阀门怎么选

阀门选择是根据各种因素(例如所处理的流体或气体类型、操作条件和所需的性能特征)为特定应用选择合适的阀门的过程。

阀门是用于调节管道系统中流体或气体流量的机械装置,正确选择阀门对于确保系统安全高效运行至关重要。阀门的选择应考虑几个因素,包括流速、压力、温度和所处理流体或气体的化学相容性,以及所需的控制或调节水平。

选择的阀门类型也会影响系统的性能,因为不同的阀门具有不同的特性,例如流量、压降和关闭能力。常见的阀门类型包括球阀、截止阀、闸阀、蝶阀和止回阀,每种阀门都有其独特的特点和优点。

除了考虑流体或气体特性和操作条件外,阀门选择还可能涉及评估成本、可靠性、易于维护以及与其他系统组件的兼容性等因素。与合格的阀门供应商或工程师合作有助于确保为特定应用选择合适的阀门,并确保其符合所有必要的安全和性能标准。

阀门是重要的机械(有时是机电)设备,有助于控制流体流经管道或管子。为指定的流体工况选择合适的经济型阀门需要考虑许多因素。本文提供了普通型阀门的选择指南。(本文不涉及特殊型阀门)。

应该认识到,阀门选择是一个非常广泛和复杂的主题,不可能根据本文只选择一种类型。选择在相同条件下工作的阀门因客户而异。有必要比较成本并与客户达成协议。

运行中的工厂中的阀门
图 1:运行中的工厂中的阀门

阀门选择标准

阀门类型的选择需要了解以下几点。

  • 阀门功能
  • 服务特点
  • 阀门成本

基于阀门功能的阀门选择

阀门的构造有两个基本原理。

(1) 第一个原则有三个方面:

  • 通过直接推力将塞子移动到孔口座上。这种闭塞运动是截止阀的基础。
  • 旋转塞子。这是旋塞阀或球阀的基础。
  • 将塞子滑过孔口座的表面。这是闸阀的基础。

(2)第二个原理,挤压作用,是所有隔膜阀的基础。

如下图所示(图2)

隔膜式阀门的挤压作用
图2:隔膜式阀门的挤压作用

(3)四气门动机各有优缺点,如下表所示(图3)。

阀门特性比较表
图3:阀门特性比较表

总而言之,有四种基本的阀门类型,每种类型都有自己的特点,并有其特定的优点或缺点。

出于这个原因,阀门制造商对基本类型进行了许多修改和变化。以下段落对上述四种基本阀门类型的主要特性进行了评估

截止阀选择标准

截止阀用于流量调节或截止阀,其中流量阻力并不重要,需要正向关闭动作。它们具有典型的关闭方法的曲折配置,与其他阀门相比,具有更高的流动阻力。

闸阀选型

闸阀用于所有温度范围内的碳氢化合物开/关操作、一般过程和公用事业服务。

它们具有典型的滑动方法的直通配置,因此流动阻力最小。

缺点是它们的作用是所有阀门中最慢的,因为浇口必须移动比阀门孔大的距离,这也意味着阀门的高度必然是笨重的。

旋塞阀的选择

旋塞阀采用四分之一回转操作,旋塞为锥形或平行旋塞,适用于大多数开关清洁工艺和公用事业服务,包括非磨蚀性浆料。

它们具有典型的滑动方法的直通配置。

基本插头旋塞的缺点是双重的。

首先,当它关闭得太快时,它的动作快会导致水锤对液压装置造成水锤,其次,很难将紧密关闭与易操作结合起来。

基本阀门类型
图4:典型的基本阀门类型

球阀选型指南

低扭矩直角回转阀具有低流动阻力,适用于许多开关公用事业和过程服务。

它具有典型的滑动闭合方法的直通配置。

蝶阀遴选程序

一种低扭矩、直角回转、旋转作用阀,采用直通式流量配置,其中阀瓣在轴向回转轴承中旋转 90 度,接近打开位置,用作控制阀或截止阀。它采用紧凑设计,可以带或不带法兰和衬里。座椅布置可以是柔软的(使用车身衬里、卡住的“O”形圈等)或金属对金属。

何时选择隔膜阀

隔膜阀具有采用弯曲方法的直通式流量或堰配置,可用于低压化工厂过程的开关或调节大多数气体和液体的运行,例如浆料、粘性流体和具有化学腐蚀性的流体。

固有的缺点是隔膜必须由弹性材料制成,通常是天然橡胶或合成橡胶,这限制了阀门在温度和压力方面的应用。此外,由于隔膜中产生的应力,该阀的工作寿命比其他阀门类型短。

典型阀门类型

下表给出了各种操作功能的典型阀门类型。

基于功能的阀门选择
图5:基于功能的阀门选择

根据服务特性选择阀门

阀门的选择取决于服务的特点,如下所示。

  • 流体类型
  • 流体特性
  • 压力和温度限制
  • 操作和维护要求

1.流体类型:

正在处理的流体应分为以下几类:

  • 液体(包括两相)
  • 蒸汽
  • 固体

2.流体特性:

流体和泥浆的特性和状况需要仔细识别,因为这些通常是选择正确阀门类型的最重要因素。

清洁流体通常允许多种阀门类型选择,对于脏流体,选择通常受到限制,可能需要特定类型的阀门。

流体分为以下特点。

(1) 清洁服务

(2) 肮脏的服务

  • 脏污服务涉及含有悬浮固体的流体,除非选择正确的设计类型,否则可能会严重损害阀门的性能。这种类型的服务通常具有重要意义,因为许多阀门对固体的存在非常敏感。肮脏的服务进一步归类为磨蚀性或沙质。
  • 磨料服务是一个术语,用于识别管道系统中发现的磨料颗粒的存在,包括管道生锈、水垢、焊渣、沙子和砂砾的存在,这些都会损坏许多阀门。这些材料会损坏阀座表面并堵塞阀门的工作间隙,通常会导致操作阀门所需的力过大、粘连、卡住和通过阀门泄漏。
  • 砂质服务是一个术语,用于识别严重的磨蚀性和侵蚀性条件,在油田生产中用于识别具有储层原油或天然气的地层砂的生产。

