阀门结构与原理 2

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1、阀门基础 黄德文 2013年4月22日,阀门概述,阀门用途 控制流体流动方向 控制介质流量大小 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,阀门的分类,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、球阀、蝶阀、止回阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、减压阀、安全阀、疏水阀、调节阀、排污阀等。,常用类型阀门介绍,球阀 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泄放达到

2、绝对密封；又可用作管道线路的隔断阀，这是因为球阀中的流道口能够和管径保持一致。全通径球阀（指流量口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。,球阀工作原理,球阀的关闭件是球形的，而且球内流道孔也是圆形的，当球体中的流道口和管道平行时，阀门打开，天然气等介质从中流过。当球体旋转至流道口和管道垂直时，阀门关闭，天然气等介质不能流过。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。,固定球 阀门口径可以做的很大 双阀杆结构 阀座抱阀球密封 低扭矩 驱动成本低 容易操作 浮动球 阀门口

3、径有限制 单阀杆 阀球靠紧阀座密封,球阀按结构分类,固定球阀构件,1、阀体 2、球体（阀球） 3、阀座（座圈+密封） 4、密封件（O型圈、石墨环、缠绕垫） 5、阀杆（上、下） 6、排气阀 7、注脂阀 8、排污阀,内部构件,固定球阀密封原理,阀门关闭时，利用介 质自身的压力推动阀 座向球体紧贴，达到 密封效果。压力越 大，密封效果越好。 最低气密封压力： 0.8MPa 口径范围：DN50 压力范围： 150LB2500LB,浮动球阀构件（防喷、防火设计）,1、阀体 2、球体 3、阀杆 4、阀座 5、密封件,浮动球阀构件,浮动球阀密封原理,阀门关闭时，利用介质自 身压力推动球体向阀座紧 贴，达到密

4、封效果。最低 气密封测试压力：0.8MPa 口径范围：DN15DN150 压力范围：150LB300LB,球阀常见的几种材质配置,阀体：WCB(铸造碳钢）；CF8、CF8M（铸造不锈钢） A105(锻造碳钢）；304316（锻造不锈钢） 球体：A105+（STLCr）、304、316 阀座：1、浮动球：PTFE(聚四氟乙烯）、尼龙（NYLON) PEEK（聚醚醚酮）； 2、固定球：A105+(STLCr）+PTFENYLONPEEK 阀杆：304、316 密封件：1、O型圈：VITON（氟橡胶） 2、垫片：石墨、316+石墨（金属缠绕垫） 阀杆密封填料：石墨、PTFE,球阀结构的几种设计, 全

5、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。,球阀结构的几种设计, 分段段式螺栓连接阀体：分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。,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。,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 阀座双重密封 零泄漏,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

6、布在密封圈上. 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注嘴。,球阀的注脂系统.,球阀密封前提是必须保证球体与阀座的贴合，在出厂时位置已调试好，在开关过程中当发现已经到限定位置时不宜用死劲再扳，以免损坏限位螺栓，导致球体密封面位置不准确，失去密封效果,闸阀,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平板，上面有导流孔（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。当闸板完全堵住流道口时，阀门被关断。当闸板上的导流孔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

7、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。 （开启后闸板与阀座脱离，可达到自清洗功能，但同时也容易导致密封面收到介质冲刷）,闸阀的几种分类 按阀杆的螺纹位置划分,(1)明杆闸阀： 许多闸阀都有一个提升杆设计。提升杆的其中一部分为螺纹设计，通过驱动轴承机械装置的转动来升高或降低阀杆，阀杆与闸板相连接。,（2）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。,（3）平板闸阀,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

8、平钢板的预留孔移动至管线通径，则该阀就被打开了 密封原理：与固定球阀密封相同，利用介质本身的压力推动阀座向闸板紧贴，达到密封效果 平板闸板一般用在长输管线，需要日常维护， 可进行管道清扫。 由于是平板密封，关闭阀门时并不是扳的越紧密封就越好。到达限定位置就无须再继续用力旋转阀杆,平板闸阀构件,1、阀体 2、闸板 3、阀座（座圈+阀座） 4、阀杆 5、密封件,（4）楔形闸阀结构,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过程中，流量得到了控制。,楔式闸阀构件及密封原理,1、阀体 2、闸板 3、阀座（焊接式） 4、阀杆 5、密封件 6、楔式闸阀

9、通过闸 板向下运动达到密 封效果，向下压的 越紧密封效果会越 好。,闸阀常见的材质配置,阀体：WCB、CF8、CF8M 闸板：楔式WCB/CF8/CF8M+STL；平板A105+ENP、316 阀座：楔式WCB/CF8/CF8M+STL；平板A105+(STLCr）+PTFENYLONPEEK 阀杆：316,316+HCr 密封件：石墨、PTFE、316+石墨（金属缠绕垫） O型圈（平板）:VITON,截止阀,截止是通过阀芯板的垂直下行来关闭阀门。截止阀有两种类型：平面截止阀和锥形截止阀（指的是阀芯形状）,平面截止阀,常用于小口径低磅级阀门 结构与构件与楔式闸阀几乎相同,锥形截止阀,可用于大口

10、径高磅级阀门 结构与构件与楔式闸阀几乎相同 但阀芯常用的材质为316,止回阀,通常处于常开状态，防止介质倒流 利用介质本身的压力推动阀芯向阀座紧贴，达到密封效果 分为蝶式对夹止回阀，旋启式止回阀 由阀体、阀座、阀瓣、弹簧组成,常用阀门必须测试的压力项目,1、球阀 壳体强度测试、高压阀座密封测试、低压气密封测试 2、闸阀 阀杆倒密封测试、壳体强度测试、高压阀座密封测试、低压气密 封测试 3、截止阀 阀杆倒密封测试、壳体强度测试、高压阀座密封测试、低压气密 封测试 4、止回阀 壳体强度测试、高压阀座密封测试 5、参照标准：API 6DAPI598。通常为壳体强度压力不低于公称压力的1.5倍，高压密

