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用于石油和天然氣工業的閥門類型
來源:www.tadaoando.com作者:上海劍閥閥門有限公司日期:2019-04-17 07:40
了解石油和天然氣行業中使用的不同類型的閥門及其差異:API和ASME閘門,球形,檢查,球形和蝶形設計(手動或驅動,帶鍛造和鑄造車身)。簡而言之,v avves是用于管道應用的機械裝置,用于控制,調節和打開/關閉流體的流量和壓力。鍛造閥門用于小口徑或高壓管道應用,鑄造閥門用于2英寸以上的管道。 
什么是閥門?

石化行業使用的不同類型的閥門適用于以下任何應用:
石化閥門

  1.  通過管道啟動/停止流體(碳氫化合物,石油和天然氣,蒸汽,水,酸)的流動(例如:閘閥,球閥,蝶閥,刀閘閥或旋塞閥)
  2.  調節通過管道的流體流量(例如:截止閥)
  3. 控制  流體流量(控制閥)
  4. 改變  流動方向(例如三通球閥)
  5. 調節  過程的壓力(減壓閥)
  6. 保護  管道系統或設備(泵,電機,油箱)免受過壓(安全或壓力釋放)或背壓(止回閥)
  7. 過濾流經管道的碎屑,以保護可能被固體部件(y和籃式過濾器)損壞的設備

用于石油和天然氣行業的閥門

通過組裝多個機械部件來制造閥門,關鍵部件是車身(外殼),裝飾件(可更換的接液部件的組合),閥桿,發動機罩和動作機構(手動桿,齒輪或致動器)。

小孔徑(通常為2英寸)或需要高耐壓和耐溫的閥門采用鍛造鋼體制造; 直徑2英寸以上的商用閥門采用鑄造材料制成。

該閥門的市場價值每年約40十億美元在2018年,和各大廠商都設在美國,歐洲(意大利,德國,法國和西班牙),日本和中國。

閥門類型

石油和天然氣工業中使用的閥門以及管道應用可以通過多種方式進行分類:

閥門類型的閥門

  • 直線運動:閘門,球形,隔膜,夾緊和止回閥
  • 旋轉運動:蝶閥,球閥,塞子,偏心和旋啟式止回閥
  • QUARTER TURN:需要大約四分之一圈運動的裝置,桿的0到90°從完全靠近移動到完全打開位置,反之亦然。
油氣閥類型 直線運動閥 旋轉運動閥 四分之一轉閥
閘閥 X    
截止閥 X    
止回閥   X  
提升止回閥 X    
傾斜盤止回閥   X  
停止止回閥 X X  
球閥   X X
夾管閥 X    
蝶閥   X X
旋塞閥   X X
隔膜閥 X    
安全閥/泄壓閥 X    
 

由身體材料制成的閥門

  • CAST(主體通過鑄鋼獲得)。本文列出了閥門的主要鑄造材料。
  • FORGED(車身由鍛鋼制造)

本文介紹了鑄鋼與鍛造之間的區別。

按行動類型劃分的閥門

  • 手動:閥門通過杠桿,車輪和/或齒輪手動操作;
  • ACTUATED:閥門通過稱為執行器的機電設備進行操作,可以是電動,氣動,液壓和油氣

閥門設計

  • GATE VALVE:此類型在管道和管道應用中使用最多。閘閥是用于打開和關閉流體流動的截止閥(截止閥)。閘閥不能用于節流應用,即調節流體的流量(在這種情況下應使用球閥或球閥)。因此,閘閥可以完全打開或關閉(通過手動輪,齒輪或電動,氣動和液壓執行器)
  • GLOBE VALVE:這種類型的閥用于節流(調節)流體流量。截止閥也可以關閉流量,但對于此功能,閘閥是首選。截止閥在管道中產生壓降,因為流體必須通過非線性通道。
  • 檢查閥:這種類型的閥門用于避免管道系統或管道中的回流,這可能會損壞下游設備,如泵,壓縮機等。當流體有足夠的壓力時,它會打開閥門; 當它在設計壓力下返回(反向流動)時,它關閉閥門 - 防止不需要的流動。
  • 球閥: 球閥是用于關閉應用程序四分之一圈閥門。閥門通過內置球打開和關閉流體流動,球體在閥體內部旋轉。球閥是開關應用的行業標準,并且比用于類似目的的閘閥更輕且更緊湊。兩個主要設計是浮動和耳軸(側面或頂部入口)
  • 蝶閥:這是一種多功能,經濟實惠的閥門,用于調節或打開/關閉流體流量。蝶閥可采用同心或偏心設計(雙/三),結構緊湊,與球閥相比,由于其結構簡單,成本更低,因此越來越具有競爭力。
  • 夾緊閥:這是一種直線運動閥,可用于處理固體材料,漿液和稠密流體的管道應用中的節流和關閉應用。夾管閥具有夾管以調節流量。
  • 插頭閥:旋塞閥被歸類為用于關閉應用的四分之一轉閥。羅馬人引進了第一個旋塞閥來控制輸水管道。
  • 安全閥:安全閥用于保護管道裝置免受可能威脅人類生命或其他資產的危險超壓?;旧?,安全閥在超過設定值時釋放壓力。
  • 控制閥:這些是自動化復雜石化過程的閥門。
  • Y型過濾器:雖然閥門不合適,Y型過濾器具有過濾碎屑和保護下游設備的重要功能,否則可能會損壞 

