Globe Valve vs Gate Valve - 全面比较

1. 介绍

截止阀与闸阀 是工业流体控制中最常见的比较之一, 这两种阀门类型都广泛应用于管道中的隔离和调节.

虽然它们有着相同的广泛目的——控制液体的流动, 气体, 或蒸汽——它们的内部几何形状, 密封方式, 和操作特性显着不同.

在两者之间进行选择需要仔细评估流动效率等因素, 密封性能, 驱动速度, 生命周期成本, 和行业特定要求.

错误的选择会增加运营成本, 降低可靠性, 并危及安全.

2. 什么是地球阀?

一个 地球阀 是一种线性运动阀，主要设计用于 调节和节流流量.

它的名字来源于早期设计中的球形机身形状, 尽管现代截止阀也可能使用直通阀, 角度, 或 Y 型配置.

与闸阀不同, 用于完全关闭, 截止阀擅长提供受控, 具有相对短冲程运动的可变流量.

截止阀常用于 蒸汽系统, 化学处理, 发电, 和水处理—任何需要精确控制压力或流量的地方.

工作原理

截止阀的操作基于 圆盘的垂直运动 (插头) 靠在固定座椅上.

• 阀盘连接到一个阀杆，当转动手轮或执行器时，阀杆会线性移动.
• 当圆盘下降时, 它压在座位上, 阻塞流.
• 当光盘升起时, 流体通过阀瓣和阀座之间的空间, 形成了一条曲折的S形路径.
• 开度与流量直接相关, 赋予截止阀良好的节流精度.

这种几何形状引入了更高 流阻 (压降) 与闸阀相比，但提供 优越的控制精度.

关键功能

• 流量控制精度: 截止阀提供精确调节, 具有流量系数 (简历) 允许增量调整.
  例如, 6英寸截止阀控制精度可达±5%以内.
• 密封选项: 可用 金属对金属座椅 用于高温服务 (到 650 °C) 或者 软座设计 (ptfe, 弹性体) 用于低压系统中的气密关闭.
• 多种配置: 直纹 (标准), 角度模式 (90° 流量转数, 减少配件), 和 Y 型图案 (降低压力).
• 尺寸范围 & 评分: 通常由以下材料制造 ½ 英寸至 24 英寸, 压力等级从 ANSI课 150 上课 2500.
• 维护: 阀瓣和阀座相对容易更换, 这使得截止阀在阀座腐蚀很常见的发电厂中很受欢迎.

3. 什么是门阀?

一个 闸阀 是一种线性运动隔离阀，旨在提供 流体流量的开/关控制.

与截止阀不同, 针对节流进行了优化, 闸阀的目的是 全开或全闭.

它们的典型特征是平坦或楔形的门 (光盘) 垂直移动到流路中以阻止流体.

闸阀广泛应用于 油 & 煤气管道, 市政供水, 发电厂, 和一般流程工业 需要全通径流量和最小压降的地方.

工作原理

闸阀通过升高或降低闸阀来操作 楔形或平行盘 两个座环之间:

• 当手轮或执行器转动时, 阀杆移动门 向上, 将其完全从流路中撤出.
  在完全开放的位置, 钻孔畅通无阻, 允许流动阻力可忽略不计.
• 关闭时, 门被压入座椅, 封锁通道并确保隔离.
• 闸阀是 不建议节流, 因为部分打开使闸门和阀座暴露于高速流体, 引起振动, 侵蚀, 和密封损坏.

有两种主要的光盘设计:

• 平行盘 闸阀 (平行座位之间的平门).
• 楔式闸阀 (坚固或灵活的楔块提供更好的阀座密封性和不对中容差).

关键功能

• 最小流阻: 在完全开放的位置, 直通孔产生接近于零的压降 (流量系数 Cv 明显高于相同尺寸的截止阀).
• 双向服务: 闸阀通常可以密封以抵抗来自任一方向的压力, 使它们适合在复杂的管道布局中进行隔离.
• 尺寸范围 & 评分: 通常可从 2 英寸高达 60 英寸 或更多, 压力等级来自 ANSI课 150 上课 2500, 使他们成为首选 大直径管道.
• 缓慢的操作: 闸阀需要旋转多圈阀杆才能完全打开或关闭, 使它们不太适合需要快速操作的地方.
• 密封性能: 通常设计用于满足 API 598 泄漏标准, 但在紧密关闭等级中通常不可用 (VI 级气密，如带软阀座的截止阀或球阀).
• 维护注意事项: 由于车身尺寸较大，阀座和楔块的更换可能会很复杂, 如果节流使用不当，可能会发生腐蚀或磨损.

4. 设计 & 截止阀与闸阀的内部几何形状

两者之间最根本的区别 地球阀 和 闸阀 在他们身上 内部流路和阀瓣设计, 直接影响压降, 密封, 和操作适宜性.

