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,、調節(jié)流量,、隔離設備和管道系統(tǒng)、防止介質倒流、調節(jié)和排泄壓力等,。閥門也是管路中*復雜的元件,，它一般由多個零部件裝配而成，技術含量高,。

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，輕者導致介質泄漏,，既污染環(huán)境又造成經(jīng)濟損失,，重者導致裝置停工停產(chǎn)，甚至造成惡性事故,。因而,，在管道設計中，科學合理地選擇閥門既能降低裝置的建設費用,，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,，是否有易凝結的成份。

　　b．液體物料的物料狀態(tài)包括：有關物性數(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；包括腐蝕性,、毒性,、對閥門結構材料的溶解性，是否易燃易爆等性能,。這些性能有時不只影響材質,，還會引起結構上的特殊要求，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,，還需結合開停工或再生時的工作條件,。

　　a．泵出口閥應考慮泵的最大關閉壓力等。

　　b．當系統(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，開關較頻繁的系統(tǒng),，應考慮是否安裝雙閥,。

　　(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節(jié)時,，則應選用壓力降較小的閥型如閘閥,、直通的球閥等。

　　b．需要調節(jié)流量,，則應選擇調節(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節(jié)的靈敏度有關)。

　　(3) 閥門所處的環(huán)境：在寒冷地區(qū)的室外,，特別是對化學物料,，閥體材質一般不可用鑄鐵而應選用鑄鋼(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,。截止閥則既可調節(jié)流量又可切斷,。蝶閥也可適于大流量的調節(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,，使切換準確無誤,，并能減少所占空間。

　　(3) 調控：截止閥,、柱塞閥可滿足一般的流量調節(jié),，針形閥可用于微量的細調；在較大流量范圍進行穩(wěn)定(壓力、流量)的調節(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計時已帶有電機,。在防爆區(qū)內要采用相應等級的防爆電機。

　　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 明確閥門在設備或裝置中的用途

確定閥門的工作條件：適用介質的性質、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,，設計人員應首先掌握每種閥門的結構特點和性能;

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 閥門材質的選擇

選擇閥門的殼體,、內件和密封面的材質,，除了考慮工作介質的物理性能(溫度、壓力)和化學性能(腐蝕性)外,，還應掌握介質的清潔程度(有無固體顆粒),，除此之外，還要參照國家和使用部門的有關規(guī)定,。正確合理的選擇閥門的材質可以獲得閥門*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?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,，具有一定的調節(jié)性能,，是*常用的截斷閥門之一。缺點是尺寸大,、結構較截止閥復雜,，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。按閘板的結構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,，其調節(jié)性能好,，密封性能差，結構簡單,，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,，球體隨閥桿轉動以實現(xiàn)啟閉的閥門。球閥的結構簡單,，開關迅速,，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構基本相同,，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,、調節(jié)性能好，但調節(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,，塞體隨閥桿轉動，以實現(xiàn)啟閉的閥門,。旋塞閥結構簡單,、開關迅速、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,，三通式和四通式旋塞閥用于改變介質方向或進行介質分流,。

2.6 蝶閥

蝶閥是蝶板在閥體內繞固定軸旋轉90°即可完成啟閉作用。蝶閥體積小,、重量輕,、結構簡單，只由少數(shù)幾個零件組成,。而且只需旋轉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,。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,，流體從進口側流向出口側。當進口側壓力低于出口側時,，閥瓣在流體壓差,、本身重力等因素作用下，自動關閉,，以防止流體倒流,。按結構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,，閥體內襯有橡膠，由于介質不進入閥蓋內腔,，因此閥桿無需填料箱,。隔膜閥結構簡單、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,，在設計時還應根據(jù)裝置全部情況予以考慮,，以使所有的調節(jié)閥在裝置氣源中斷時動作即保證安全又協(xié)調。

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

　在裝置運行中需要切斷清掃或檢修的設備要設雙閥,。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,，除預計需要經(jīng)常清掃或檢修的設備外，其他設備不需安裝雙閥,。當使用單閥把設備從操作中隔開時，應在閥與設備之間設一放凈閥,。當使用雙閥時,，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安裝雙閥,。對側線泵,、中間冷卻泵等非主要泵，不論溫度,，壓力的高低都不設雙閥,。

　　經(jīng)驗證明，由于有鹽沉積,、嚴重結垢,、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,。

　　 調節(jié)閥的旁通，不用雙閥,。  只有估計有嚴重腐蝕或結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采用雙閥,。

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

　　在工業(yè)鍋爐(蒸發(fā)量≥1t/h,，或工作壓力≥0.7MPa)的排污管上一般應設置雙閥，如圖1—2所示,。鍋爐采用間斷排污時,，每叫、時開關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,，因此設置雙閥以保證鍋爐能長期正常運行,。

　　在高壓管道設計中，必須設置閥門時,，無論其管徑大小,，一般均需設置雙閥，以防止介質泄漏,；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,，其手輪方向和標高應符合操作與檢修的要求,。角式閥或底進側出或側進底出，應注意安裝方向,。其安裝方法如圖1－3所示,。但應注意，高壓系統(tǒng)內部的旁路閥設單閥,。

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

　　取樣閥開關比較頻繁,，容易損壞,，因此取樣管上一般裝設兩個閥。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，應加雙閥,。

　　危險性物料放凈時,，要設雙閥。 

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,、反應器一再生器差壓控制

　　反應器與再生器的差壓是反應一再生系統(tǒng)內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，應使再生器壓力等于或稍低于反應器壓力,。如果再生器壓力高于反應器壓力,，就有可能使空氣進入反應器而發(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，還應裝一套自動保護系統(tǒng),。如圖1：再生器頂部調節(jié)閥應選氣關式的,。事故時，調節(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,。此閥門必須造氣關式的。

　　3,、聚合釜的自動調節(jié)

　　有不少聚合釜反應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，加熱介質管線上的調節(jié)閥為氣開式的,，冷卻介質管線上的調節(jié)閥為氣關式的,。事故時，熱介質切斷,，冷介質打開,。

　　4、關于鍋爐供水調節(jié)閥氣開,、氣閉型的選用,。

　　關于供水調節(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式為宜。

石油化工生產(chǎn)裝置閥門分類選型原則雙閥設置的規(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**閘閥。要注意的是,，在石油,、化工及其它行業(yè)的管道系統(tǒng)，閥門應用,、操作頻率和服務千變萬化,，要控制或杜絕低微的泄漏，*重要,、*關鍵的設備是閥門,。合理的選擇閥門能夠降低裝置的建設費用、保證生產(chǎn)安全運行,。