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石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則

在管道系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥是控制元件，其投資約占管道工程費用的30%～50%。閥門的主要功能為啟閉、節(jié)流、調(diào)節(jié)流量、隔離設(shè)備和管道系統(tǒng)、防止介質(zhì)倒流、調(diào)節(jié)和排泄壓力等。閥門也是管路中*復(fù)雜的元件，它一般由多個零部件裝配而成，技術(shù)含量高。

隨著石油化工工業(yè)的迅速發(fā)展，石油化工生產(chǎn)裝置中的介質(zhì)大多具有毒性大、可燃、易爆和腐蝕性強的特點，運行工況較復(fù)雜苛刻，操作溫度和壓力較高，開工周期長，閥門一旦出現(xiàn)故障，輕者導(dǎo)致介質(zhì)泄漏，既污染環(huán)境又造成經(jīng)濟損失，重者導(dǎo)致裝置停工停產(chǎn)，甚至造成惡性事故。因而，在管道設(shè)計中，科學(xué)合理地選擇閥門既能降低裝置的建設(shè)費用，又保證生產(chǎn)安全運行。選擇閥門是根據(jù)操作和安全及經(jīng)濟的合理性，綜合平衡比較的經(jīng)驗結(jié)果。在選擇閥門之前必須提出下述原始條件： 

　　一.石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則物性 

　　(1) 物料狀態(tài)

　　a．氣體物料的物料狀態(tài)包括有關(guān)物性數(shù)據(jù)，純氣體還是混合物，是否有液滴或固體微粒，是否有易凝結(jié)的成份。

　　b．液體物料的物料狀態(tài)包括：有關(guān)物性數(shù)據(jù)，純組份或混合物是否含易揮發(fā)組份或溶解有氣體(壓力降低時可析出形成二相流)，是否含固體懸浮物，以及液體的粘稠度、凝固點或傾點等。 

　　(2) 其它性質(zhì)；包括腐蝕性、毒性、對閥門結(jié)構(gòu)材料的溶解性，是否易燃易爆等性能。這些性能有時不只影響材質(zhì)，還會引起結(jié)構(gòu)上的特殊要求，或需要提高管道等級。

　　二.石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則操作狀態(tài)下的工作條件

　　(1) 按正常工作條件下的溫度和壓力，還需結(jié)合開停工或再生時的工作條件。

　　a．泵出口閥應(yīng)考慮泵的最大關(guān)閉壓力等。

　　b．當(dāng)系統(tǒng)再生韞度高出正常溫度很多，而壓力卻有所降低，對這種類型的系統(tǒng)，要考慮溫度和壓力綜合的影響。

　　c．操作的連續(xù)程度：即閥門開閉的頻率，也影響到對耐磨損程度的要求，開關(guān)較頻繁的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否安裝雙閥。

　　(2) 系統(tǒng)允許的壓力降

　　a．系統(tǒng)允許壓力降較小，或允許壓力降不小但不需要進行流量調(diào)節(jié)時，則應(yīng)選用壓力降較小的閥型如閘閥、直通的球閥等。

　　b．需要調(diào)節(jié)流量，則應(yīng)選擇調(diào)節(jié)性能較好，具有一定壓力降的閥型(壓力降占整個管道壓力降的比例與調(diào)節(jié)的靈敏度有關(guān))。

　　(3) 閥門所處的環(huán)境：在寒冷地區(qū)的室外，特別是對化學(xué)物料，閥體材質(zhì)一般不可用鑄鐵而應(yīng)選用鑄鋼(或不銹鋼)。

　　三.石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則閥門功能

　　(1) 切斷：幾乎所有的閥門都具有切斷功能。單純用于切斷而不需調(diào)節(jié)流量則可選用閘閥，球閥等，要求迅速切斷時，則以旋塞、球閥、蝶閥等較為適宜。截止閥則既可調(diào)節(jié)流量又可切斷。蝶閥也可適于大流量的調(diào)節(jié)。

