經(jīng)驗(yàn)豐富的工廠和維護(hù)工程師知道，設(shè)計(jì)高壓水液壓系統(tǒng)并非易事。在設(shè)計(jì)和規(guī)劃階段，花時(shí)間指定系統(tǒng)參數(shù)并分析流經(jīng)液壓回路的添加劑至關(guān)重要。然后，工程師可以考慮常見的閥門配置和常用的構(gòu)造材料，開始高壓水閥的選擇過程。為了優(yōu)化軍事或工業(yè)應(yīng)用，還應(yīng)采取步驟以最大程度地減少泄漏并實(shí)施預(yù)防性閥門維護(hù)計(jì)劃。

提前計(jì)劃閥門的選擇，泄漏和維護(hù)將有助于確保高壓液壓系統(tǒng)的長期安全性和可靠性能。

這個(gè)由兩部分組成的文章系列的第1部分將重點(diǎn)介紹高壓水閥的選擇以及工業(yè)閥門材料和組件的特性。

選擇理想的高壓水閥

通過閥門和其他系統(tǒng)組件的高壓運(yùn)水帶來了一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)。了解系統(tǒng)的全部工作參數(shù)將有助于工程師為液壓系統(tǒng)選擇最佳的高壓水閥，并克服這些挑戰(zhàn)。

建立系統(tǒng)參數(shù)

這是定義設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳過程：

• 定義系統(tǒng)功能-清楚地確定系統(tǒng)完成和定義相關(guān)參數(shù)所需的工作。

• 閉環(huán)水壓系統(tǒng)-需要建立所需的力，流量和總體積。然后，定義系統(tǒng)壓力，循環(huán)頻率和工作溫度。

• 開放式水壓系統(tǒng)—定義壓力，循環(huán)頻率和溫度。還要確定所需的流速，流速和流動(dòng)介質(zhì)的濃度。

• 考慮壓降-壓降是閥門前后所測得的壓力差。不同類型的閥會(huì)產(chǎn)生不同的壓降，因?yàn)閴航禃?huì)受到孔口尺寸和通過閥的流路的影響。隨著流量增加，與閥門相關(guān)的壓降也會(huì)增加。

  
  

  

  提升閥示意圖

選擇合適的閥門設(shè)計(jì)和配置

一旦定義了運(yùn)行參數(shù)，工程師應(yīng)指定滿足應(yīng)用的運(yùn)行和啟動(dòng)要求所需的高壓水閥。以下是液壓應(yīng)用中最常見的高壓水閥設(shè)計(jì)：

• 提升閥—在常閉狀態(tài)下，通過偏壓彈簧或液壓活塞將錐形或球形塞子固定在閥座上。當(dāng)允許塞子從閥座上移開時(shí)，流體流過閥。該工業(yè)閥比滑閥式閥提供更高的流量。其內(nèi)部密封件減少了磨損，延長了使用壽命。

• 滑閥—該工業(yè)閥包含一個(gè)在閥殼中伸縮的活塞或滑閥。當(dāng)閥芯行進(jìn)時(shí)，它打開或關(guān)閉閥體內(nèi)的端口。通過閥的流量取決于閥芯的位置。滑閥不受壓力影響，因此需要較小的作用力。它們是平衡的，可以用于真空操作。

• 空心滑閥—對(duì)于這種工業(yè)閥，滑閥是中空的，并包含一系列沿滑閥圓周均勻分布的槽。該閥可以長時(shí)間使用含有沙子或水垢污染程度的水來工作。

提升閥和滑閥可配置用于許多高壓應(yīng)用：

• 隔離—當(dāng)配置為雙向隔離閥時(shí)，該閥將具有兩個(gè)端口：入口和出口。隔離閥的目的是允許或切斷流量。

• 方向控制-這些閥用于伸縮液壓缸，例如鍛壓機(jī)中常用的液壓缸。

• 泵旁路—在大多數(shù)高壓水液壓系統(tǒng)中，泵需要連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)沒有系統(tǒng)需求時(shí)，泵旁通閥的端口可將水引導(dǎo)回水槽或儲(chǔ)水罐，以通過泵進(jìn)行再循環(huán)，因此泵不會(huì)過熱。

