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1、输气工艺设备 北京华油天然气有限责任公司 根据设备在输气工艺中的用途可分类如下 工艺阀门阀门执行机构分离 过滤设备收发球设备调压设备紧急截断设备其它设备 第1章工艺阀门 1 1阀门概述 1 1 1阀门用途阀门是用来控制流体在管路中流动的一种机械设备 通常具有以下用途 通过阀门的开关控制流体流动控制流体流动方向调节管线压力释放管线过高的压力管线吹扫或泄压维修或替换管线部件时进行管线或部件的隔离出现紧急事故时紧急关闭阀门中断管输 1 1 2阀门的重要性 管输系统内任何一个工作性能差的阀门都将导致整个管输系统效率的下降 在紧急事故中 如果阀门被锁住而不能关闭 管输流体将不断释放并导致持续的火灾 如果
2、阀门关闭了但密封失效 也会导致事故发展成为灾难性事故 进而导致爆炸的发生 必须确保所有的阀门在任何时候都能按要求正常工作 1 1 3阀门的分类 1 按驱动方式分类 自力式阀门 依靠介质 液体 气体 自身的能量而自行动作的阀门 不需外力驱动 如止回阀 安全阀 疏水阀 减压阀 自力式调节阀等 动力驱动阀门 借助电动 液动 气动来操纵动作的阀门 可以是闸阀 截止阀 节流阀 蝶阀 球阀 旋塞阀等 a 电动阀借助电力驱动的阀门 b 气动阀借助压缩空气驱动的阀门 c 液动阀借助油等液体压力驱动的阀门 d 还有以上几种驱动方式的组合 如气一电动阀等 手动阀 借助手轮 手柄 杠杆 链轮 由人力来操纵阀门动作
3、当阀门闭启力矩较大时 可在手轮和阀杆之间设置齿轮或蜗轮减速器 必要时 也可以利用万向接头及传动轴进行远距离操作 1 1 3阀门的分类 2 按用途和作用分类 截断阀 用来截断或接通管道介质 如闸阀 截止阀 球阀 蝶阀 隔膜阀 旋塞阀等 止回阀 用来防止管道中的介质倒流 如止回阀 底阀 分配阀 用来改变介质的流向 起分配 分离或混合介质的作用 如三通球阀 三通旋塞阀 分配阀 疏水阀等 调节阀 用来调节介质的压力和流量 如减压阀 调节阀 节流阀等 安全阀 防止装置中介质压力超过规定值 用来排放多余的介质 从而对管道或设备提供超压安全保护 如安全阀 事故阀等 其他特殊用途的阀门 如疏水阀 放空阀 排污
4、阀等 1 1 3阀门的分类 3 按照公称压力分类 真空阀 工作压力低于标准大气压的阀门 低压阀 公称压力PN 1 6MPa的阀门 中压阀 公称压力PN为2 5 6 4MPa的阀门 高压阀 公称压力PN为10 80 0MPa的阀门 超高压阀 公称压力PN I00MPa的阀门 1 1 3阀门的分类 4 按照介质的温度分类 常温阀 用于介质工作温度一40 f 120 的阀门 中温阀 用于介质工作温度120 450 的阀门 高温阀 用于介质工作温度t 450 的阀门 低温阀 用于介质工作温度 l00 t 一40 的阀门 超低温阀 用于介质工作温度t 一lOO 的阀门 1 1 3阀门的分类 5 按照公称
5、通径分类 小通径阀门 公称通径DN 40mm的阀门 中通径阀门 公称通径DN为50mm 300mm的阀门 大通径阀门 公称通径DN为350mm 1200mm的阀门 特大通径阀门 公称通径DN 1400mm的阀门 1 1 3阀门的分类 6 按阀门结构特征分类 截门形 启闭件 阀瓣 由阀杆带动沿着阀座中心线作升降运动 闸门形 启闭件 闸板 由阀杆带动沿着垂直于阀座中心线作升降运动 旋塞形 启闭件 锥塞或球 围绕自身中心线旋转 旋启形 启闭件 阀瓣 围绕阀座外的轴旋转 蝶形 启闭件 圆盘 围绕阀座内的固定轴旋转 滑阀形 启闭件在垂直于通道的方向滑动 1 1 3阀门的分类 7 按与管道连接方式分类 螺