　　(2) 改變流向：選用兩通(通道為L形)或三通(通道為了形)球閥或旋塞，可以迅速改變物料流向，且由于一個閥門起到兩個以上直通閥門的作用，可簡化操作，使切換準(zhǔn)確無誤，并能減少所占空間。

　　(3) 調(diào)控：截止閥、柱塞閥可滿足一般的流量調(diào)節(jié)，針形閥可用于微量的細調(diào)；在較大流量范圍進行穩(wěn)定(壓力、流量)的調(diào)節(jié)，則以節(jié)流閥為宜。

　　(4) 止回：需防止物料倒流時可選用止回閥。

　　(5) 不同生產(chǎn)過程可以選擇有附加功能的閥門，如有帶夾套、帶排凈口和帶旁路的閥門，有用于防止固體微粒沉降的帶吹氣口閥門等。

　　四.開關(guān)閥門的動力：就地操作的閥門絕大多數(shù)用手輪，對與操作帶有一定

　　距離的，可采用鏈輪或加長桿。一些大口徑的閥門因啟動力矩過大在閥門設(shè)計時已帶有電機。在防爆區(qū)內(nèi)要采用相應(yīng)等級的防爆電機。

　　遙控閥門：采取的動力種類有氣動、液壓、電動等，其中電動又可分為電磁閥與電機帶動的閥。應(yīng)根據(jù)需要和所能提供的能源來選擇。

1 石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則閥門選型的要點

1.1 明確閥門在設(shè)備或裝置中的用途

確定閥門的工作條件：適用介質(zhì)的性質(zhì)、工作壓力、工作溫度和操縱控制方式等;

1.2 正確選擇閥門的類型

閥門型式的正確選擇是以設(shè)計者對整個生產(chǎn)工藝流程、操作工況的充分掌握為先決條件的，在選擇閥門類型時，設(shè)計人員應(yīng)首先掌握每種閥門的結(jié)構(gòu)特點和性能;

1.3 確定閥門的端部連接

在螺紋連接、法蘭連接、焊接端部連接中，前兩種*常用。螺紋連接的閥門主要是公稱通徑在50mm以下的閥門，如果通徑尺寸過大，連接部的安裝和密封十分困難。法蘭連接的閥門，其安裝和拆卸都比較方便，但是較螺紋連接的閥門笨重，價格較高，故它適用于各種通徑和壓力的管道連接。焊接連接適用于較荷刻的條件下，比法蘭連接更為可靠。但是焊接連接的閥門拆卸和重新安裝都比較困難，所以它的使用僅限于通常能長期可靠地運行，或使用條件荷刻、溫度較高的場合;

1.4 閥門材質(zhì)的選擇

選擇閥門的殼體、內(nèi)件和密封面的材質(zhì)，除了考慮工作介質(zhì)的物理性能(溫度、壓力)和化學(xué)性能(腐蝕性)外，還應(yīng)掌握介質(zhì)的清潔程度(有無固體顆粒)，除此之外，還要參照國家和使用部門的有關(guān)規(guī)定。正確合理的選擇閥門的材質(zhì)可以獲得閥門*經(jīng)濟的使用壽命和*佳的使用性能。閥體材料選用順序為：鑄鐵-碳鋼-不銹鋼，密封圈材料選用順序為：橡膠-銅-合金鋼-F4;

1.5 其它

除此之外，還應(yīng)確定流經(jīng)閥門流體的流量及壓力等級等，利用現(xiàn)有的資料(如閥門產(chǎn)品目錄、閥門產(chǎn)品樣本等)選擇適當(dāng)?shù)拈y門。

2 石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則常用閥門介紹

閥門種類多、品種復(fù)雜，主要有閘閥、截止閥、節(jié)流閥、蝶閥、旋塞閥、球閥、電動閥、隔膜閥、止回閥、安全閥、減壓閥、蒸汽疏水閥和緊急切斷閥等，其中常用的有閘閥、截止閥、節(jié)流閥、旋塞閥、蝶閥、球閥、止回閥、隔膜閥。

