经验丰富的工厂和维护工程师知道，设计高压水液压系统并非易事。在设计和规划阶段，花时间指定系统参数并分析流经液压回路的添加剂至关重要。然后，工程师可以考虑常见的阀门配置和常用的构造材料，开始高压水阀的选择过程。为了优化军事或工业应用，还应采取步骤以最大程度地减少泄漏并实施预防性阀门维护计划。
提前计划阀门的选择，泄漏和维护将有助于确保高压液压系统的长期安全性和可靠性能。
这个由两部分组成的文章系列的第1部分将重点介绍高压水阀的选择以及工业阀门材料和组件的特性。
选择理想的高压水阀
通过阀门和其他系统组件的高压运水带来了一些独特的挑战。了解系统的全部工作参数将有助于工程师为液压系统选择最佳的高压水阀，并克服这些挑战。
建立系统参数
这是定义设计参数的最佳过程：
定义系统功能-清楚地确定系统完成和定义相关参数所需的工作。
闭环水压系统-需要建立所需的力，流量和总体积。然后，定义系统压力，循环频率和工作温度。
开放式水压系统—定义压力，循环频率和温度。还要确定所需的流速，流速和流动介质的浓度。
考虑压降-压降是阀门前后所测得的压力差。不同类型的阀会产生不同的压降，因为压降会受到孔口尺寸和通过阀的流路的影响。随着流量增加，与阀门相关的压降也会增加。
提升阀示意图
选择合适的阀门设计和配置
一旦定义了运行参数，工程师应指定满足应用的运行和启动要求所需的高压水阀。以下是液压应用中最常见的高压水阀设计：
提升阀—在常闭状态下，通过偏压弹簧或液压活塞将锥形或球形塞子固定在阀座上。当允许塞子从阀座上移开时，流体流过阀。该工业阀比滑阀式阀提供更高的流量。其内部密封件减少了磨损，延长了使用寿命。
滑阀—该工业阀包含一个在阀壳中伸缩的活塞或滑阀。当阀芯行进时，它打开或关闭阀体内的端口。通过阀的流量取决于阀芯的位置。滑阀不受压力影响，因此需要较小的作用力。它们是平衡的，可以用于真空操作。
空心滑阀—对于这种工业阀，滑阀是中空的，并包含一系列沿滑阀圆周均匀分布的槽。该阀可以长时间使用含有沙子或水垢污染程度的水来工作。
提升阀和滑阀可配置用于许多高压应用：
隔离—当配置为双向隔离阀时，该阀将具有两个端口：入口和出口。隔离阀的目的是允许或切断流量。
方向控制-这些阀用于伸缩液压缸，例如锻压机中常用的液压缸。
泵旁路—在大多数高压水液压系统中，泵需要连续运行。当没有系统需求时，泵旁通阀的端口可将水引导回水槽或储水罐，以通过泵进行再循环，因此泵不会过热。
止回阀—止回阀可防止由于多个泵压力源而导致回流回回路。只能通过单向阀在一个方向上流动。
预填充阀—用于减少水锤和对上总管喷嘴的损坏，预填充阀允许使用来自外部低压源的低压水或与压力分解孔配合使用的系统压力填充系统总管。
安全性—安全阀通常为提升阀式，并安装在回路中以防止系统超压。当阀检测到的压力大于设定的极限时，流量将导引至泄压口。
请记住，工业阀门的选择过程应在系统设计阶段开始。除了选择最佳的阀门设计和配置，工程师还需要考虑可用的阀门材料。
选择合适的结构材料
结构材料会对工业阀门和整个液压系统的性能产生长期影响。选择高压水阀材料时，应考虑以下因素：
材料不相容性—了解材料不相容性对于工业阀门的那些将与流动介质直接接触的部分（即“湿润”区域）尤其重要。添加剂可能会与阀门材料产生不利的相互作用。例如，水-乙二醇混合物将迅速降解聚氨酯或聚酯密封。要确定潜在的材料不兼容性，请查阅工业阀门，密封件和垫片制造商发布的不兼容表。
流动介质的清洁度-对于通常用于钢厂除垢操作的开放式系统，通过系统循环的工艺用水中含有的颗粒可能会对阀门的湿润区域产生有害影响。这些颗粒会撞击在这些表面上并导致
过度磨损。温度-必须考虑流动介质的温度以及操作环境的温度。高温下腐蚀会更快。另外，极端温度会导致不同的材料以不同的速率膨胀或收缩。这些变化可能导致泄漏问题，对阀门部件的不适当的粘结应力或咬死。
空心孔滑阀图显示了用于阀体和填料的材料的位置。
阀体，阀座和阀芯的常用材料
选择工业阀门材料时，请考虑应用的腐蚀程度，温度和压力。同样，某些材料不易磨损。阀体，阀座和阀芯常用材料的一些特点是：
球墨铸铁—成本低，易于获得，易于吸收冲击，耐腐蚀性差
黄铜和青铜-成本低廉，易于获得，与球墨铸铁相比具有更高的耐腐蚀性
316不锈钢—出色的耐腐蚀性，高温下的高抗拉强度，比铸铁，黄铜和青铜阀贵
蒙乃尔合金（镍铜合金）—优异的耐腐蚀性，非常适合阀内件的熔覆
铬镍铁合金（镍，铬和铁的合金）—非常适合处理腐蚀性介质，在高温下保持强度
阀门密封，垫片和填料的常用材料
考虑各种阀组件常用结构材料的以下特征：
聚氨酯—高度耐用，设计用于高达200°F的温度，非常适合高达6,000 psi的压力，出色的耐磨性
Viton —优异的耐化学性，在高温下也能正常工作
聚四氟乙烯（PTFE）—极低的摩擦力，适用于各种压力和温度
玻璃填充的PTFE —改善了抗蠕变性，改善了耐磨性和热传递
聚醚醚酮—蒸汽应用的理想选择，高温等级，良好的耐腐蚀性
在选择最佳的阀门和结构材料之后，应采取步骤以最大程度地减少泄漏并确保高压液压系统的可靠性能。请继续关注本系列文章的第2部分，它将讨论管理工业阀门泄漏和预防性维护的最佳实践。