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在選擇高壓水液壓回路中使用的閥門時(shí)，工程師必須考慮流動(dòng)介質(zhì)，壓力，流速和預(yù)期用途。
自從1700年代后期開發(fā)以來，高壓水壓系統(tǒng)已被廣泛使用。第一批系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為利用水的發(fā)電潛力的一種方法，該應(yīng)用程序今天仍廣泛使用。多年來，水壓系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成在制造，采礦和鉆探行業(yè)中的多種用途。這些安全，可靠的系統(tǒng)在正確設(shè)計(jì)和維護(hù)時(shí)可提供一致的效率。
當(dāng)然，正確的設(shè)計(jì)需要大量的考慮，尤其是在指定組成這些類型的系統(tǒng)的組件時(shí)。閥門的選擇至關(guān)重要，選擇過程的關(guān)鍵是要了解所考慮的閥門中使用的材料如何對(duì)閥門以及整個(gè)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生長期影響。
建立參數(shù)
當(dāng)工程師選擇在高壓水液壓回路中使用的閥時(shí)，這些閥所需的功能最終將指導(dǎo)他們的選擇。流動(dòng)介質(zhì)，壓力，流速和特定閥門的用途是將工程師引導(dǎo)至特定類型閥門的關(guān)鍵參數(shù)。
例如，如果需要一個(gè)閥來在水液壓系統(tǒng)中的750噸壓力機(jī)中使氣缸伸出或縮回，那么將有一組適合此應(yīng)用的方向控制閥。從那里，工程師可以開始根據(jù)成本，維護(hù)簡便性或特定閥門型號(hào)的使用壽命來確定特定閥門的過程。
除了這些基本的操作參數(shù)，工程師還將把注意力轉(zhuǎn)移到閥門材料上?？紤]到750噸壓力機(jī)的閥門示例，工程師必須確定系統(tǒng)介質(zhì)中可能包含哪些添加劑，以免與閥門不兼容。例如，如果流動(dòng)介質(zhì)中含有耐火的乙二醇，則必須在了解構(gòu)成乙二醇的閥門，閥體，密封件和填料等組件的可能影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)定。
材料并不總是能很好地發(fā)揮作用
了解這些材料的不相容性至關(guān)重要，尤其是對(duì)于那些將直接與流動(dòng)介質(zhì)接觸的部分，稱為“濕潤區(qū)域”，這對(duì)于不同類型的閥門會(huì)有所不同。雖然此處的重點(diǎn)是基于水的液壓系統(tǒng)，但在使用其他介質(zhì)的系統(tǒng)中指定材料的方法是相同的。
實(shí)際上，術(shù)語“水液壓系統(tǒng)”有點(diǎn)用詞不當(dāng)，因?yàn)槭褂眉兯\(yùn)行的系統(tǒng)非常少見。大多數(shù)水力液壓系統(tǒng)是水基的，這意味著它們包含高濃度的水和少量其他添加劑（通常為水溶性油）。添加油是為了改善水的潤滑性，因?yàn)樗旧砭褪且环N不良的潤滑劑，因此它將減少密封件，襯套，閥門和泵的磨損。也可以添加其他添加劑，例如可提高耐火性的乙二醇或可抑制細(xì)菌生長的殺菌劑。
例如，水-乙二醇混合物將迅速降解聚氨酯或聚酯密封。類似地，已知在某些市政用水中存在的氯會(huì)在某些閥門應(yīng)用中引起電縫隙腐蝕。閥門，密封件和墊圈制造商通常會(huì)發(fā)布不相容性圖表，其中列出了常見物質(zhì)及其與建筑材料的相互作用方式。