2.1 閘閥

閘閥是指啟閉體(閥板)由閥桿帶動，沿閥座密封面作升降運動的閥門，可接通或截斷流體的通道。閘閥較截止閥密封性能好，流體阻力小，啟閉省力，具有一定的調(diào)節(jié)性能，是*常用的截斷閥門之一。缺點是尺寸大、結(jié)構(gòu)較截止閥復(fù)雜，密封面易磨損，不易維修，一般不宜作節(jié)流用。按閘閥閥桿上螺紋位置分為明桿式和暗桿式兩類。按閘板的結(jié)構(gòu)特點又可分為楔式和平行式兩類。

2.2 截止閥

截止閥是向下閉合式閥門，啟閉件(閥瓣)由閥桿帶動沿閥座(密封面)軸線作升降運動的閥門。與閘閥相比，其調(diào)節(jié)性能好，密封性能差，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，流體阻力較大，價格便宜，是一種常用的截斷閥，一般用于中、小口徑的管道。

2.3 球閥

球閥的啟閉件是帶圓形通孔的球體，球體隨閥桿轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)啟閉的閥門。球閥的結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速，操作方便，體積小，重量輕，零部件少，流體阻力小，密封性好，維修方便。

2.4 節(jié)流閥

節(jié)流閥除閥瓣以外與截止閥結(jié)構(gòu)基本相同，其閥瓣是節(jié)流部件，不同形狀具有不同的特性，閥座的通徑不宜過大，因其開啟高度較小介質(zhì)流速增大，從而加速對閥瓣的沖蝕。節(jié)流閥外形尺寸小、重量輕、調(diào)節(jié)性能好，但調(diào)節(jié)精度不高。

2.5 旋塞閥

旋塞閥是以帶通孔的塞體作為啟閉件，塞體隨閥桿轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)啟閉的閥門。旋塞閥結(jié)構(gòu)簡單、開關(guān)迅速、操作方便、流體阻力小，部件少、重量輕。旋塞閥有直通式、三通式和四通式。直通式旋塞閥用于截斷介質(zhì)，三通式和四通式旋塞閥用于改變介質(zhì)方向或進行介質(zhì)分流。

2.6 蝶閥

蝶閥是蝶板在閥體內(nèi)繞固定軸旋轉(zhuǎn)90°即可完成啟閉作用。蝶閥體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，只由少數(shù)幾個零件組成。而且只需旋轉(zhuǎn)90°即可快速啟閉，操作簡單。蝶閥處于開啟位置時，蝶板厚度是介質(zhì)流經(jīng)閥體時的阻力，因此通過該閥門所產(chǎn)生的壓力降很小，故具有較好的流量控制特性。蝶閥分彈性軟密封和金屬硬密封兩種密封型式。彈性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊，密封性能好，既可用于節(jié)流，又可用于中等真空管道和腐蝕性介質(zhì)。采用金屬密封的閥門一般較彈性密封的閥門壽命長，但很難做到密封，通常用于流量和壓降變化大、要求節(jié)流性能好的場合。金屬密封能適應(yīng)于較高的工作溫度，彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。

2.7 止回閥

止回閥是能自動阻止流體倒流的閥門，止回閥的閥瓣在流體壓力作用下開啟，流體從進口側(cè)流向出口側(cè)。當(dāng)進口側(cè)壓力低于出口側(cè)時，閥瓣在流體壓差、本身重力等因素作用下，自動關(guān)閉，以防止流體倒流。按結(jié)構(gòu)形式分升降式止回閥和旋啟式止回閥。升降式較旋啟式密封性好，流體阻力大。對于泵吸入管的吸入口處，宜選用底閥，其作用是：開泵前灌注水使泵的入口管充滿水;停泵后保持入口管和泵體充滿水，以備再次啟動。底閥一般只安裝在泵進口的垂直管道上，并且介質(zhì)自下而**動。

