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阀门知识

用于石油和天然气工业的阀门类型
来源:www.作者:上海剑阀阀门有限公司日期:2019-04-17 07:40
了解石油和天然气行业中使用的不同类型的阀门及其差异:API和ASME闸门,球形,检查,球形和蝶形设计(手动或驱动,带锻造和铸造车身)。简而言之,v avves是用于管道应用的机械装置,用于控制,调节和打开/关闭流体的流量和压力。锻造阀门用于小口径或高压管道应用,铸造阀门用于2英寸以上的管道。 
什么是阀门?

石化行业使用的不同类型的阀门适用于以下任何应用:
石化阀门

  1.  通过管道启动/停止流体(碳氢化合物,石油和天然气,蒸汽,水,酸)的流动(例如:闸阀,球阀,蝶阀,刀闸阀或旋塞阀)
  2.  调节通过管道的流体流量(例如:截止阀)
  3. 控制  流体流量(控制阀)
  4. 改变  流动方向(例如三通球阀)
  5. 调节  过程的压力(减压阀)
  6. 保护  管道系统或设备(泵,电机,油箱)免受过压(安全或压力释放)或背压(止回阀)
  7. 过滤流经管道的碎屑,以保护可能被固体部件(y和篮式过滤器)损坏的设备

用于石油和天然气行业的阀门

通过组装多个机械部件来制造阀门,关键部件是车身(外壳),装饰件(可更换的接液部件的组合),阀杆,发动机罩和动作机构(手动杆,齿轮或致动器)。

小孔径(通常为2英寸)或需要高耐压和耐温的阀门采用锻造钢体制造; 直径2英寸以上的商用阀门采用铸造材料制成。

该阀门的市场价值每年约40十亿美元在2018年,和各大厂商都设在美国,欧洲(意大利,德国,法国和西班牙),日本和中国。

阀门类型

石油和天然气工业中使用的阀门以及管道应用可以通过多种方式进行分类:

阀门类型的阀门

  • 直线运动:闸门,球形,隔膜,夹紧和止回阀
  • 旋转运动:蝶阀,球阀,塞子,偏心和旋启式止回阀
  • QUARTER TURN:需要大约四分之一圈运动的装置,杆的0到90°从完全靠近移动到完全打开位置,反之亦然。
油气阀类型 直线运动阀 旋转运动阀 四分之一转阀
闸阀 X    
截止阀 X    
止回阀   X  
提升止回阀 X    
倾斜盘止回阀   X  
停止止回阀 X X  
球阀   X X
夹管阀 X    
蝶阀   X X
旋塞阀   X X
隔膜阀 X    
安全阀/泄压阀 X    
 

由身体材料制成的阀门

  • CAST(主体通过铸钢获得)。本文列出了阀门的主要铸造材料。
  • FORGED(车身由锻钢制造)

本文介绍了铸钢与锻造之间的区别。

按行动类型划分的阀门

  • 手动:阀门通过杠杆,车轮和/或齿轮手动操作;
  • ACTUATED:阀门通过称为执行器的机电设备进行操作,可以是电动,气动,液压和油气

阀门设计

  • GATE VALVE:此类型在管道和管道应用中使用最多。闸阀是用于打开和关闭流体流动的截止阀(截止阀)。闸阀不能用于节流应用,即调节流体的流量(在这种情况下应使用球阀或球阀)。因此,闸阀可以完全打开或关闭(通过手动轮,齿轮或电动,气动和液压执行器)
  • GLOBE VALVE:这种类型的阀用于节流(调节)流体流量。截止阀也可以关闭流量,但对于此功能,闸阀是首选。截止阀在管道中产生压降,因为流体必须通过非线性通道。
  • 检查阀:这种类型的阀门用于避免管道系统或管道中的回流,这可能会损坏下游设备,如泵,压缩机等。当流体有足够的压力时,它会打开阀门; 当它在设计压力下返回(反向流动)时,它关闭阀门 - 防止不需要的流动。
  • 球阀: 球阀是用于关闭应用程序四分之一圈阀门。阀门通过内置球打开和关闭流体流动,球体在阀体内部旋转。球阀是开关应用的行业标准,并且比用于类似目的的闸阀更轻且更紧凑。两个主要设计是浮动和耳轴(侧面或顶部入口)
  • 蝶阀:这是一种多功能,经济实惠的阀门,用于调节或打开/关闭流体流量。蝶阀可采用同心或偏心设计(双/三),结构紧凑,与球阀相比,由于其结构简单,成本更低,因此越来越具有竞争力。
  • 夹紧阀:这是一种直线运动阀,可用于处理固体材料,浆液和稠密流体的管道应用中的节流和关闭应用。夹管阀具有夹管以调节流量。
  • 插头阀:旋塞阀被归类为用于关闭应用的四分之一转阀。罗马人引进了第一个旋塞阀来控制输水管道。
  • 安全阀:安全阀用于保护管道装置免受可能威胁人类生命或其他资产的危险超压。基本上,安全阀在超过设定值时释放压力。
  • 控制阀:这些是自动化复杂石化过程的阀门。
  • Y型过滤器:虽然阀门不合适,Y型过滤器具有过滤碎屑和保护下游设备的重要功能,否则可能会损坏 

