在任何流体处理系统的设计中，阀门的选择都是非常重要的一步，因为错误的阀门类型会导致许多问题。在所有类型的阀门中，闸阀和球阀是工程和技术中最常用的两种阀门。虽然这两种阀门都用于控制液体的流动，但它们在设计、功能和应用上都有所不同。要想在众多行业的系统性能、生产率和安全性方面取得最佳效果，了解这些差异至关重要。本文将重点详细介绍闸阀和球阀，这将有助于您为自己的应用做出正确的选择。
什么是闸阀？
最简单地说，闸阀是一种直线运动阀门，用于打开或关闭水流或任何其他流体。其主要用途是完全打开或关闭流体流动，在打开位置时允许全孔流动，关闭时不允许流动。最常见的闸阀类型有平行滑动闸阀、楔式闸阀（实心楔式、柔性楔式和分体楔式）和直通式闸阀，它们是为满足不同的高压和高温条件而开发的。
什么是球阀？
球阀是一种旋转阀，借助中心有孔的球面圆盘旋转四分之一圈来打开或关闭阀门。球阀的特点是关闭速度快、密封性好，而且体积相对较小，适合在供水系统中使用。球阀有多种类型，如全端口球阀、缩口球阀、V 型端口球阀和耳轴安装式球阀，每种球阀的流量系数和额定压力各不相同。主要元件是一个带有可旋转内孔的空心球。
闸阀与球阀：如何比较？
工作
设计与结构
闸阀和球阀的结构也有一些区别，概述如下：闸阀由阀体、阀盖、闸板、阀座环、阀杆和执行机构（可以是手轮执行机构或自动执行机构）组成。闸板在阀座环的帮助下沿着阀杆滑动，以调节流量。相比之下，球阀通常由阀体、球体、阀座、阀杆和执行机构组成。球体具有独特的内孔，是主要的流量控制部件，通过旋转来打开或关闭阀座，从而允许或阻止流体流动。闸阀通常比相同尺寸和压力等级的球阀更大、更重，这主要是由于闸阀的移动需要空间。
流量控制
在流量控制方面，闸阀主要用于大型供水管道的开关应用。它们在控制或管理流量方面并不十分有效。部分打开闸阀可能产生的一些问题包括流量引起的振动、由于流体高速通过受限的开口而造成的闸阀和阀座侵蚀以及阀门损坏。球阀主要用于开/关服务，但也可提供一定程度的节流功能，尤其是当球阀具有 V 形端口时。但是，如果长时间使用标准球阀进行节流，也会造成阀座磨损。就流量控制而言，与闸阀和球阀相比，更推荐使用调节阀。
应用
闸阀用于需要介质大量自由流动且阀门不需要频繁开关的工艺中。例如
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水和废水处理厂
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石油和天然气管道
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发电厂
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采矿作业
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散装物料处理
球阀因其操作快速、关闭和密封能力强而被广泛应用于各种场合，如
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暖通空调系统
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天然气配送
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化学加工
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食品和饮料行业
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药品
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自动化过程控制系统
这主要取决于系统的需求，例如是否需要快速关闭、密封或低压降。
密封性能
密封性是阀门性能最重要的方面之一，闸阀和球阀都有不同程度的密封性。与闸阀相比，球阀，尤其是带有软阀座（聚四氟乙烯或弹性体）的球阀的密封效果相对更好。这是因为球体呈球形，沿密封面与阀座接触均匀。闸阀依靠闸板在阀座上的关闭来形成密封。随着时间的推移，闸阀的密封面会受到磨损，这取决于阀门的使用频率，或者如果通过阀门的流体中含有研磨材料，则会造成泄漏。