地球阀设计 & 几何学

• 流道: 在截止阀中, 流体必须改变方向——首先向下穿过阀座，然后向上返回——从而形成更加曲折的流动路径.
• 盘形/塞形: 闭合元件通常是 插头, 光盘, 或圆锥体 垂直于流动方向压在座环上.
• 座椅方向: 座位已安排好 水平地, 使截止阀非常适合节流和频繁操作.
• 阀杆运动: 阀杆直线运动, 与闸阀相比，行程相对较短 (约孔径的 25-30%).
• 结构性影响: 紧凑的流动室产生更高的压力损失，但可以更精细地控制流量.

闸阀设计 & 几何学

• 流道: 闸阀中的流道是 直通. 完全打开时, 闸门完全不流动, 提供接近零的压降.
• 圆盘/楔形: 闭合元件是一个 楔形或平板闸门 在两个垂直座椅之间降低.
• 座椅方向: 座位是 垂直和平行 至流路.
• 阀杆运动: 阀杆行程很大——等于阀门的全通径 (100% 孔径尺寸)—使操作变慢但确保完全畅通无阻.
• 结构性影响: 由于阀杆行程较长，需要较高的轭架和阀盖; 为了低流阻而牺牲了紧凑性.

5. 流动特征 & 液压性能

这 流动动力学 阀门的性能决定了它调节的有效性, 风门, 或隔离工艺流体.

截止阀和闸阀的内部几何形状产生不同的水力行为.

截止阀流量特性

• 线性 / 等百分比流量控制: 截止阀在阀杆行程和流量之间提供近乎线性或等百分比的关系, 使它们非常适合 调节和节流服务.
• 压降: 由于流经阀座的方向突然改变, 截止阀产生相对较高的压力损失.

• • 6寸级 300 截止阀可能会表现出 压降为 2.5–3.5 psi 100 GPM, 与小于相比 1 相同尺寸的闸阀的 psi.

• 简历 (流量系数): 每个阀门尺寸的 Cv 较低 (约闸阀的 30–60%) — 限制最大流量，但提高部分打开条件下的精度.

闸阀流量特性

• 开关行为: 闸阀设计用于隔离而不是节流. 楔形闸门完全打开时可提供几乎畅通无阻的流动.
• 最小压降: 带直通孔, 水力阻力几乎相当于一根相同尺寸的管道.

• • 例如, 全开 6 英寸闸阀通常具有 压降 <0.5 psi at 100 GPM.

• 节流适应性差: 操作部分打开的闸阀会导致湍流, 空化, 和阀座/闸门侵蚀.
• 简历值: 非常高的 Cv 值 (约标称管道尺寸的 90–100%) 使闸阀成为需要最小流量限制的系统的理想选择.

6. 密封性能 & 泄漏类

阀门维持流量的能力 密封密封 对于过程安全至关重要, 产品质量, 和效率.

截止阀与闸阀实现密封的方式不同, 这会影响泄漏性能和特定服务的适用性.

截止阀密封

• 阀座与阀盘接触:
  地球阀使用 阀瓣压在座环上. 由于接触面积小，密封力集中, 截止阀可以实现 高品质关断.
• 泄漏类:

• • 有能力开会 ANSI/FCI 70-2 IV类或V类 (工业严密关闭).
  • 带软座或弹性体嵌件, 一些截止阀可以实现 VI类 (泡泡密度关闭).

• 双向密封:
  大多数设计都是单向的 (针对下游侧压力进行优化), 但某些双座布置的设计支持双向密封.
• 节流 & 穿:
  由于截止阀经常用于 节流服务, 随着时间的推移阀座磨损会导致泄漏增加.
  通常采用硬面材料（例如司太立合金或碳化钨涂层）来提高使用寿命.

闸阀密封

• 楔形门接触:
  密封发生在 门 (楔子/圆盘) 和座环. 紧密关闭依赖于正确的楔块对准和阀座力.
• 泄漏类:

• • 通常达到 III 级或 IV 级 金属阀座版本的关断.
  • 软阀座或弹性楔式闸阀可达到 V 或 VI 级, 但这些在高压服务中不太常见.

• 双向能力:
  大多数闸阀自然 双向, 能够密封防止任一方向的流动.
• 限制:
  部分未平仓头寸, 流体直接冲击密封表面, 导致侵蚀和 座椅泄漏 随着时间的推移. 为此原因, 闸阀不适合节流用途.

应用意义

• 地球阀 是首选的地方 密封性能和流量调节 是必不可少的, 例如蒸汽隔离, 凝结水控制, 和化学品供给系统.
• 闸阀 受到青睐 开关隔离服务, 特别是在管道中, 水分布, 和石油 & 气体传输, 在哪里 双向关闭，泄漏最小 就足够了.

