一、工作原理
电动闸阀的工作原理基于闸板的升降运动来实现对管道流体的截断和流通控制。其主要由阀体、阀盖、闸板、阀杆、电动驱动装置等部件组成。当电动驱动装置接收到控制信号后，电机开始运转，通过减速装置将电机的高速旋转运动转化为阀杆的低速直线运动。阀杆与闸板通过螺纹连接，随着阀杆的上下移动，闸板也相应地在阀座内做直线升降运动。
当需要开启阀门时，电动驱动装置驱动阀杆向上运动，带动闸板逐渐离开阀座，阀座与闸板之间的通道逐渐打开，流体得以通过阀门，实现管道的导通；当需要关闭阀门时，电动驱动装置驱动阀杆向下运动，使闸板逐渐下降并紧密贴合在阀座上，完全阻断流体的流动，实现管道的截断。在关闭过程中，闸板与阀座之间的密封性能至关重要，良好的密封可以有效防止流体泄漏。电动闸阀通常采用弹性密封或金属密封结构，弹性密封一般采用橡胶、聚四氟乙烯（PTFE）等弹性材料作为密封件，利用弹性材料的弹性变形实现紧密密封，适用于低压、常温的工况；金属密封则是通过金属阀座和金属闸板之间的精密加工和研磨，使两者在接触时形成金属面密封，金属密封具有耐高温、高压和耐腐蚀的特点，适用于高温、高压和强腐蚀性介质的工况。
二、结构特点
阀体结构：电动闸阀的阀体是阀门的主体部分，用于容纳和引导流体流动，同时承受管道内流体的压力和温度。阀体通常采用锻造或铸造工艺制造，常见的材料有碳钢、不锈钢、合金钢等。阀体的设计应满足强度和密封要求，根据不同的使用场景和介质特性，阀体的形状有直通式和角式两种。直通式阀体适用于直线管道系统，流体在阀体内的流动阻力较小；角式阀体则适用于需要改变流体流向的场合，如在一些管道分支或特殊布局的系统中。为了确保阀体与管道的连接可靠性，阀体的进出口通常采用法兰连接、螺纹连接或焊接连接等方式。
阀盖结构：阀盖与阀体紧密相连，起到封闭阀体、防止流体泄漏的作用。阀盖与阀体的连接方式有螺栓连接、焊接连接和压力自紧式连接等。螺栓连接结构简单，便于拆卸和维修，但在高温、高压工况下，需要注意螺栓的热胀冷缩和紧固力的变化，以防止泄漏；焊接连接密封性能好，但拆卸困难，一旦出现问题维修成本较高；压力自紧式连接则利用管道内流体的压力使阀盖与阀体之间的密封更加紧密，适用于高压工况，其密封性能可靠，但结构相对复杂。阀盖内部通常设有填料函，用于安装填料，以防止阀杆处泄漏。填料一般采用石墨盘根、石棉盘根等材料，这些材料具有良好的密封性、耐磨性和耐高温性能。
闸板结构：闸板是电动闸阀的关键部件，其结构形式和材料选择直接影响阀门的密封性能和使用寿命。闸板的结构形式主要有楔式和平行式两种。楔式闸板的密封面与阀座密封面成一定角度，通常为 5° 或 10°，这种结构在关闭时能够产生一定的密封比压，密封性能较好，适用于各种压力和温度的工况；平行式闸板的密封面与阀座密封面平行，适用于大口径、低压的工况，其优点是结构简单，加工方便，但密封性能相对较弱。闸板的材料根据介质的性质和工况要求选择，常见的有碳钢、不锈钢、硬质合金等。对于一般介质，碳钢和不锈钢材料即可满足要求；对于高温、高压和强腐蚀性介质，通常采用硬质合金材料，如钴基合金、镍基合金等，这些材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，能够保证闸板在恶劣工况下的密封性能和使用寿命。
阀杆结构：阀杆是连接闸板和电动驱动装置的部件，其作用是传递驱动力，使闸板实现升降运动。阀杆通常采用高强度的合金钢制造，表面经过热处理和精加工，以提高其耐磨性和耐腐蚀性。阀杆与闸板的连接方式有螺纹连接、键连接和销连接等，螺纹连接是最常见的方式，具有结构简单、连接可靠的优点。在阀杆的运动过程中，需要保证其直线度和垂直度，以确保闸板能够准确地与阀座配合，实现良好的密封。为了防止阀杆在运动过程中受到外界因素的影响，如灰尘、杂质等，通常在阀杆处设置防护套或密封装置。