6、纹连接阀门 阀体带有内螺纹或外螺纹 与管道螺纹连接 法兰连接阀门 阀体带有法兰 与管道法兰连接 焊接连接阀门 阀体带有焊接坡口 与管道焊接连接 卡箍连接阀门 阀体带有夹口 与管道夹箍连接 卡套连接阀门 采用卡套与管道连接的阀门 对夹连接阀门 用螺栓直接将阀门及两头管道穿夹在一起的连接形式 1 1 3阀门的分类 8 按阀体材料分类 金属材料阀门 其阀体等零件由金属材料制成 如铸铁阀 碳钢阀 合金钢阀 铜合金阀 铝合金阀 铅合金阀 钛合金阀 蒙乃尔合金阀等 非金属材料阀门 其阀体等零件由非金属材料制成的 如塑料阀 陶瓷阀 搪瓷阀 玻璃钢阀等 金属阀体衬里阀门 阀体外形为金属 内部凡与介质接触的主要
7、表面均为衬里如衬胶阀 衬塑料阀 衬陶瓷阀等 1 1 3阀门的分类 9 阀门通用分类法这种分类方法既按照原理 作用又按照结构划分 是目前国际 国内最常用的分类方法 一般分 闸阀 截止阀 节流阀 仪表阀 柱塞阀 隔膜阀 旋塞阀 球阀 蝶阀 止回阀 减压阀 安全阀 疏水阀 调节阀 排污阀等 调节阀 旋塞阀 井口装置 闸阀 球阀 阀门的基本参数 参数 公称通径 公称压力 压力 温度等级以及阀门适用介质 公称通径是指阀门与管道连接处通道的名义直径 用 DN 表示 3公称压力是指与阀门的机械强度有关的设计给定压力 它是阀门在基准温度下允许 阀门选择步骤 1 根据介质特性 工作压力和温度 选择阀体材料 2
8、根据阀体材料 介质的工作压力和温度 确定阀体的公称压力级别 3 根据公称压力 介质特性和温度 选择密封面材料 使其最高使用温度不低于介质工作温度 4 根据管道的管径计算值 确定适用的阀件公称通径 一般情况下 阀件的公称通径采用管子直径值 5 根据阀件的用途和生产工艺条件的要求 选择阀件的驱动方式 6 根据管道的连接方法和阀件公称通径 选择阀件的连接形式 7 根据阀件的公称压力 介质特性和工作温度以及公称通径等 选择阀件的类别 结构形式和型号 1 2常用类型阀门介绍 1 2 1球阀 1 主要用途球阀主要被用来作为管输系统中的隔断阀 既可用作站内设备的隔离阀 这是因为它们能够形成可以用通过双截断
9、泄放达到绝对密封 又可用作管道线路的隔断阀 这是因为球阀中的孔口能够和管径一样大 全通径球阀 指洞的直径和管道的直径相等 主要被用在清管系统中 管内检测器可通过全通径球阀进行管道内检测 此时管道中的压力损失相对于其它阀门来说是最小的 2 球阀外观特征 球阀阀体或者是圆柱形的 或者是球形的 3 球阀工作原理 球阀的关闭件是球形的 而且球内的洞也是圆形的 当球体中的洞和管道平行时 阀门打开 天然气从中流过 当球体旋转至洞和管道垂直时 阀门关闭 天然气不能流过 通常顺时针旋转球阀为关 此时球体旋转90度 球阀从全开位置转为全关位置 两片式球阀 FLOATINGBALL 顶装式球阀 全焊接式 三片式
10、BALLVALVESBODYCONSTRUCTION 浮动球 4 球阀构件 球阀结构 由阀体 球体 阀座 阀杆等构成 一般球阀有两个阀座 球体两边各一个 使用球杆旋转球体从而达到球阀在开关之间的转换 耳轴通常被用来保持球阀内球体位于阀体中央 没有耳轴结构的球阀就是通常所说的浮动球球阀 阀门外部 阀杆注脂口 阀体注脂口 排污口 丝堵 丝堵作用 当排污口不能正常工作时打开丝堵排压 阀门的开关操作 阀门操作左开右关 缓开慢关严禁冲击式操作阀门开关只允许一人操作 禁止使用加力杆和多人操作对时间长没操作的阀门 使用之前先注入清洗液 浸泡一段时间后操作阀门使用前先检查排污嘴是否关闭对于有旁通流程球阀打开前
11、需要平衡两端压力 一般球阀内漏的原因 阀门没有开关到位密封面受损密封面存在杂物 5 球阀结构的几种设计 全焊接阀体 埋地管线和大陆架管线最常使用的是全焊接球阀 球形是全焊接球阀典型的外形 球体和端盖之间没有任何螺栓 螺母作为连接 5 球阀结构的几种设计 两段式螺栓连接阀体 小球径球阀尤其是球径小于24英寸的球阀最普遍的类型就是两段式螺栓连接阀体 注意 球体和端盖之间是以球体左边的螺栓 螺母作为连接的 5 球阀结构的几种设计 三段式螺栓连接阀体 三段式螺栓连接阀体设计常用于制造业 注意阀体两边的螺栓和螺母保护着末端封闭部分 5 球阀结构的几种设计 顶装式阀体 顶装式阀体是一种较新的球阀类型 特点