對(duì)于任何工程師來說，這都是寶貴的信息。當(dāng)然，眾所周知，水本身通常會(huì)導(dǎo)致腐蝕，并且隨著時(shí)間的流逝會(huì)影響閥門組件。但是，工程師也必須了解流動(dòng)介質(zhì)的清潔度。正確維護(hù)的閉環(huán)系統(tǒng)通常不會(huì)遇到介質(zhì)清潔問題。但是，對(duì)于開放式系統(tǒng)，例如鋼鐵廠除垢操作中使用的系統(tǒng)（過程水通過該系統(tǒng)進(jìn)行再循環(huán)），水中的顆粒會(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。閥門的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)材料的選擇必須考慮這些類型的介質(zhì)特性。
流動(dòng)介質(zhì)的溫度和操作環(huán)境是要考慮的另一個(gè)因素。在更高的溫度下，腐蝕將以更高的速率發(fā)生。另外，溫度可能導(dǎo)致不同的材料以不同的速率膨脹和收縮，這可能導(dǎo)致泄漏問題，對(duì)閥門部件的不適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)應(yīng)力或卡死。
常用建筑材料
諸如閥芯，閥座和閥體之類的組件通常采用可提供不同范圍的腐蝕，溫度和耐磨性的材料。高壓水應(yīng)用中常用的材料包括：
球墨鑄鐵：球墨鑄鐵以其低成本和高可用性的特點(diǎn)，具有易于吸收沖擊的額外優(yōu)勢(shì)。不利的一面是，球墨鑄鐵的耐腐蝕性差。
黃銅和青銅：黃銅和青銅閥門價(jià)格低廉，并且容易獲得。與球墨鑄鐵相比的另一個(gè)好處是提高了耐腐蝕性。
316不銹鋼： 316不銹鋼閥門以出色的耐腐蝕性而聞名，比鑄鐵，黃銅和青銅閥門貴。
蒙乃爾合金：鎳銅合金蒙乃爾合金具有出色的耐腐蝕性。它通常用于閥內(nèi)件的覆層。
鉻鎳鐵合金：鎳鉻鐵合金，鉻鎳鐵合金用于在較高溫度下處理腐蝕性介質(zhì)。
密封件，墊圈和填料通常由以下材料構(gòu)成：
聚氨酯：這種耐用的材料適用于高達(dá)200 F的溫度，高達(dá)6,000 psi的壓力，并具有出色的耐磨性。
氟橡膠（Viton）：氟橡膠具有出色的耐化學(xué)腐蝕性，在高溫應(yīng)用中的性能也很好。
PTFE：一種極低的摩擦材料，可以在很大的壓力和溫度范圍內(nèi)正常工作。
玻璃填充的PTFE：添加了玻璃的PTFE可改善機(jī)械性能，例如耐磨性和熱傳遞。
PEEK：聚醚酮非常適合用于蒸汽應(yīng)用。它通常具有較高的額定溫度，并具有良好的耐腐蝕性。
以知識(shí)為指導(dǎo)做出合理的選擇
應(yīng)用參數(shù)和流動(dòng)介質(zhì)的不兼容性通常會(huì)影響閥材料的決策，而成本緊隨其后。在大多數(shù)情況下，應(yīng)選擇執(zhí)行預(yù)期功能并由與流動(dòng)介質(zhì)兼容的材料制成的成本最低的閥門。但是，在某些情況下，可以通過使用更昂貴的結(jié)構(gòu)材料來延長某些閥門組件的服務(wù)或更換時(shí)間表。
這筆額外的費(fèi)用可能是值得的，尤其是在必須將計(jì)劃停機(jī)時(shí)間最小化的應(yīng)用中。即使是具有豐富液壓技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的最有經(jīng)驗(yàn)的工程師，設(shè)計(jì)高壓水液壓系統(tǒng)也是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。有許多決策需要制定，而其中大多數(shù)決策都必須遵守預(yù)算。但是，如果工程師有條不紊地通過了解系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和各個(gè)系統(tǒng)組件的要求的過程，他們將可以設(shè)計(jì)安全，可靠和高效的系統(tǒng)。
