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在工业管道中阀门如何选择!

发布日期:2018-07-16 作者: 点击:

阀门是炼油化工管道系统中的重要组成部件,在石油加工过程中起着重要作用。

主要功能:接通和截断介质;防止介质倒流;调节介质压力、流量; 、分配介质等。

1. 阀门的选用

阀门的选用主要从装置无故障操作和经济两方面考虑。一般要考虑下述原则:

(1) 输送流体的性质

阀门是用于控制流体的,而流体的性质有多样性,如流动状态为:气体、液体、蒸汽等,有的流体还带有固颗粒、粉尘、腐蚀性、易燃、爆炸、有毒等特性。因此在选用阀门时,先要了解流体的性质。

(2) 操作功能

选用阀门时还应考虑阀门的使用功能。阀门是否用于切断、防止介质倒流、调节介质压力或流量、分配介质等条件?若只是切断用,则还需要考虑有无快速启闭的要求;阀门是否有零泄漏要求等?每种阀门都有它的特性和适用场合,应根据功能要求选用合适的阀门。

(3) 尺寸

根据流体的流量和允许的压力损失来决定阀门的尺寸。一般与工艺管道的尺寸一致。

(4) 阻力损失

管道流体的压力损失有相当一部分是由阀门所造成。有些阀门结构的阻力大,而有些阻力小;但各种阀门都有其固有的功能特性,选用时要适当考虑。

(5) 温度和压力

应根据阀门的使用压力和温度决定阀门的材质和压力等级。选用软密封阀门时要注意其密封材料使用温度的限制,如软密封的蝶阀、球阀受软密封材料的影响,要考虑软密封材料的实际使用温度。

(6) 材质

应根据阀门的使用压力、温度和介质的性质选择合适的材质。阀门的不同部位可能由不同材料制造,例如阀体、阀瓣、阀座等,应选择合适、经济、耐用的材料。

(7) 驱动方式

阀门驱动方式有手动、齿轮传动、气动、液压、电动等。使用驱动装置的目的是使阀门的操作省力方便﹑迅速可靠﹐或实现自动控制和遥控。应选择合适、经济、方便操作的阀门驱动方式。

2. 阀门类型的选择

阀门类型的选择一般应根据介质的性质、操作条件及其对阀门的要求等因素确定。

目前炼油化工生产用阀门,国际上最常用的标准有美国的 ASME、API、BS、MSS、ISO和我国国家标准 GB 标准。国内较大生产厂家都可按以上标准生产各种类型的阀门以满足炼油化工生产的需要。

常用的阀门类型有:

(1) 闸阀                     

闸阀的闸板由阀杆带动,沿阀座密封面作升降运动,可接通或截断流体的通路。闸阀流动阻力小,启闭省力,广泛用于各种介质管道的启闭。当闸阀部分开启时,在闸板背面产生涡流,易引起闸板的冲蚀和振动,阀座的密封面也易损坏,修理困难。故一般不作为节流用。 闸阀的优点是流体阻力小,启闭省劲,可以在介质双向流动的情况下使用,没有方向性,全开时密封面不易冲蚀,结构长度短,不仅适合做小口径阀门,而且适合做大口径阀门。  

闸阀按阀杆螺纹不同分明杆和暗杆两种。明杆是阀杆随闸板开启或关闭而升降;暗杆是阀杆随闸板启闭,只升降闸板,阀杆位置无变化。一般情况下建议选用明杆闸阀,在操作空间比较小,阀杆升降干涉其他设备时选用暗杆。

闸阀、截止阀和止回阀按阀盖与阀体连接形式分为法兰阀盖、压力密封阀盖、螺纹和焊接阀盖。

1)法兰阀盖通过垫片密封和螺拴的紧固适用各种压力和尺寸的阀门。但是对于大口径高压阀门由于法兰增加了阀门的重量和体积;当阀门使用温度过高时,螺拴会因为蠕变松弛降低承载力。