密封结构：电动闸阀的密封结构包括闸板与阀座之间的密封以及阀杆与阀盖之间的密封。闸板与阀座之间的密封是保证阀门截断性能的关键，除了前面提到的弹性密封和金属密封结构外，还可以采用组合密封结构，如在金属密封的基础上增加弹性密封垫，以提高密封性能和可靠性。阀杆与阀盖之间的密封则通过填料函和填料来实现，填料的选择应根据阀门的工作温度、压力和介质特性等因素进行综合考虑。为了提高阀杆密封的可靠性，还可以采用波纹管密封结构，波纹管密封具有密封性能好、使用寿命长的优点，适用于对密封要求较高的场合。
三、性能参数
公称压力：电动闸阀的公称压力是指阀门在规定的基准温度下允许的最大工作压力，通常用 PN（MPa）或 Class（磅级）表示。常见的公称压力范围从 PN1.0 至 PN100.0（Class150 至 Class2500）不等，不同公称压力的阀门适用于不同压力等级的管道系统。在选择电动闸阀时，需要根据管道系统的工作压力来确定合适的公称压力等级，以确保阀门的安全可靠运行。例如，在一般的工业管道系统中，PN1.6 或 PN2.5 的阀门较为常见；而在高压的石油、化工管道系统中，则可能需要使用 PN10.0 或更高公称压力的阀门。
公称通径：公称通径是指阀门与管道连接的名义直径，用 DN（mm）或 NPS（英寸）表示。电动闸阀的公称通径范围广泛，从 DN15（NPS1/2）到 DN2000（NPS80）甚至更大，能够满足不同管径的管道系统需求。公称通径的选择应根据管道系统的流量要求和流体的性质来确定，较大的公称通径适用于大流量的流体输送，而较小的公称通径则适用于小流量或对流量控制要求较高的场合。例如，在城市供水系统中，DN100 - DN500 的电动闸阀常用于主干道的供水控制；在工业生产中的一些精密计量管道中，则可能使用 DN15 - DN50 的小口径电动闸阀。
适用温度：电动闸阀的适用温度范围取决于阀体、闸板、阀座等部件的材料。一般来说，碳钢材质的阀门适用温度范围为 - 29℃至 425℃；不锈钢材质的阀门适用温度范围更广，可达 - 196℃至 650℃。在高温或低温工况下使用时，应选择相应耐高温或耐低温的材料，并采取适当的保温或保冷措施。例如，在高温的蒸汽管道系统中，需要使用耐高温的碳钢或不锈钢材料制造的电动闸阀，并对阀门进行保温处理，以减少热量损失和防止烫伤；在低温的液氮储存和输送系统中，则需要使用耐低温的不锈钢材料制造的阀门，并进行保冷处理，以确保阀门在低温环境下的正常工作。
泄漏率：泄漏率是衡量电动闸阀密封性能的重要指标，它表示在规定的试验条件下，阀门密封面允许的最大泄漏量。根据相关标准和规范，不同类型和等级的电动闸阀对泄漏率有严格的要求。一般来说，软密封电动闸阀的泄漏率较低，可达到零泄漏；而金属密封电动闸阀的泄漏率相对较高，但也应控制在允许的范围内。在实际应用中，泄漏率的大小直接影响到管道系统的安全性和经济性，因此在选择和使用电动闸阀时，应特别关注其密封性能和泄漏率指标。
四、材料选择
阀体材料：常用的阀体材料有碳钢、不锈钢、合金钢、铸铁等。碳钢具有成本低、强度较高的优点，适用于一般的工业管道系统，如输送水、蒸汽、油品等介质；不锈钢具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性，适用于腐蚀性介质和高温、高压工况，如化工、制药、食品等行业；合金钢则结合了多种金属的优点，具有更高的强度、硬度和耐腐蚀性，适用于特殊工况，如石油、天然气的开采和输送；铸铁价格低廉，但强度和耐腐蚀性相对较弱，主要用于一些对压力和腐蚀性要求不高的场合，如城市给排水系统中的低压管道。
