上移，達到開啟目的。由于閘板與閥座間幾乎無摩擦，因而不易被擦傷和磨損。多用于低壓，中小口徑的閘閥。下頂楔式與上頂楔式相同之處是在兩閘板間也設有頂楔裝置，不同的是裝設的頂楔方向與上頂楔相反，見圖2-12 (d)。當關閉閘閥時，閥桿帶動閘板下移，下移至一定位置時，下頂楔首先與閥體底部接觸，此時閥桿可繼續帶動閘板下移，在下頂楔的作用下，兩閘板被撐開，兩側密封面分別與相應的閥座壓 緊，形成密封比壓。當需開啟時，頂楔靠自重落下固定在雙閘板之間，雙閘板脫開閥座，隨閥桿上移實現幵啟。其缺點是下頂楔如設計不當或閥桿關閉時作用力過大，致使開啟時下頂楔未能脫離閘板，易造成閥門開啟力矩增大。雙斜面結構如圖2-12 (e)所示，由帶有相互配合斜面的主、副兩塊閘板構成，主閘板和副閘板之間設有一連桿擺塊機構，連桿擺塊機構兩端通過銷軸分別與主、副閘板連接。當需要關閉閥門時，閥桿帶動副閘板運行至全關位置被閥體內腔底部的限位臺階限位，主閘板在閥桿推力作用下繼續運動，在斜面的作用下，主、副閘板撐開，壓緊閥座密封面，形成密封比壓，使閥門密封。同時，主閘板上的銷軸帶動連桿擺動，使連桿上的擺塊脫離導向筋。避免連桿擺塊機 構干涉閘板的撐開運動。開啟時，閥桿帶動主閘板移動，主閘板上的銷軸帶動連桿回擺，此時副閘板不動。主閘板繼續移動，連桿上的擺塊與導向筋接觸， 此時副閘板在連桿擺塊機構與閘板斜面的作用下向主閘板靠攏并與主閘板一起被提升，使閥門達到開啟。 這種結構既能很好地實現密封，又大大降低了閘板與閥座的磨損，延長了壽命，因而被廣泛采用，其結構也在不斷變化。

2.3.3密封原理

(1)    平行單閘板閘閥

其密封原理如圖2-13所示。

如圖2-13 (a)所示，當閥內部壓力相當時，閘板處于關閉狀態，閥座表面PTFE密封環形成初始密 封，當閥門開啟時，閥座圈能自動清潔閘板兩側的附著物。如圖2-13 (b)所示，閥門處于關閉狀態，介質壓力作用于閘板，推動閘板貼近出口端閥座上的PT-

FE環，壓縮它直到閘板與閥座上金屬密封面吻合，這樣就形成了雙重密封，首先是PTFE對金屬密封，然后是金屬對金屬密封，出口端閥座也被推向閥體的閥座槽內，通過后部的0形密封圈阻止任何后部介質流。

如圖2-13 (c)所示，閥腔壓力釋放后，形成進 口密封，管道壓力作用于進口閥座，推動其壓向閘板，這時形成PTFE對金屬密封，同時0形圈與閥座槽形成緊密的密封。如圖2-13 (d)所示，閥門自動泄壓。由于熱膨脹或其他因素，造成閥腔壓力大于管道壓力時，進口 端閥座會在中腔壓力作用下縮回閥座槽內，閥腔內壓力與進口端管道壓力平衡。

(2)自動密封式平行雙閘板閘閥

簡單有效的自動密封式平行雙閘板閘閥結構是采用圖2-14所示的彈簧式結構。其關閉件由兩塊閘板組成，中間裝有彈簧。這些彈簧的作用是保持與上、下游的密封面滑動接觸并在低壓力時增進密封 力。閘板被限制在帶狀孔內，目的是當處于全啟位置時，不會無限制地撐開。

但彈簧的作用常常不是像假設的那樣，使兩密封面借此均達到壓力密封，為此就需要一個非常大的彈 簧，無論如何，這是沒有必要的。所以中間帶彈簧的自動密封式平行雙閘板閘閥，在介質壓力不足以克服彈簧作用力時，屬于雙面強制密封；但當介質壓力足以克服彈簧作用力，并推動閘板向出口端壓緊時，就成了單面強制密封，此時彈簧的作用主要是預防閘板 的顫動。在蒸汽管道或使用在溫度有明顯變化的其他場合，由于材料的不同及截面的變化，不可避免地會產生不同的膨脹，它將引起一定的變形。應當注意的是，在兩塊閘板自由伸縮時，彈簧也應隨著伸縮。

(3)撐開式平行雙閘板

撐開式平行雙閘板閘閥結構如圖2-12 (c)?（e) 所示，三種結構形式雖有所不同，但其密封原理都是通過兩閘板間的楔頂或楔塊，迫使兩閘板向兩側撐開，兩側密封面與各自閥座間滑動接觸并產生預緊比壓，關閉力越大密封比壓越大，保證進出口端同時密封；屬于雙面強制密封。與本文相關的產品有不銹鋼波紋管密封安全閥