2)压力密封阀盖通过流体压力提供阀体和阀盖紧密的密封,重量比法兰阀盖轻,适用于高温高压介质干净、无腐蚀的大口径阀门。

3)螺纹阀盖由于螺纹连接振动后容易松动泄露,在炼化装置中很少选用。

4)焊接阀盖经济不易泄露,但是阀门内部维修困难,适用于可长期使用不需要维修的地方。 闸阀按闸板结构不同分楔式和平行闸板两种。楔式闸板又分为楔式刚性单闸板、楔式双闸和楔式弹性闸板三种。平行闸板分为刀型平板、单闸板和平行式双闸板三种。 使用楔式闸板的目的是为了提高辅助的密封载荷,以使金属密封的楔式闸阀既能保证高的介质压力密封,也能对低的介质压力密封。楔式闸板在关闭之前不与阀座摩擦,从而减少密封面的磨损。 平行闸板优点是流阻小、不缩口的其流阻与短直管的流阻相仿。带导流孔的平板闸阀安装在管路上可直接用清管器进行清管。金属硬密封的平板闸阀由于闸板是在两阀座面上滑动,因此适用于悬浮颗粒介质。

软密封的平板闸阀由于阀座是软密封材料,因此适用于相对比较干净的油气介质。

1)楔式刚性单闸板在启闭过程中密封面易发生檫伤,温度变化时易卡住。这种闸板适用于常温、中温和各种压力的闸阀;由于使用可靠、结构简单,适用于各种压力、温度的 DN50及以下小口径闸阀。

2)楔式双闸板温度变化时不易卡住,但是结构较复杂,零件较多,上、下挡板长期使用易产生锈蚀,闸板容易脱落。这种闸板一般适用于水和蒸汽介质。

3)楔式弹性闸板的周边上有一道环形槽,使闸板具有适当的弹性,它具有楔式单闸板闸阀结构简单,使用可靠的优点,又能产生微量的弹性变形弥补密封面角度加工过程中产生的偏差,改善工艺性,这种闸板适用于各种压力、温度、口径在 DN25 及以上口径闸阀及启闭频繁的场合。但要求介质中含固体杂质少,不适用于易结焦的介质;楔式弹性单闸板关闭力矩不宜过大,以防超过闸板弹性范围。

4)刀型平板底端加工成刀刃状,对纤维等具有切断功能,可提升的闸板密封面,可刮除密封面上的粘着物;这种闸板一般适用于带有悬浮颗粒和纤维材料介质。

5)单闸板闸阀有浮动阀座与固定阀座两种。浮动阀座的平板闸阀靠介质压力将其推向阀板,保证密封。固定阀座的平板闸阀靠介质压力将阀板推向出口密封面,保证密封。

6)自动密封平行式双闸板闸阀在两快闸板之间防置一个弹簧,阀门关闭时弹簧被压缩,靠弹簧力的作用实现密封。由于弹簧把闸板压紧在阀座上,密封面易被擦伤和磨损。目前已很少选用这种型式的闸阀。撑开式是用顶楔把闸板撑开,压紧在阀座密封面上而达到强制密封。

(2) 截止阀和节流阀

截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门,阀瓣由阀杆带动,沿阀座中心线做升降运动。截止阀和节流阀结构基本相同,只是阀瓣形状有所不同,截止阀的阀瓣是盘形;节流阀的阀瓣多为圆锥形,特别适用于节流,可以改变流道截面积,用以调节流量和压力。 截止阀的优点是开闭过程中密封面之间摩擦力小,比较耐用,开启高度不大,制造容易,维修方便, 不仅适用于中低压,而且适用于高压。但它的结构长度大于闸阀,同时流体阻力大。安装时有方向性,只许介质单向流动。