(3) 泥浆处理

  • 泥浆处理涉及悬浮液中含有大量固体的液体。
  • 浆料的性质和固体浓度差异很大,高浓度的硬磨蚀性固体会导致部件的严重磨损、侵蚀和堵塞。
  • 柔软、非磨蚀性固体会导致部件堵塞。
  • 在某些化学过程中,聚合可能会堵塞空腔,从而阻止阀门操作。

(4) 固体

  • 在许多其他情况下,固体可能以硬颗粒、晶体、软纤维或粉末的形式存在。
  • 运输介质可以是液体或气体。空气或流化床系统可用于某些颗粒。许多这些服务都有专门的阀门,但有时可能需要进行开发工作。

(5) 危险和易燃服务

  • 危险和易燃材料通常在消防法和/或客户的规范中指定。
  • 有毒物质如氯、氢氟酸、硫化氢、CO、苯酚等。
  • 高腐蚀性流体,如酸和苛性碱。

(6) 腐蚀性服务

  • 腐蚀性服务是一个术语,通常用于识别含有腐蚀性成分的清洁或肮脏的流体,根据浓度、压力和温度,这些流体可能会导致金属部件腐蚀。腐蚀性流体包括硫酸、醋酸、氢氟酸 (HFA)、湿酸性气体(湿 CO2)、酸性气体(湿H2S)和氯化物。许多化学品具有很强的腐蚀性。
  • 必须为阀门保压部件(阀盖)和装饰件选择合适的耐腐蚀材料,以避免可能损害阀门完整性或性能的腐蚀。

(7) 粘性服务

  • 粘性工况是一个术语,通常用于识别具有明显厚度和粘附特性的各种脏污或清洁流体,对于各种操作条件(压力、温度和流量),这些流体可能需要高操作扭矩并导致影响座椅的响应迟钝。流体包括高粘度油(润滑油和重质燃料油)和非牛顿流体,例如蜡原油、凝胶和糊状物。
  • 用于粘性工况的阀门的选择可能因流体特性而异。应特别注意止回阀,因为响应迟缓可能会导致操作困难甚至危险情况。

(8) 污垢服务

  • 结垢或结垢服务涉及在表面上形成沉积物的液体。这些沉积物在性质上可能差异很大,硬度、附着强度和堆积率各不相同。用于这些服务的阀门需要仔细选择,特别是在厚、硬、强粘性涂层的情况下。流体的温度可能是一个至关重要的因素,在某些情况下,阀门可能需要跟踪或蒸汽夹套或吹扫设计。

(9) 固化服务

  • 凝固服务是一个通用术语,用于识别将从液体变为固体的流体,除非保持在正确的温度、压力和流量条件下。这个术语通常与液态硫和邻苯二甲酸酐等流体有关,在这些流体中,可能需要蒸汽夹套设计的阀门,或者与重质燃料油相关的流体,在这些流体中,阀门通常需要伴航以保持温度和可操作性。

3.压力和温度限制:

  • 阀门通常根据最大工作压力和温度或管道系统和法兰的额定值分配额定值。
  • 温度还限制了阀门结构中使用的材料,尤其是内部、内件、密封件、环或润滑剂。
  • 这些通常在“管道材料规范”中定义。

四、运维要求:

操作和维护要求会影响选择和设计。应考虑:

  • 耐火性:可能要求具有非金属(软)阀座的阀门具有“防火”功能,以便在软阀座和/或密封件被火灾损坏或破坏的情况下,阀门仍将运行,并且任何泄漏都将在特定标准或规范规定的可接受范围内。
  • 操作
  • 密封性(内部和外部)
  • 可维护性
  • 储存和调试
  • 管道要求(例如,通过清洁清管器的能力)

考虑阀门成本的阀门选择

阀门类型的成本不能简单地进行比较,因为它们因生产国家/地区、供应商以及供需平衡而异。

在大多数情况下,客户要求对阀门进行应力消除、退火、射线照相检查等,这会影响阀门的成本。因此,在确定这些阀门后,有必要要求采购司根据服务条件和客户的要求,询问有关这些阀门的合适供应商。

P&ID草案出具后,P&ID编制负责人应在P&ID内部审查期间与负责的管道设计工程师密切合作,并应同时确定阀门类型并准备管道材料规格。

  • 一般来说,闸阀比相同规格的截止阀便宜。但是,1-1/2 英寸或更小直径的成本。延展性闸阀高于截止阀。
  • 150 级 Gr.304SS TFE 座椅 4“ 或更小直径。球阀比闸阀和截止阀便宜。
  • 150 级铸铁/可锻铸铁 TFE 座 2“-4” 球阀比额定值和材料相同的闸阀和截止阀便宜。
  • 近年来,国内厂商纷纷开发并销售轻便、价格低廉的2英寸或更小的对夹式球阀,这些球阀应被化工厂积极采用。
  • 与其他类型的阀门相比,软座蝶阀的成本最低,应用范围约为 10 kg/cm 和 80°C 或更低。

如果金属阀座使用相同的材料,则金属阀座蝶阀的适用范围与一般闸阀相同。此外,随着 600 级和 900 级蝶阀的开发和销售,它们应该积极应用于生产线。如果蝶阀在使用中节流,应注意避免气蚀。