闸板和阀座材料：闸板和阀座直接与介质接触，需要具备良好的耐磨性、耐腐蚀性和密封性能。常见的材料有碳钢、不锈钢、硬质合金、陶瓷等。对于一般介质，碳钢和不锈钢材料即可满足要求；对于高温、高压和强腐蚀性介质，通常采用硬质合金材料，如钴基合金、镍基合金等，这些材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，能够保证闸板和阀座在恶劣工况下的密封性能和使用寿命；陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性强等优点，适用于对密封性能要求极高的场合，但陶瓷材料的脆性较大，在使用过程中需要注意避免碰撞和冲击。
阀杆材料：阀杆需要承受较大的轴向力和摩擦力，同时要具备良好的耐腐蚀性。常用的阀杆材料有合金钢、不锈钢等。合金钢阀杆具有较高的强度和硬度，适用于高压工况；不锈钢阀杆则具有良好的耐腐蚀性，适用于腐蚀性介质的场合。为了提高阀杆的耐磨性和耐腐蚀性，表面通常进行镀铬、氮化等处理。镀铬处理可以在阀杆表面形成一层坚硬、光滑的铬层，提高阀杆的耐磨性和耐腐蚀性；氮化处理则可以使阀杆表面形成一层氮化层，提高阀杆的硬度和耐磨性。
密封材料：密封材料的选择对电动闸阀的密封性能至关重要。常用的密封材料有橡胶、聚四氟乙烯（PTFE）、石墨、金属等。橡胶密封材料具有良好的弹性和密封性能，适用于低压、常温的工况，如在城市给排水系统中，橡胶密封的电动闸阀应用广泛；PTFE 密封材料具有优异的化学稳定性、耐腐蚀性和低摩擦系数，适用于各种化学介质和高温、高压工况；石墨密封材料具有耐高温、耐腐蚀性和良好的自润滑性，适用于高温、高压和强腐蚀性介质的场合，如在石油、化工行业的高温管道系统中，石墨密封的电动闸阀经常被使用；金属密封材料则适用于高温、高压和对密封性能要求极高的场合，如在核电站的管道系统中，金属密封的电动闸阀用于关键部位的截断控制。
五、驱动装置
电动闸阀的驱动装置是实现阀门自动化控制的关键部件，它主要由电机、减速装置、传动机构、控制装置等组成。
电机：电机是电动闸阀驱动装置的动力源，常见的电机类型有普通异步电机、防爆电机、变频电机等。普通异步电机结构简单、价格低廉，适用于一般的工业环境；防爆电机则具有防爆性能，适用于易燃易爆的场合，如石油、化工、天然气等行业；变频电机可以通过调节电机的转速来实现对阀门开启和关闭速度的控制，适用于对阀门操作速度有要求的场合，如在一些需要快速截断或调节流量的管道系统中。
减速装置：由于电机的转速较高，而阀门的开启和关闭需要较低的速度，因此需要通过减速装置将电机的高速旋转运动转化为阀杆的低速直线运动。常见的减速装置有蜗轮蜗杆减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器等。蜗轮蜗杆减速器具有结构紧凑、传动比大、噪音低等优点，但效率相对较低；行星齿轮减速器具有传动效率高、结构紧凑、承载能力大等优点，适用于大扭矩的场合；摆线针轮减速器则具有传动比大、效率高、体积小等优点，在一些小型电动闸阀中应用广泛。
传动机构：传动机构的作用是将减速装置输出的扭矩传递给阀杆，使阀杆实现上下移动。常见的传动机构有丝杆螺母传动、齿轮齿条传动等。丝杆螺母传动结构简单、传动平稳，但效率较低；齿轮齿条传动则具有传动效率高、动作灵敏等优点，适用于对阀门操作速度和精度要求较高的场合。