截止阀按阀体形状不同分直通式(T 形)、直角式和直流式(Y 形)三种。

1)直通式(T 形)截止阀的结构流动阻力大,流体流过阀门时压力降较大。

2)直角式截止阀进出口成 90°角,可以当做一个阀和一个弯头用,安装在管道中的弯头位置。与直通式截止阀相比,其流动阻力小。

3)直流式(Y 形)截止阀阀杆与阀体成 45°角,流动阻力小,压力降较小。又将阀体分成二件,阀座夹于二件之间以便于检修和更换。一般可用于对流动阻力要求严格的场合。

(3) 止回阀

止回阀用于自动防止管道内的流体逆向流动,介质顺流时阀瓣自动开启,逆流时阀瓣自动关闭。

止回阀按结构不同分升降式止回阀、旋启式止回阀、蝶式和双板式止回阀等。

1)升降式止回阀有多种形式,有带弹簧的升降式止回阀、有球形和活塞升降式止回阀等。升降式密封性能比旋启式好、阻力比旋启式大,适用于蒸汽、空气、气体和水介质管道;球形止回阀可用于粘稠液体和悬浮颗粒介质。小口径管道上经常选用升降式止回阀。直通升降式止回阀应安装在水平管道上;立式升降止回阀应安装在垂直管道上。

2)旋启式止回阀一般安装在水平管道上,也可安装在垂直管道上。

3)对夹式双板止回阀结构长度短,阀瓣关闭快速,流体阻力小,适用于 DN50 及以上口径的水平管道或垂直管道。  

4)安装止回阀时应注意介质流动方向与止回阀上箭头的指示方向相一致。安装在垂直管道上的止回阀,要求介质自下而上流动。

(4) 球阀

球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向。球阀是利用球体绕阀杆的轴线旋转 90℃实现开启和关闭的目的。球阀不仅结构简单、密封性能好,而且流体阻力小,在一定的公称通径范围内体积较小、重量轻、耗材少、安装尺寸小,是近十几年来发展最快的阀门之一。 球体是球阀的启闭件,要求有较高的精度和光洁度。

球阀按球体不同分浮动球和固定球两种。

1)浮动球阀的球体是可以浮动的,在介质压力作用下球体被压紧到出口侧的密封圈上,从而保证了密封。浮动球阀的结构简单,单侧密封,密封性能较好。但其启闭力矩较大。

2)固定球阀的球体被上下两端的轴承固定,只能转动,不能产生水平位移。为了保证密封性,必须有能够产生推力的浮动阀座,使密封圈压紧在球体上。其结构复杂、外形尺寸大。但其使用寿命长,启闭省力。适用于较大口径和压力较高的场所。 球阀按阀座密封不同分软密封和金属硬密封两种。金属硬密封球阀适用于高温或带有颗粒、纤维的流体介质。对可燃、易爆介质选用软密封球阀时,要求阀门具有火灾安全结构和防静电结构。

球阀按阀体不同分整体式和对开式两种。

1)整体式球阀球体、阀座和密封圈等零件从上方放入。这种结构可以不用拆卸阀门,在线进行维修。

2)对开式球阀阀体是由大小不同的左右两个部分组成,球体、阀座和密封圈等零件从一侧放入较大的一半阀体内,再用螺栓把另一侧阀体连接起来。对开式结构适用于各种口径的球阀。  

球阀按其通道位置可分为直通式,三通式和直角式。三通式和直角式球阀用于分配介质与改变介质的流向。  

(5) 蝶阀

蝶阀是采用圆盘式启闭件,圆盘状阀瓣固定于阀杆上。阀杆旋转 90℃即可完成开启、关闭和调节流体通道的作用。蝶阀不仅结构简单、体积小、重量轻、耗材少,安装尺寸小,而且驱动力矩小,操作简单、迅速,同时具有良好的流量调节功能和关闭密封性,是近十几年来发展最快的阀门之一。特别是在工业发达国家,蝶阀的使用非常广泛,其使用的品种和数量在继续扩大,并向高温、高压、大口径、高密封性、长寿命和优良的调节性能方向发展,在许多场合蝶阀已取代了截止阀、闸阀、球阀和自控系统的调节阀,特别是在大流量调节场合下。