2.8 隔膜閥

隔膜閥的啟閉件是一塊橡膠隔膜，夾于閥體與閥蓋之間。隔膜中間突出部分固定在閥桿上，閥體內(nèi)襯有橡膠，由于介質(zhì)不進入閥蓋內(nèi)腔，因此閥桿無需填料箱。隔膜閥結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，便于維修，流體阻力小。隔膜閥分為堰式、直通式、直角式和直流式。以上僅是一般原則，在設(shè)計時還應(yīng)根據(jù)裝置全部情況予以考慮，以使所有的調(diào)節(jié)閥在裝置氣源中斷時動作即保證安全又協(xié)調(diào)。

　　對于一些特殊情況也可以考慮在氣源中斷時使調(diào)節(jié)閥保持原位。例如在高壓作業(yè)中，不希望使高壓介質(zhì)突然的切斷或全部放空，在這種情況下調(diào)節(jié)閥應(yīng)保持原位。

　在裝置運行中需要切斷清掃或檢修的設(shè)備要設(shè)雙閥。直徑大于250mm的鋼閥及直徑大于150mm的合金鋼由于價格較高，應(yīng)作特殊考慮。在工廠中，整個裝置或單元可以通過旁通管而停工，除預(yù)計需要經(jīng)常清掃或檢修的設(shè)備外，其他設(shè)備不需安裝雙閥。當(dāng)使用單閥把設(shè)備從操作中隔開時，應(yīng)在閥與設(shè)備之間設(shè)一放凈閥。當(dāng)使用雙閥時，在兩閥之間裝一檢查閥。(DBD，Double block Plus Drain)。

　　 所有的主要泵，如進料泵、回流泵、加熱爐進料泵及塔底抽出泵等，具備上述使用條件時應(yīng)安裝雙閥。對側(cè)線泵、中間冷卻泵等非主要泵，不論溫度，壓力的高低都不設(shè)雙閥。

　　經(jīng)驗證明，由于有鹽沉積、嚴重結(jié)垢、腐蝕及其它原因可能發(fā)生故障的換熱器，在符合上述條件時，可使用雙閥。

　　 調(diào)節(jié)閥的旁通，不用雙閥。  只有估計有嚴重腐蝕或結(jié)垢或由于其它原因可能發(fā)生故障或需長時間用旁通閥進行手動調(diào)節(jié)時，才可用雙閥(串聯(lián)安裝)。

　　氫氣管線上所有的切斷，包括壓力表閥門及取樣閥都應(yīng)采用雙閥。

　　液態(tài)丁烷和更輕的烴類，其取樣和放凈都要采用雙閥。

　　 液氯貯槽上所有管線應(yīng)采用雙閥。

　　 在某些間斷的化工生產(chǎn)中，當(dāng)反應(yīng)進行時如果再漏進某種介質(zhì)，有可能引起爆炸、著火或嚴重的質(zhì)量事故，則應(yīng)在該介質(zhì)的管路上設(shè)置雙閥，并在兩閥間的連接管上設(shè)放空閥，如圖1—1所示。在生產(chǎn)中閥1均關(guān)閉，閥2打開。當(dāng)上一次生產(chǎn)完畢，準(zhǔn)備下一次生產(chǎn)進料時，關(guān)閉閥2打開閥1。

　　在工業(yè)鍋爐(蒸發(fā)量≥1t/h，或工作壓力≥0.7MPa)的排污管上一般應(yīng)設(shè)置雙閥，如圖1—2所示。鍋爐采用間斷排污時，每叫、時開關(guān)3～4次，閥門在壓力溫度的作用下啟閉頻繁，容易泄漏，而該閥泄漏嚴重時會造成鍋爐停車，因此設(shè)置雙閥以保證鍋爐能長期正常運行。

　　在高壓管道設(shè)計中，必須設(shè)置閥門時，無論其管徑大小，一般均需設(shè)置雙閥，以防止介質(zhì)泄漏；雙閥的安裝宜緊密相連，以減少管件又便于操作。如系角式閥，其手輪方向和標(biāo)高應(yīng)符合操作與檢修的要求。角式閥或底進側(cè)出或側(cè)進底出，應(yīng)注意安裝方向。其安裝方法如圖1－3所示。但應(yīng)注意，高壓系統(tǒng)內(nèi)部的旁路閥設(shè)單閥。