7. 运行速度, 致动 & 自动化

8. 压力 - 温度能力 & 物质考虑

阀门选择必须考虑 工作压力, 温度, 和材料兼容性, 因为这些因素直接影响安全, 耐用性, 和服务寿命.

截止阀和闸阀在设计公差和 P-T 极端条件下的材料行为方面有所不同.

压力 & 温度额定值

物质考虑

• 地球阀:

• • 材料选择取决于 腐蚀, 侵蚀, 并戴阻力, 特别适用于节流或高速流动.
  • 常见合金: 碳钢, 不锈钢 (304/316/316l), 双工, 镍合金 (Hastelloy, 莫内尔) 用于腐蚀性化学品.
  • 密封 & 座位: 金属对金属或软阀座 (ptfe, 石墨, 弹性体) 处理宽 P–T 范围.

• 闸阀:

• • 主要设计用于 全孔, 低阻力流动.
  • 材料: 碳钢, 不锈钢, 青铜, 合金钢.
  • 座位: 金属阀座主导高压, 高温服务; 软阀座用于低压, 紧密关闭.

9. 耐用性 & 维护

• 地球阀: 由于节流，阀座/阀瓣界面发生磨损, 和阀杆填料磨损. 无需拆卸阀体即可轻松维护阀内件.
• 闸阀: 容易受到固体的干扰, 节流时阀座腐蚀, 和阀杆腐蚀. 维护可能需要拆卸发动机盖，有时还需要拆卸车身.

服务寿命

• 地球阀: 10–20年从事中等服务, 在侵蚀/节流应用中缩短时间，无需维护.
• 闸阀: 15–25年隔离服务, 但在部分开启或高速流体条件下使用寿命会急剧缩短.

10. 截止阀与闸阀的典型行业应用

截止阀和闸阀的选择取决于 流控制要求, 压力, 温度, 和操作频率.

Globe Valve Applications

截止阀擅长 流量调节, 节流, 且操作频繁.

它们的设计可以精确控制流体流量和压降, 使它们适用于需要调制的系统.

关键应用程序:

• 蒸汽控制系统: 锅炉给水和供热系统中的精确流量和压力调节.
• 化工厂和石化厂: 准确剂量, 节流腐蚀性或高温流体.
• 暖通空调和区域供暖: 用于大型管道网络中温度和压力控制的调节阀.
• 水处理厂: 过滤流量控制, 化学注射, 和剂量应用.
• 能源和发电厂: 给水调节, 冷却水流量, 和涡轮机旁路系统.

门阀应用

闸阀主要用于 开/关隔离 完全打开时压降最小.

它们适用于大直径管道和不需要流量调节的应用.

关键应用程序:

• 油 & 煤气管道: 主线隔离, 泵站, 和原油运输.
• 供水 & 废水: 大直径主管和处理厂隔离阀.
• 发电: 冷却水隔离, 蒸汽集管, 和燃油管线.
• 工业生产线: 化学品的非节流隔离, 压缩空气, 或燃气管道.
• 海军陆战队 & 造船: 压载水和燃料隔离系统.

11. 比较汇总表 - 截止阀与闸阀

12. 结论

两个都 地球阀 vs 闸阀 是工业管道系统中不可缺少的, 但他们的角色差别很大.

截止阀是高压下精确流量调节和可靠关断的首选解决方案, 高温, 和流程关键环境.

闸阀, 相比之下, 对于需要最小压降的大直径隔离任务来说更经济、更节能.

正确的选择取决于应用程序是否优先考虑 控制精度 或者 流效率.

工程师和工厂设计师必须权衡生命周期成本, 流程需求, 和操作条件，以确保最佳性能和可靠性.

 

常见问题解答

闸阀可以用来节流吗?

否——部分打开的闸阀会产生湍流和气蚀, 缩短使用寿命 70% 并造成流量不稳定 (±20–30％偏差).

使用闸阀进行节流的炼油厂所经历的阀座故障比使用截止阀的工厂多 3 倍.

软座截止阀的最高温度是多少?

柔软的 (ptfe) 截止阀仅限于 ≤260°C. 对于更高的温度 (260–650°C), 使用带有司太莱合金的金属阀座截止阀 6 修剪.

650℃以上, 首选金属阀座闸阀 (PTFE 降解, 截止阀的压降变得低效).

石油管道哪种阀门性价比更高?

闸阀 — 10 年 TCO ($29,000 适用于 12 英寸) 是 28% 低于截止阀 ($40,000).

闸阀低压降节省 $120,000 每年泵能源成本, 抵消较高的前期停机成本.

闸阀是否适用于海水等腐蚀性流体?

是——使用双面打印 2205 或带金属对金属密封的 316L 闸阀.

采用复式的海洋平台 2205 闸阀在海水中实现 10 年使用寿命, 无腐蚀 (腐蚀率 <0.001 mm/年). 避免使用软座闸阀 (密封件在盐水中会降解).