你知道如何正确选择阀门吗?

文章来源:《流程工业》 点击数:249 发布时间:2016-04-20
常规阀门及专用阀门选用注意事项——阀门是流体输送系统中的控制部件,具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流及溢流泄压等功能。在工业生产领域中,选择合适的阀门对整体把控生产工艺流程格外重要。随着阀门技术的不断发展,阀门应用领域的不断拓宽,功能也越来越完善,面对各种阀门类型及不同的应用工况,你将如何正确选择阀门?
你知道如何正确选择阀门吗?

常规阀门选型需注意的事项

阀门使用要求

1.普通闸阀、球阀、截止阀按其结构特征是严禁调节用的。但在工艺设计中,普遍将其用于调解使用。由于调节使用,阀门密封件长期处于节流状态,油品中杂质冲刷密封件,损伤密封面,造成关闭不严或因操作人员为了使已经损伤密封面达到密封,造成阀门的过关、过开现象。

2.阀门安装位置不合理,当使用介质含有杂质时,没有在其前端安装过滤器或过滤网,使杂质进入阀门内部,造成密封面损伤,或者杂质沉积于阀底部,引起阀门关闭不严,而产生泄露。

从工艺要求角度考虑

1.对腐蚀性介质而言,如果温度和压力不高,应该尽量采用非金属阀门,如果温度和压力较高,可用衬里阀门,以节约贵重金属。在选择非金属阀门时,仍应考虑经济合理性;对于黏度较大的介质,要求有较小的流阻,应采用直流式截止阀、闸阀、球阀、旋塞阀等流阻小的阀门。流阻小的阀门,能源消耗少;当介质为氧气或氨等特殊性介质时,应选用相应的氧气专用阀或氨用阀等。

2.双流向的管线不宜选用有方向性的阀门,应选用无方向性的阀门。例如炼油厂重质油管线停止运行后,要用蒸汽反向吹扫管线,以防重油凝固堵塞管线,这里就不宜采用截止阀,因为截至反向流入时,容易冲蚀截止阀密封面,还影响阀门的效能,而应选用闸阀为佳。

3.对某些有析晶或含有沉淀物的介质,不宜选用截止阀和闸阀,因为它们的密封面容易被析晶或沉淀物磨损。因此,应该选用球阀或旋塞阀较合适;也可选平板闸阀,但最好采用夹套阀。

4.在闸阀的选型上,明杆单闸板与暗杆双闸板更适应腐蚀性介质;单闸板适于黏度大的介质;楔式双闸板对高温和对密封面变形的适应性比楔式单闸板要好,不会出现因温度变化产生卡阻现象,特别是比刚性单闸板更加优越。

5.一般水、蒸汽管道上的阀门,可采用铸铁阀门,但在室外蒸汽管道若停汽,会造成凝结水结冰,从而冻坏阀门。所以在寒冷地区,阀门采用铸钢、低温钢材质或加以有效保温措施为宜。

6.对危险性很大的剧毒介质或其他有害介质,应采用波纹管结构的阀门,防止介质从填料中泄露。

7.闸阀、截止阀和球阀是阀门中使用量最大的阀门,选用时应综合考虑。闸阀流通能力强,输送介质的能耗少,但安装空间较大,截止阀结构简单,维修方便,但流阻较大,球阀具有低流阻、快速启闭的特点,但使用温度受限制,石油产品等黏度较大的介质中,考虑到闸阀流通能力强,大多选用闸阀;而在水和蒸汽类管路上,应用截止阀,压力降不大,故截止阀在水、汽等介质管道中应用较多,球阀则在使用工况允许的条件下二者皆可。

从操作方便角度考虑

1.对于大直径阀门和远距离、高空、高温、高压场合,应选用电动和气动阀门,对易燃易爆场合下,要采用防爆装置,为了安全可靠,应用液动和气动装置。

2.对需要快开、快关的阀门,应根据需要选用蝶阀、球阀、旋塞阀或快开闸阀等阀门,不宜选用一般的闸阀、截止阀。在操作空间受到限制的场合,不宜采用明杆闸阀,应选用暗杆闸阀为宜,但最好选用蝶阀。