　　工藝系統(tǒng)管線同公用工程管道相連接需設(shè)置雙閥，并在兩閥間加一排凈閥。

　　取樣閥開關(guān)比較頻繁，容易損壞，因此取樣管上一般裝設(shè)兩個閥。一個做為切斷閥，一個用于取樣。 

　　大直徑的管道(如原油管道)不易吹掃干凈，應(yīng)加低點排液管，并加雙閥或單閥后加盲板。

　　塔和容器的排液管，作為正常操作用時，應(yīng)加雙閥。

　　危險性物料放凈時，要設(shè)雙閥。 

石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則下面舉幾個實例：

　　1、反應(yīng)器一再生器差壓控制

　　反應(yīng)器與再生器的差壓是反應(yīng)一再生系統(tǒng)內(nèi)催化劑的正常流化和安全生產(chǎn)的重要參數(shù)。在正常情況下，應(yīng)使再生器壓力等于或稍低于反應(yīng)器壓力。如果再生器壓力高于反應(yīng)器壓力，就有可能使空氣進入反應(yīng)器而發(fā)生爆炸。因此；除了裝在再生器頂部很靈敏的雙滑閥來控制兩器的壓差外，還應(yīng)裝一套自動保護系統(tǒng)。如圖1：再生器頂部調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣關(guān)式的。事故時，調(diào)節(jié)閥氣源中斷，再生器頂部放空閥自動打開。

　　2、可燃氣體壓縮機超壓緊急放火炬自保系統(tǒng)。

　　當(dāng)壓縮機入口氣體壓力超過安全范圍，或發(fā)生突發(fā)性事故，氣源中斷，放火炬系統(tǒng)的控制閥自動打開。此閥門必須造氣關(guān)式的。

　　3、聚合釜的自動調(diào)節(jié)

　　有不少聚合釜反應(yīng)是需要在一定溫度下進行的，如果進料溫度太低，那么在開車時需要外溫加熱，而在正常進行時，遇到溫度偏低時需要加熱，溫度偏離時需要冷卻。為此，可能有必要同時聯(lián)接拎熱兩種載熱體。見圖2：這時，加熱介質(zhì)管線上的調(diào)節(jié)閥為氣開式的，冷卻介質(zhì)管線上的調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式的。事故時，熱介質(zhì)切斷，冷介質(zhì)打開。

　　4、關(guān)于鍋爐供水調(diào)節(jié)閥氣開、氣閉型的選用。

　　關(guān)于供水調(diào)節(jié)閥氣開、氣閉型的選用問題，一般講還是從安全角度考慮的。如果高壓蒸汽是供給蒸汽透平壓縮機等重要負荷，那么為保護這些設(shè)備以選擇氣開閥為宜。如果蒸汽負荷作為加熱及工藝物料用，為在氣源發(fā)生故障的情況下保護鍋爐以采用氣關(guān)式為宜。

石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則雙閥設(shè)置的規(guī)定 

石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則雙閥的作用

　　在石油、化工生產(chǎn)中，所處理的工藝介質(zhì)為易燃易爆有毒的生產(chǎn)裝置，高壓生產(chǎn)裝置，某些間歇生產(chǎn)裝置，在一定的生產(chǎn)條件下設(shè)置雙閥，以確保生產(chǎn)能夠安全、連續(xù)、穩(wěn)定的運行。

通過以上分析可知，一般情況下，應(yīng)**閘閥。要注意的是，在石油、化工及其它行業(yè)的管道系統(tǒng)，閥門應(yīng)用、操作頻率和服務(wù)千變?nèi)f化，要控制或杜絕低微的泄漏，*重要、*關(guān)鍵的設(shè)備是閥門。合理的選擇閥門能夠降低裝置的建設(shè)費用、保證生產(chǎn)安全運行。