蝶阀按结构不同分中线蝶阀、单偏心蝶阀、双偏心蝶阀和三偏心蝶阀。蝶阀按阀座密封不同分软密封和金属硬密封两种。

1)中线蝶阀的结构特征为阀杆轴心、蝶板中心、阀体中心在同一位置上。结构简单、制造方便。由于蝶板与阀座始终处于挤压、刮擦状态,所以阀座基本上采用橡胶或聚四氟乙烯等弹性材料,中线蝶阀适用于气体、水和其他液体的低压管道;也可用于带悬浮固体颗粒的介质管道。由于阀座将阀体包起来,在此基础上将阀板用聚四氟乙烯全包覆,适用于腐蚀介质。

2)单偏心蝶阀的结构特征为阀杆轴心偏离了蝶板中心、从而使蝶板上下端不再成为回转轴心。单偏心结构解决了同心蝶阀的蝶板与阀座的挤压问题。但由于单偏心构造在阀门的整个开关过程中蝶板与阀座的刮擦现象并未消失、在应用范围上和中线蝶阀大同小异、故采用不多

3)双偏心蝶阀通常被称为高性能蝶阀。其结构特征为在阀杆轴心既偏离蝶板中心、也偏离阀体中心。双偏心的效果使阀门被开启后蝶板能迅即脱离阀座、大幅度地消除了蝶板与阀座的不必要的过度挤压、刮擦现象、 双偏心蝶阀结构较单偏心蝶阀复杂,成本稍高;密封能较单偏心蝶阀更好;使用寿命较单偏心蝶阀更长,使用压力也较高。

4)三偏心蝶阀其结构特征为在双偏心的阀杆轴心位置偏心的同时、使蝶板密封面的圆锥型轴线偏斜于阀体圆柱轴线。 第三次偏心最大特点是阀座与蝶板几乎无磨擦,阀板直接压在阀座上;这种结构大大地提高了阀门在使用中的性能。 三偏心蝶阀密封副设计复杂,制造难度大,成本高;密封性能非常好;使用寿命特别长,使用压力高。

蝶阀常用的连接形式有对加式、支耳式和法兰式。对加式蝶阀比法兰式蝶阀节省材料、减轻了阀门重量,适用于中、小口径管道;不适用于温度高的工况及太大口径的管道;支耳内带螺纹的支耳式蝶阀适用于安装在管道末端和下游管道要拆卸处。

3. 阀门选用的注意事项

(1) 除工艺技术另有规定外,工艺物料及有毒、可燃介质管道用阀门,应选用石油化工钢制通用阀门及API阀门。阀门的基本要求应符合表10-7-13、10-7-14所列阀门标准的规定;

(2) 用于工艺物料及极度、高度危害介质和可燃介质管道的软密封球阀、旋塞阀及其他通用结构的特种阀门,应具有防火,防静电结构;

(3) 具有软质密封的阀门,其密封件的压力—温度额定值应符合管道设计参数要求;

(4) 对于低温系统阀门(止回阀除外),应选用加长阀盖结构;

(5) 对于低温系统的弹性闸板闸阀,应在其进口侧的阀盘上开一排气孔;

(6) 带螺纹阀盖的阀门,不应用于极度危害介质、高度危害介质和液化烃管道。

(7) 对夹式止回阀不得用于往复式设备或其它苛刻条件。14"以上的对夹式止回阀,在管道布置时应考虑阀瓣开启时所需要的足够的空间。

(8) 氧气阀门必须脱脂处理。氧气管道不应使用快开、快闭型阀门。阀内垫片及填料不应采用易脱落碎屑、纤维的材料或可燃的材料制成。



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