从调节流量的准确性考虑

需要准确调节流量时,应选用调节阀,当需要调节小流量的准确性时,应采用针形阀或节流阀。需要降低阀后压力时,应采用减压阀,要保持阀后压力的稳定性时,应采用稳压阀。

从耐温耐压能力考虑

高温高压介质常采用铸件的铬钼钢及铬钼钒钢,对于超高温高压介质应考虑选用其相应铸件,锻件的综合性能优于铸件,耐温耐压能力也比铸件优越。

从可洁净性考虑

食品和生物工程生产运输中,工艺管线上对阀门的要求需要考虑介质的洁净性,一般的闸阀和截止阀都无法保证。从可洁净性考虑,没有任何一种阀门可以和隔膜阀相比拟。

1.隔膜阀结构简单,阀体和隔膜材料多种多样,可广泛应用于食品和生物工程领域,而且也适用于一些难以输送的和危险的介质。

a.仅有阀体和隔膜与物流接触,其他部分全部隔离,可用蒸汽对阀门进行彻底灭菌

b.具有自身排净能力。

c.可在线维修。因此隔膜阀已成为食品和生物工程领域使用最为广泛的阀门。

2.底阀。

在对灭菌要求严格的情况下,储罐底部的放料阀几乎没有什么选择的余地。底阀在设备制造时直接焊在储罐的底部封头上,与通常采用的在罐底部做一管口,再在管口上连接阀门的做法有很大区别,该阀关闭时,其阀芯与储罐的内底相平,故它有效地相处了罐内的死角,使罐内的所有液体在发酵过程中都能充分混合,在加上特有的蒸汽密封系统,大大降低了产品染菌的可能性。

专用阀门选用应注意的事项

专用阀门选用需注意事项应用于加工工业中的大多数流体介质涉及不同腐蚀性级别的油气流。这些包括介质流在内的流动工况被认为要么是干净的、要么是污秽的、要么是磨损的(泥浆工况中),其区别主要在于导致阀门堵塞或腐蚀破坏的固体悬浮颗粒的数量和类型。除此之外,含有硫和其他混合物的介质流在与高温结合时将有助于形成腐蚀环境。对于这样的介质流需通过认真选择材料来保持阀门具有足够的使用寿命。腐蚀工程师继续研究和开发材料来解决这些问题。

炼油加氢裂化、焦化装置专用阀

炼油延迟焦化装置是将减压渣油经深度热裂化生成气体、轻质馏分油及焦炭的加工过程,是炼油厂提高轻质油收率和生产石油焦的重要手段。其工艺分为焦化和除焦两部分。焦化为连续生产,除焦为间断式生产。加热炉和焦炭塔的进出口用四通阀连接。四通阀是切换加热炉进入焦炭塔的重要通道。它属于特殊阀门,用于高温场合,其质量的好坏直接影响到装置的生产能力,国内无论新设计还是旧装置大都采用进口四通旋塞阀,但价格昂贵。而国产四通阀,一般存在结构不合理,质量不稳定,易发生故障的问题。

炼油厂加氢裂化是主要的原油炼制工艺之一。由于加氢裂化装置在高温高压下操作,介质为易燃易爆的氢气和烃类,工况特殊,所以密封必须可靠。因此对阀门的设计和结构提出了较高的要求。目前国内大部分选用不锈钢锲式闸阀及直流式截止阀。

油气专用阀

为了实现对油气流的控制,油气专用阀应具备以下基本性能:密封性,耐压强度,安全性,可调节性,流体通流性及开关灵活性。对于高压、易燃、易爆的油气介质,首先要解决密封性,要考虑油气专用阀特殊工况要求:

1.在含硫化氢及二氧化碳气体的湿天然气中,对阀体材质提出了特殊要求;

2.在井口装置及集输系统中存在着卤水、残酸及其他腐蚀介质,对阀体材料的选择及防腐要求;

3.粉尘及固体颗粒加快了阀门关闭件的冲刷、磨损。使密封副很快失效;

4.在高原、沙漠及高寒地区的室外,阀门材料的低温脆变,弯曲变形等;