使用寿命
闸阀和球阀的使用寿命取决于阀门所使用的材料、工作条件（压力、温度、流体类型）和使用频率。一般来说，球阀的设计不太复杂，运动部件也较少，因此更有可能延长使用寿命，尤其是在循环服务中。四分之一转的操作也减少了内部零件的磨损。闸阀由于是片状运动，闸板和阀座的磨损会更大，尤其是在阀门用于节流的情况下。尽管如此，当闸阀主要用于全开或全关位置，且不暴露在恶劣条件下时，闸阀也可以长期使用，并确保整个系统的耐用性。
维护和清洁
由于闸阀和球阀的设计不同，两者的维护工作也不同。闸阀的维护要求通常较高，因为其运动部件较多，闸板和阀座磨损严重。主轴的维护可能需要经常润滑，而填料可能需要检查是否有泄漏。闸阀的清洁工作也比较复杂，因为通常会有一个空腔供碎片沉积，从而造成污染。球阀的复杂性相对较低，因此需要的维护也较少。不过，球阀的阀座可能会因磨损性流体或高压而磨损。清洁球阀通常很容易，有时只需打开阀门并冲洗即可。
选择闸阀和球阀时应考虑的因素
流体类型
系统管理流体的性质是选择阀门的关键因素。对于清洁的非粘性流体，闸阀和球阀都是较好的选择。不过，对于含有悬浮固体或泥浆的流体，闸阀可能更容易因闸板的滑动运动而堵塞或损坏阀座。在此类应用中，球阀可能更适合，因为球阀会在球转动时进行自我清洁。对于高腐蚀性流体，阀件（阀体、阀座、密封件）的结构材料至关重要，而这两种类型的阀门都是由各种耐腐蚀材料制成的，它们可以处理气体。
安装空间
安装空间的大小也可能决定使用闸阀还是球阀。与相同公称尺寸和额定压力的闸阀相比，球阀的设计通常更为紧凑。这使得球阀在许多系统中成为首选，因为它们在许多情况下所需的安装空间较小。闸阀在全开时需要更多的线性行程才能将闸板完全抬起，这在某些应用中可能会受到限制。
费用
闸阀和球阀的初始成本可能因尺寸、压力等级、结构材料和品牌而异。一般来说，对于小尺寸和低压力等级，球阀的成本可能略高于闸阀。但对于大尺寸和高压等级，成本差异可能不大，有时闸阀可能更便宜。总成本还应包括长期成本，如设备维护成本和近期更换设备的成本。
压力
在 ANSI 300 级以下的中低压应用中，闸阀和球阀均可使用，但球阀因其密封性更好、运行更快而更受青睐。在高压应用（ANSI 600 级以上）中，两种阀门都需要采用特殊设计。闸阀用于非常高的压力应用，但也有采用耳轴安装的高压球阀。确保阀门的额定压力高于系统的最大压力和液压冲击始终是非常重要的。
温度
影响阀门选择的另一个因素是所处理流体的温度。闸阀和球阀的阀体、阀座和密封件可以订购不同的材料，以适应不同的温度范围。温度对阀门的性能和耐用性起着重要作用，因此温度可高可低。例如，高温可能会导致球阀中使用的某些软阀座材料变质。下表列出了最常用阀门材料的大致温度限制：
| 材料 | 典型温度范围 (°C) | 典型温度范围 (°F) |
| 碳钢 | -29至427 | -20至800 |
| 不锈钢 | -196至538 | -320至1000 |
| 聚四氟乙烯（特氟龙） | -200至260 | -328至500 |
| 三元乙丙橡胶 | -50至150 | -58至302 |
| 丁腈橡胶（腈） | -40至121 | -40至250 |
阀门驱动：闸阀和球阀的下一步
虽然手轮或杠杆操作是闸阀和球阀的典型操作方式，但在许多应用中，仍需要进行远程或自动控制。这就是阀门执行机构发挥作用的地方。气动、电动和液压执行机构可用于闸阀和球阀。气动执行器的工作原理是利用压缩空气提供必要的力来操作阀门，因此在许多应用中都是一种经济高效的解决方案。电动执行机构采用电动机提供阀门操作所需的扭矩，并且易于与控制系统连接。
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结论
选择合适的阀门对于任何流体处理系统的成功都至关重要。在这两种阀门之间做出选择取决于应用的性质、流体类型、压力、温度、可用空间、成本以及阀门是否需要驱动。只有了解这两种阀门的区别和优势，才能做出正确的选择，拥有更好、更高效的流体处理系统。
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