控制装置：控制装置是电动闸阀驱动装置的核心部分，它用于接收和处理控制信号，控制电机的正反转和转速，从而实现对阀门的开启、关闭和调节控制。控制装置通常包括控制器、接触器、继电器、传感器等部件。控制器可以是 PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）或专用的阀门控制器，它根据预设的程序或外部输入的信号来控制电机的运行；接触器和继电器用于控制电机的电源通断，实现电机的正反转和停止；传感器则用于检测阀门的位置、扭矩等参数，并将这些参数反馈给控制器，以便控制器对阀门的运行状态进行实时监控和调整。
六、安装与维护
安装要点
在安装前，应仔细检查电动闸阀的型号、规格是否与设计要求一致，阀门的外观是否有损坏，内部零部件是否齐全。同时，要对阀门进行清洁，去除表面的油污、灰尘和杂质。
安装时，应确保阀门的安装位置正确，进出口方向与管道系统的流向一致。对于大型电动闸阀，应设置专门的支撑，以避免阀门重量对管道系统造成影响。
连接阀门与管道时，应根据连接方式的要求进行操作。对于法兰连接的电动闸阀，要确保法兰面平整、清洁，密封垫安装正确，螺栓拧紧均匀；对于螺纹连接的电动闸阀，要注意螺纹的配合精度和密封性能，可在螺纹处涂抹密封胶或缠绕生料带；对于焊接连接的电动闸阀，要由专业的焊工进行焊接，确保焊接质量。
安装完成后，应进行必要的调试和检查，确保阀门的开启和关闭灵活、顺畅，密封性能良好。可通过手动操作阀门，观察闸板的升降情况和密封面的贴合情况，如有异常应及时进行调整和处理。同时，要对电动驱动装置进行调试，检查电机的运转是否正常，控制装置的功能是否完善，阀门的位置反馈是否准确等。
维护要点
定期对电动闸阀进行外观检查，查看阀门表面是否有腐蚀、磨损、变形等情况。如发现阀门表面有锈蚀，应及时进行除锈处理，并涂抹防腐漆进行防护。同时，要检查阀门的连接部位是否松动，如有松动应及时拧紧螺栓。
定期检查阀门的密封性能，可通过压力试验或泄漏检测等方法进行检测。在进行压力试验时，应按照相关标准和规范要求，对阀门施加规定的试验压力，检查阀门是否有泄漏现象。如发现密封性能下降，应及时检查密封件是否损坏或老化，如有问题应及时更换密封件。
定期对电动驱动装置进行维护，检查电机的运转是否正常，减速装置的润滑是否良好，传动机构的磨损是否严重等。如发现电机有异常噪音、发热等情况，应及时停机检查，排除故障；对于减速装置和传动机构，应定期添加润滑油或润滑脂，以减少磨损，延长使用寿命。
定期对控制装置进行检查和维护，检查控制器的程序是否正常，接触器和继电器的触点是否有烧蚀现象，传感器的工作是否可靠等。如发现控制装置有故障，应及时进行维修或更换。同时，要定期对控制装置进行清洁，防止灰尘、杂质等进入控制装置，影响其正常工作。
七、应用领域
石油和天然气行业：在石油和天然气的开采、输送、储存和加工过程中，电动闸阀广泛应用于各种管道系统。例如，在油井的井口装置中，电动闸阀用于控制原油和天然气的流出；在长输管道中，电动闸阀用于截断管道内的流体，以便进行管道的维修和保养；在炼油厂和天然气处理厂中，电动闸阀用于控制各种工艺介质的流动，确保生产过程的安全和稳定。
化工行业：化工行业的生产过程涉及到大量的腐蚀性介质和高温、高压工况，电动闸阀凭借其良好的耐腐蚀性能和密封性能，在化工管道系统中发挥着重要作用。例如，在化工原料的输送管道中，电动闸阀用于控制原料的流量和流向；在化学反应釜的进出口管道上，电动闸阀用于控制反应物料的进出，确保化学反应的顺利进行；在化工产品的储存和运输过程中，电动闸阀用于控制产品的装卸和输送。
电力行业：在火力发电、水力发电和核能发电等电力生产过程中，电动闸阀用于各种蒸汽、水、油等介质的管道系统。例如，在火力发电厂的蒸汽管道中，电动闸阀用于控制蒸汽的流量和压力，确保汽轮机的正常运行；在水力发电厂的水轮机进水管道上，电动闸阀用于控制水的流量，调节水轮机的出力；在核电站的冷却剂管道中，电动闸阀用于控制冷却剂