5.用于长距离输送管道上的油气专用阀,要求与管道同等寿命,几十年不换。

所有这些都说明油气专用阀有别于普通阀门,在恶劣条件下要具有高可靠性,满足高强度和不泄漏的要求。

含氯工况

含氯工况阀门的选用应该参照美国氯气学会编写的《干氯气管道系统》。含氯气或液氯的工况是高腐蚀工况,特别是这种工况中含有水。氯与水混合形成的HCI(盐酸)将会腐蚀阀体和内件。由于氯具有高的热膨胀系数,如果液氯封存于阀门中腔,将导致阀门中腔的压力高速增加。使用于这种工况的阀门应该具有一种可靠的中腔泄压功能。

冷冻(低温)工况

虽然用于低温工况的阀门基于ASME B16.34标准和API标准,但是这些阀门也带有其他设计功能进而确保其在低温工况中具有一定的可靠操作。这样的阀门也可能包含阀盖延长设计既延长填料和操作机构与低温流体的距离,从而允许在一个较高的温度上对阀杆填料进行操作及确保在使用中阀门操作装置不会被冰冻住。MISS SP-134提供了包含阀盖延长设计的一些细节。

含氢氟酸工况

用于氢氟酸工况中的阀门,应该仅仅局限于已经在使用中论证过的或着测试中能成功处理这种工况的阀门类型。通常不为固体物质堆积提供机会的阀门是首选的阀门类型。应由持有资格证书的技术人员进行氢氟酸处理操作,这些人严格控制上市的阀门。

对于这些(典型的带有特殊蒙乃尔内件或实心蒙乃尔内件的碳钢阀门)的设计和材料要求及内部几何体的细节是非常详细的,这种阀门应该被设计为具有耐氢氟酸腐蚀的特殊结构。在含氢氟酸工况中,阀门的检验和试验应高于典型的过程阀门所用的标准。

含氢工况

含氧工况中使用的阀门当适用时应该遵循美国压缩燃气协会标准CGA G4.4—2003《氧气管道系统》。用于这种工况的阀门应该是完全脱脂的、干净的和在干净条件下安装以及恰当的包装和密封,因为油和脂在氧气存在下是极易燃的。有关的指南在CGA G4.1氧工况的清洗设备中给出。安装之前有必要进行适当的处理和储存。

适用于含氧工况的青铜或蒙乃尔阀体和内件材料,经常用来防止由于高能的机械碰撞产生的火花和着火。有特殊配制的硅基润滑脂用于含氧工况中,因为在氧气存在下标准烃润滑油不应使用。

脉动或不稳定流动

用于脉动或不稳定流动中的止回阀,其选用需给予特殊考虑,例如用于往复式压缩机中的止回阀,可能会随着流量的变化被快速打开和关闭,这可能会导致锤击和阀门的损坏。关于脉动和不稳定流动中使用的阀门类型可能会存在不同的意见,但是通常蝶型止回阀、斜盘式止回阀和轴流式止回阀被推荐用于脉动或不稳定流动。

含酸工况(湿H2S工况)

含酸工况中阀门材料使用应该服从NACEMR0103标准。这个针对下游烃加工工业的标准限制了所有钢的硬度;要求奥氏体钢固熔退火;禁止承压件(包括阀杆)使用某些材料;以及对螺栓连接、焊接阀门等提出了特殊的要求。

应该注意在NACE MR0103中用户的责任,其规定用户应详细的说明是否将螺栓暴露于含H2S环境中。除非用户已有规定,否则未在阀门内部的螺栓如阀盖连接螺栓往往服从产品标准,含硫工况未包括如此标准中。如果螺栓连接用材料没有直接承受过程流体,那么阀体-阀盖栓接不需要满足NACE的要求。如果含硫油品的任何硫泄漏不能排除或蒸发(例如隔断阀门),那么螺栓连接应该服从NACE标准。

如果NACE允许的材料被认为是不需要的,那么螺栓连接材料应该关于特殊关注。这种强加的硬度要求将会导致强度的减少。阀盖连接螺栓的强度将减小可能不适合于按标准栓接材料的相同的设计条件。

黏性或固化工况

用语黏性或固化工况中的阀门,例如液态硫或重油,为使阀门具有可操作性,经常需要蒸汽伴热或蒸汽套管来维持足够的操作温度。因为止回阀的滞后反应会引起操作问题,对其应给予特别关注。