11、封压力不低于公称压力的1.1倍。,采购阀门需要提供的几个参数,1、介质； 2、使用压力 3、使用温度； 4、法兰连接标准； 5、结构长度标准； 6、操作方式 7、开关时间（紧急关断阀SDV,紧急放空阀 BDV,快速切换阀KV） 8、流量系数（仪表阀需要）,阀门问题与预防,1、存放不当 2、安装不当 3、焊接不当 4、使用不当 5、腐蚀 6、材料的选择不当 9、传动机构问题,阀门常见的问题,操作困难或无法操作阀门 内漏 阀座泄漏、座圈泄露 壳体外漏 壳体外漏、阀杆外漏,阀门是输油气管道的重要组成部分，关键部位的阀门失效会导致生产操作的困难、增加事故几率,在站场建设期间，存在于管道中尺寸较大的固体

12、颗粒或其它异物（焊条、石块）对密封面会造成极大的损伤。甚至出现阀门卡死的情况。,管道中的杂质的存在使阀座和阀球之间的软（硬）密封经常被气流或颗粒冲刷，造成阀门产生泄漏。如何保护阀座和阀球的密封问题，是目前管道阀门维护的重点问题。,常见缺陷,阀门的保养与维护 -标准要求,美国机械工程师协会（ASME）对气体输送管线的指导-1992 192.745 联邦标准输送系统的阀门维修：每个应急的输气管线阀门必须在不超过间隔15个月时间里进行检验和部分操作，并且每年至少一次。 美国机械工程师协会（ASME）对分输管线系统的指导-1992 192.747 联邦标准输送系统的阀门维修：每个用于安全运行的分输系统

13、阀门必须在不超过间隔15个月时间里进行检验，并且每年至少一次。 石油天然气行业标准SY/T6470-2000： 维护分为日常维护和定期维护,阀门的保养与维护 -实际要求,有效定期的阀门维护和保养，可以： 1）及时排除阀门存在的问题 2）延长阀门的使用寿命 3）避免或减少因阀门出现的安全事故 4）最大的发挥在生产中的作用,阀门维护,维护前提条件 管道阀门的各类故障会给运行带来极大的不安全因素，因此这种现象必须以在线阀门维护来消除。维护应该具备以下条件： （1） 维护阀门前尽所能掌握有关管线及其特征的资料，并且查找出阀门的具体症状。 （2）获得必要的许可。 在开始对任何带压阀门进行作业时，需要从合

14、适的权威部门获得必需的危险作业许可证。获得安全工作许可证是处理任何阀门维护方面的问题和其他现场问题的先决条件，许可证是指完成具体工作的正式批准。 切断管路的授权 当要关掉阀门时需要获得授权。 开阀门许可： 需要获得打开已正常关闭的阀门的许可。,阀门的维护,新阀门的预防性维护 1） 在项目设计阶段正确的阀门选择十分重要，在阀门技术书中必须要对材料、附件、测试标准等明确要求 2） 明确密封脂接头、内部单向阀、阀门放空/排污接头的大小和类型 3） 在阀门的出厂、运输、现场安装时对阀门应作充分的保护 4） 在阀门投运前应该对阀门进行维护保养： 在施工过程中阀门每一次活动后 水压实验结束后 调试结束后

15、投产一年内每季度维护一次，投产后第二年每半年维护一次，投产两年后每年维护一次,阀门投产前维护保养,1）目测检验 所有运输包装符合技术规格书要求； 连接口有防污物和潮气的木盖； 焊接端和法兰端带有防腐保护层; 阀门内的缝隙有粘贴带； 外观检测无明显损伤，如砂眼、气孔。 2）吊装监督 使用作了记号的吊环； 用链条吊装时，对外涂层采取保护措施； 当阀门带支架和传动机构时，将吊绳固定在阀门吊环上，而不是传动机构上； 吊绳和吊装链条不能碰到伸到高处的管子或将管子作为 支撑。 3）阀门法兰安装或焊接时的养护作业 确认阀门处于阀门厂家要求的位置； 根据不同品牌和规格的阀门需要，注入相应滑润脂，保护好阀体及密

16、封管路； 擦拭阀门内部，涂抹保护油脂；,加固阀门端口； 对所有螺纹进行防锈处理； 确认所有阀杆、注脂口接头没有任何涂料; 安装阀门。 4） 阀门水压测试时的监测和对密封系统的保护 在水压测试前清扫管道时，确定阀门在全“开”状态； 在管道注满水后，确定球阀半开在10-45; 在管道有压力时，检查所有接头是否泄漏； 测压结束后实施排污作业，清除阀体的压力和杂质； 阀门回复全“开”状态； 添加滑润脂； 现场人员应正确操作阀门； 试压时间符合技术要求。 检查阀门的密封性 对所有球阀实施全开操作 再次排污后，关闭排污嘴 再次补充滑润脂，做好试运行准备,日常在线阀门维护,在线阀门可以维修且泄漏可以密封，管线阀门泄漏问题能够经济、快速、容易地消除掉。通过采取安全预防措施并遵循这些被证明可行的步骤，突发喷射事故可从源头上得到遏制。一次一个阀门，有效的阀门养护使产品将长时间保证密封，从而将阀门的维修寿命延长数月甚至数年。,