• 止回閥—止回閥可防止由于多個(gè)泵壓力源而導(dǎo)致回流回回路。只能通過單向閥在一個(gè)方向上流動(dòng)。

• 預(yù)填充閥—用于減少水錘和對(duì)上總管噴嘴的損壞，預(yù)填充閥允許使用來自外部低壓源的低壓水或與壓力分解孔配合使用的系統(tǒng)壓力填充系統(tǒng)總管。

• 安全性—安全閥通常為提升閥式，并安裝在回路中以防止系統(tǒng)超壓。當(dāng)閥檢測到的壓力大于設(shè)定的極限時(shí)，流量將導(dǎo)引至泄壓口。

請(qǐng)記住，工業(yè)閥門的選擇過程應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段開始。除了選擇最佳的閥門設(shè)計(jì)和配置，工程師還需要考慮可用的閥門材料。

選擇合適的結(jié)構(gòu)材料

結(jié)構(gòu)材料會(huì)對(duì)工業(yè)閥門和整個(gè)液壓系統(tǒng)的性能產(chǎn)生長期影響。選擇高壓水閥材料時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：

• 材料不相容性—了解材料不相容性對(duì)于工業(yè)閥門的那些將與流動(dòng)介質(zhì)直接接觸的部分（即“濕潤”區(qū)域）尤其重要。添加劑可能會(huì)與閥門材料產(chǎn)生不利的相互作用。例如，水-乙二醇混合物將迅速降解聚氨酯或聚酯密封。要確定潛在的材料不兼容性，請(qǐng)查閱工業(yè)閥門，密封件和墊片制造商發(fā)布的不兼容表。

• 流動(dòng)介質(zhì)的清潔度-對(duì)于通常用于鋼廠除垢操作的開放式系統(tǒng)，通過系統(tǒng)循環(huán)的工藝用水中含有的顆粒可能會(huì)對(duì)閥門的濕潤區(qū)域產(chǎn)生有害影響。這些顆粒會(huì)撞擊在這些表面上并導(dǎo)致
  過度磨損。

• 溫度-必須考慮流動(dòng)介質(zhì)的溫度以及操作環(huán)境的溫度。高溫下腐蝕會(huì)更快。另外，極端溫度會(huì)導(dǎo)致不同的材料以不同的速率膨脹或收縮。這些變化可能導(dǎo)致泄漏問題，對(duì)閥門部件的不適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)應(yīng)力或咬死。

  
  

  

  空心孔滑閥圖顯示了用于閥體和填料的材料的位置。

閥體，閥座和閥芯的常用材料

選擇工業(yè)閥門材料時(shí)，請(qǐng)考慮應(yīng)用的腐蝕程度，溫度和壓力。同樣，某些材料不易磨損。閥體，閥座和閥芯常用材料的一些特點(diǎn)是：

• 球墨鑄鐵—成本低，易于獲得，易于吸收沖擊，耐腐蝕性差

• 黃銅和青銅-成本低廉，易于獲得，與球墨鑄鐵相比具有更高的耐腐蝕性

• 316不銹鋼—出色的耐腐蝕性，高溫下的高抗拉強(qiáng)度，比鑄鐵，黃銅和青銅閥貴

• 蒙乃爾合金（鎳銅合金）—優(yōu)異的耐腐蝕性，非常適合閥內(nèi)件的熔覆

• 鉻鎳鐵合金（鎳，鉻和鐵的合金）—非常適合處理腐蝕性介質(zhì)，在高溫下保持強(qiáng)度

閥門密封，墊片和填料的常用材料

考慮各種閥組件常用結(jié)構(gòu)材料的以下特征：

• 聚氨酯—高度耐用，設(shè)計(jì)用于高達(dá)200°F的溫度，非常適合高達(dá)6,000 psi的壓力，出色的耐磨性

• Viton —優(yōu)異的耐化學(xué)性，在高溫下也能正常工作

• 聚四氟乙烯（PTFE）—極低的摩擦力，適用于各種壓力和溫度

• 玻璃填充的PTFE —改善了抗蠕變性，改善了耐磨性和熱傳遞

• 聚醚醚酮—蒸汽應(yīng)用的理想選擇，高溫等級(jí)，良好的耐腐蝕性

在選擇最佳的閥門和結(jié)構(gòu)材料之后，應(yīng)采取步驟以最大程度地減少泄漏并確保高壓液壓系統(tǒng)的可靠性能。請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注本系列文章的第2部分，它將討論管理工業(yè)閥門泄漏和預(yù)防性維護(hù)的最佳實(shí)踐。