12、是其中一半球体有可拆卸的阀盖 管线泄压后不需要拆卸阀门 只需要拆卸阀盖即可 这种设计方便了球阀或阀座的替换 5 球阀结构的几种设计 轨道式球阀 Orbit 顶装式单阀座强制密封提升阀杆自清洗功能零泄漏 6 球阀接头 球阀有多种外部接头 主要包括 球阀两边各有一个阀座密封接头 沿阀杆的阀杆密封接头 阀体泄压口或排污口 通常在阀体底部 阀体丝堵 通常在阀体顶部球阀可能设计有内部止回阀 该阀并不完全可靠 危险 阀门在带压情况下禁止拆卸阀门配件 如果此时从阀体上拆卸某项配件 管线压力将打飞该配件并象子弹一样飞出 丝堵 阀杆密封脂接口 阀座密封脂接口 阀腔排空口 7 不同通径的球阀 球阀一般具有较小尺寸
13、的通径或缩径 尺寸小于管线通径 以节约成本 仔细阅读阀体标识牌以识别球阀简化端的类型 如果阀门通径小于球阀末端连接尺寸 那该球阀就具有缩径 例如 10 x8 x10 表示球阀末端连接尺寸是10 球体的镗孔直径是8 埋地球阀 球阀的密封座是可以横向移动 依靠弹弹簧使密封圈与球体紧密密封 即使在阀体内压力较低甚至没有压力的情况下 依然能依靠弹簧使密封圈与球体紧密密封 有些球阀使用的O 形圈密封结构而不是弹簧密封结构 碟式弹簧结构 如图为弹簧螺旋圈弹簧结构 即在阀座密封圈或波浪式弹性槽四周 每隔一段距离设置一个弹簧 球阀的注脂系统 阀座密封圈前后的表面特殊形状设计使得管线压力得以均匀的分布在密封圈上
14、 阀腔与管线的压差越大 密封效果越好 阀体的外部安装有注脂接头 即每个密封圈至少配备一个密封接头 如图所示 较大的球阀 每个阀座可能配备两具密封接头 一些大尺径的球阀生产制造商甚至为每个阀座配备四个密封接头 1 2 2闸阀 1 主要用途 闸阀用于将管道 压缩机及流量计站分隔成不同部分 以便于保养或操作 闸阀的放置随着隔离的管线段的不同而不同 与管道的地理位置有关 平板闸阀常用于输气干线中 把管线系统分成若干单元 闸阀组成 闸板在阀杆的带动下 沿阀座密封面做升降运动而达到启闭目的的阀门 主要由阀体 阀盖或支架 阀杆 阀杆螺母 闸板 阀座 填料 密封材料 填料压盖及传动装置等组成 2 闸阀外观特征
15、 闸阀一般具有加长的阀体和长阀杆装置的特征 闸阀阀体可以是扁平的 也可以是圆的 3 闸阀工作原理 闸阀是通过闸板的垂直下行来关闭阀门 闸阀有两种类型 平板闸阀指它的关闭件是一块平板 上面有孔或者导管 这类阀有时也称为 直通 导管 闸阀 充当闸板的平板随阀杆上下移动 当闸板完全堵住阀上开口时 阀门被关断 当闸板上的开口和管线在一条直线上时 阀门完全打开 流体可以无阻碍流经阀门 楔形闸阀有一个楔形的关闭件 当楔形关闭件上升后 流体可以通过阀门 当楔形闸阀处于关闭位置时 楔形关闭件阻止管线中的流动 管线压力使闸板向下游阀座靠紧 即压力最低的一侧 尺寸较大的闸阀需要成百次的旋转手轮来开关闸阀 闸阀可以
16、是人工的 本地的或远程控制 这要根据其位置和工作的需要来确定 这类阀门设计简单 维护方便 4 闸阀可以通过法兰连接或直接焊到管线上 5 明杆闸阀 许多闸阀都有一个升杆设计 升杆的其中一部分为螺纹设计 通过涡轮机械装置的转动来升高或降低阀杆 阀杆与闸板相连接 6 暗杆闸阀 在暗杆闸阀的设计中 通过阀杆螺纹旋进金属闸板来控制闸板的移动 美国石油学会 API 规定使用在井口 尺寸较小 耐压较高的阀门通常也具有相同的特征 7 闸板移动 明杆闸阀通常出现的问题是易于发生阀杆泄漏 这是由于阀杆通过阀杆填函料时要经过的长距离移动 当阀杆上升时 其中一部分暴露并引起腐蚀和氢蚀 当阀杆下降时 它损害了填函料并侵蚀了密封面 8 闸阀的检查 闸阀主要由手轮 阀杆 阀盖 阀体组成 检查闸阀时 要检查阀杆暴露的金属面的腐蚀情况并采取有效的防腐措施 检查并寻找阀杆是否有泄漏的迹象 平板闸阀或直通闸阀 其结构是流体由平钢板的预留孔通过 将平钢板的预留孔移动至管线通径 则该阀就被打开了 平板闸阀 楔形闸阀结构 现在展示的是楔形闸阀 该阀适用于小管经 较低的压力管线中 楔形阀板是实心的 在降低实心楔形闸板进入楔形阀座的