阀门尺寸

为了确保不同制造商的阀门可以互换,关键类型阀门的面对面尺寸(即阀门入口和出口之间的毫米或英寸距离)已通过ASME B16.10规范标准化。


指导-ON-阀门类型选择

ASME B16.34:阀门合规性

ASME阀门标准B16.34是全球公认的标准,用于设计,制造和测试石油和天然气行业中使用的阀门。ASME B16.34也在更一般的ASME规范ASME B31.1 “Power Piping Design”中提到。

早在1988年,该标准的范围被修改为包括螺纹端阀和焊接端阀以及法兰端阀。

满足以下条件时,阀门符合ASME B16.34:

  • 阀体和壳体材料符合ASME和ASTM材料化学和强度标准
  • 对壳体和壳体材料进行热处理,以确保适当的晶粒结构,耐腐蚀性和硬度。
  • 阀体和其他含压部件的壁厚符合ASME B16.34规定的每种压力等级的最小值。
  • NPT和SW端连接符合ASME B1.20.1或ASME B16.11。
  • 茎是内部装载和防爆的。
  • 所有螺栓均为ASTM等级,最大应力由B16.34控制。
  • 每个阀门在1.5倍额定压力下进行壳体测试,持续时间为特定测试时间。
  • 在特定的测试持续时间内,对每个阀门进行两个方向的阀座泄漏测试。
  • 每个阀门都使用结构材料,操作限制和制造商名称永久标记。

控制阀

控制阀用于石油和天然气工业中,以根据由控制器管理的信号调节管道或过程中的流体的流速(以及相关的过程参数,如压力,温度和水平)。流量控制阀在复杂石化过程中的作用是关键,因为过程中涉及的多个回路应保持严格和动态控制,以确保整个过程按预期工作并产生所需的输出在数量,质量和时间方面。 

由于大多数行业的过程自动化日益增长,流量控制阀的应用在过去几年中不断增加。

这些类型的阀门通过简化对过程变化的响应并为人员和设备提供更高的安全性,用于灌溉系统,水处理厂,石油和天然气厂,发电,防火系统,食品加工行业。

用于石油和天然气工业的流量控制阀可以具有球形,蝶形或球形,并且可以具有多种材料等级和尺寸。最常用的执行器类型是气动执行器,因为与其他类型的执行器相比,它涉及较少的辅助设备(如电缆,开关设备)。

阀门的打开和关闭及其调节是通过电子控制器,定位器和阀门的执行器(可以是电动,气动或液压)的组合效果来完成的。

执行器响应关键过程参数的变化(例如压力,液位,温度和流量的变化)打开和关闭控制阀。

通过这样的动作,工艺参数保持在所需的目标范围内,以确保整个过程按预期工作并产生所需数量和质量的最终产品。

流量控制阀组件

控制阀的主要组成部分是:

  • 所述阀 主体:其中调制元件被包含并操作
  • 所述定位器:这是元件来控制阀的开度,并安装在阀的主体
  • 所述致动器:是用于移动所述阀的调制元件,该装置例如,球(球阀),该盘(蝶形)或干(截止阀)
  • 该控制器

流量控制阀

流量控制阀执行器

执行器的选择基于杆的所需推力和阀的运动。

工程师必须确定图表或活塞执行器是否是最合适的类型。致动器是用于将流量控制元件移动和定位在阀体内的主要能量源。

有多种类型可供选择,包括气动,电动,液压,电动液压和手动。气动执行器是最广泛用于节流应用的。

一个多世纪以来,它被认为是自动控制的标准,有三种类型的气动执行器可供选择:活塞,弹簧和隔膜,以及旋转叶片。前两个可适用于旋转阀或滑阀杆; 后者仅用于旋转阀。

流量控制阀配件

通常情况下,定位器传感器,增压器,电磁阀,限位开关,手轮和行程限位器,缓冲器,调节器,传输线等附件的选择基于工程规范。

成本是材料选择的主要因素。

不仅是每磅美元的材料成本,而且制造和检查的成本也导致了阀门的未安装成本。安装成本不仅包括安装成本,还包括因安装不当造成的任何损坏的成本以及检查成本。

后者包括诸如材料化学分析,射线照相和铸件和焊缝的表面检查,以及检查所安装的阀门是否正确以及它是否正确定向。

选择合适的或最佳的控制阀类型取决于管道系统的特定研究及其流体的状况,但控制阀的尺寸应使压力通过它而不是管道的压力下降是控制流量的那个。

所有阀门,包括蒸汽控制阀,均设计为满足允许的内部泄漏标准(FCI / ANSI)。泄漏次数越多,允许的内部泄漏率越低。

I级阀门具有最高的内部泄漏率,通常成本最低; 而VI级阀门将具有最低的允许内部泄漏率。必须规定蒸汽阀的泄漏率不低于IV级。IV级蒸汽控制阀将保持较长的使用寿命。

流量控制阀类型

根据阀杆运动,控制阀可分为两种主要类型:

  • 直线运动/往复运动:球形(直线,角度,3向),隔膜和夹紧控制阀
  • 旋转阀杆:球阀,蝶阀和插头控制阀类型

截止阀可以是单座或双座。

往复式和旋转式控制阀

控制阀选择

工艺工程师必须考虑许多因素来选择正确的控制阀。考虑选择的一般标准总结如下:

  • 控制类型; 控制程度; 关闭的程度。
  • 设计温度; 设计压力; 允许的压降。
  • 流体腐蚀性; 流体侵蚀特性; 其他特性,如结垢或焦化。
  • 固有特性,如阀门Cv:泄漏危险程度; 保温或保冷; 成本。

由于设计标准是已知的,过程工程师可以着手选择正确类型的控制阀和相关设备,以及阀门本身的材料。

下一步是创建详细规范(通常由专业管道工程师起草)并创建描述供应商阀门的采购规范。

规范应至少包含:控制阀类型的描述(旋转,滑动); 孔径和额定压力; 最终连接; 身体关节类型; 车身部件,阀内件,垫圈和螺栓连接的材料规范; 定位器和控制器要求; 阀门类型的工业设计标准的参考。

通常,计算机化系统可帮助工程师根据工艺参数确定最合适的控制阀及其功能。

控制阀安装

  • 始终将排放蒸汽管道管道至少扩展一个管道直径。将排放管道扩展至少两个或三个管道直径并不罕见。应该注意的是,管道的膨胀会降低阀门的出口速度,从而延长阀门的使用寿命。阀门制造商将在控制阀后提供合适的管道尺寸。使管道尺寸与传热入口连接相匹配。
  • 在任何传热的入口连接之前,蒸汽控制阀之后的距离应至少为10个管道直径。在减压应用中,在改变流动方向之前必须留下至少20个水平管道直径。
  • 控制阀必须始终安装在水平蒸汽管路中,不得垂直安装。
  • 在假定的高流量操作条件下,在低流量操作条件下正确选择阀门更为重要。
  • 必须在控制阀安装中使用旁通阀。如果阀门故障或维护反应,预防和预测,旁通阀用于允许工业设施的人员在没有控制阀的情况下操作该过程。
  • 在蒸汽控制阀之前和之后安装压力表可实现线路诊断。正确安装的重要性不容小觑。在许多情况下,麻烦的启动源可以追溯到未正确安装的控制阀。强烈建议至少使用具有仪表背景的人员来监督控制阀的安装和设置。

如何订购阀门

石油和天然气行业使用的阀门制造商需要知道以下信息才能提供合适的设备:

  • 阀门类型
  • NPS或DN的孔径
  • 阀门压力等级(等级范围从150#到4500#)
  • 规范(示例API 6D,API 600,API 602等)
  • 车身和装饰材料(至少)
  • 所需的端部连接(法兰,螺纹,对接焊,凸耳等)
  • 管道中的流体(>油,气,水,蒸汽,固体)
  • 工作温度和压力
  • 数量
  • 交货时间
  • 原产地限制(允许或不允许中国和印度的原产地)

示例如何订购油和气门,全球,检查阀门

每个制造商都有自己的阀门订购表,用于映射用户必须考虑的阀门配置参数:

GS  - F - 6“/  150  -  316  -  B.

  1 2 3 4 5

1.阀门类型 2.结束类型 3.尺寸/等级 4.身体材料 5.选项
C:止回阀
CL:提升止回阀
CS:检查压力密封阀
CW:旋转止回阀
G:闸阀
GG:锻造闸阀
GL:轻型闸阀(API 603)
GS:闸阀压力密封阀
O:截止阀
OB :Globe Bellowed密封阀
OS:截压阀
Y:Y型过滤器
F:法兰端
T:螺纹端
W:对接焊端
S:套筒焊端
尺寸:NPS 1/2 - 80“

 

ANSI标准:
150:150 LB Class 
300:300 LB Class 
600:600 LB Class 
1500:1500 LB Class

DIN标准:

PN16 
PN25 
PN40

JIS标准:

10K:JIS 10K 
20K:JIS 20K

GG:锻造闸阀
316:铸造SS CF8M 
304:铸造SS CF8 
F316:锻件SS F316 
F304:锻件SS F304 
WCB:钢WCB 
LCB:钢LCB 
HB:哈氏合金B 
IN:Inconel
B:旁路
G:齿轮操作员
D:排水管

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