閥門尺寸

為了確保不同制造商的閥門可以互換,關鍵類型閥門的面對面尺寸(即閥門入口和出口之間的毫米或英寸距離)已通過ASME B16.10規范標準化。


指導-ON-閥門類型選擇

ASME B16.34:閥門合規性

ASME閥門標準B16.34是全球公認的標準,用于設計,制造和測試石油和天然氣行業中使用的閥門。ASME B16.34也在更一般的ASME規范ASME B31.1 “Power Piping Design”中提到。

早在1988年,該標準的范圍被修改為包括螺紋端閥和焊接端閥以及法蘭端閥。

滿足以下條件時,閥門符合ASME B16.34:

  • 閥體和殼體材料符合ASME和ASTM材料化學和強度標準
  • 對殼體和殼體材料進行熱處理,以確保適當的晶粒結構,耐腐蝕性和硬度。
  • 閥體和其他含壓部件的壁厚符合ASME B16.34規定的每種壓力等級的最小值。
  • NPT和SW端連接符合ASME B1.20.1或ASME B16.11。
  • 莖是內部裝載和防爆的。
  • 所有螺栓均為ASTM等級,最大應力由B16.34控制。
  • 每個閥門在1.5倍額定壓力下進行殼體測試,持續時間為特定測試時間。
  • 在特定的測試持續時間內,對每個閥門進行兩個方向的閥座泄漏測試。
  • 每個閥門都使用結構材料,操作限制和制造商名稱永久標記。

控制閥

控制閥用于石油和天然氣工業中,以根據由控制器管理的信號調節管道或過程中的流體的流速(以及相關的過程參數,如壓力,溫度和水平)。流量控制閥在復雜石化過程中的作用是關鍵,因為過程中涉及的多個回路應保持嚴格和動態控制,以確保整個過程按預期工作并產生所需的輸出在數量,質量和時間方面。 

由于大多數行業的過程自動化日益增長,流量控制閥的應用在過去幾年中不斷增加。

這些類型的閥門通過簡化對過程變化的響應并為人員和設備提供更高的安全性,用于灌溉系統,水處理廠,石油和天然氣廠,發電,防火系統,食品加工行業。

用于石油和天然氣工業的流量控制閥可以具有球形,蝶形或球形,并且可以具有多種材料等級和尺寸。最常用的執行器類型是氣動執行器,因為與其他類型的執行器相比,它涉及較少的輔助設備(如電纜,開關設備)。

閥門的打開和關閉及其調節是通過電子控制器,定位器和閥門的執行器(可以是電動,氣動或液壓)的組合效果來完成的。

執行器響應關鍵過程參數的變化(例如壓力,液位,溫度和流量的變化)打開和關閉控制閥。

通過這樣的動作,工藝參數保持在所需的目標范圍內,以確保整個過程按預期工作并產生所需數量和質量的最終產品。

流量控制閥組件

控制閥的主要組成部分是:

  • 所述閥 主體:其中調制元件被包含并操作
  • 所述定位器:這是元件來控制閥的開度,并安裝在閥的主體
  • 所述致動器:是用于移動所述閥的調制元件,該裝置例如,球(球閥),該盤(蝶形)或干(截止閥)
  • 該控制器

流量控制閥

流量控制閥執行器

執行器的選擇基于桿的所需推力和閥的運動。

工程師必須確定圖表或活塞執行器是否是最合適的類型。致動器是用于將流量控制元件移動和定位在閥體內的主要能量源。

有多種類型可供選擇,包括氣動,電動,液壓,電動液壓和手動。氣動執行器是最廣泛用于節流應用的。

一個多世紀以來,它被認為是自動控制的標準,有三種類型的氣動執行器可供選擇:活塞,彈簧和隔膜,以及旋轉葉片。前兩個可適用于旋轉閥或滑閥桿; 后者僅用于旋轉閥。

流量控制閥配件

通常情況下,定位器傳感器,增壓器,電磁閥,限位開關,手輪和行程限位器,緩沖器,調節器,傳輸線等附件的選擇基于工程規范。

成本是材料選擇的主要因素。

不僅是每磅美元的材料成本,而且制造和檢查的成本也導致了閥門的未安裝成本。安裝成本不僅包括安裝成本,還包括因安裝不當造成的任何損壞的成本以及檢查成本。

后者包括諸如材料化學分析,射線照相和鑄件和焊縫的表面檢查,以及檢查所安裝的閥門是否正確以及它是否正確定向。

選擇合適的或最佳的控制閥類型取決于管道系統的特定研究及其流體的狀況,但控制閥的尺寸應使壓力通過它而不是管道的壓力下降是控制流量的那個。

所有閥門,包括蒸汽控制閥,均設計為滿足允許的內部泄漏標準(FCI / ANSI)。泄漏次數越多,允許的內部泄漏率越低。

I級閥門具有最高的內部泄漏率,通常成本最低; 而VI級閥門將具有最低的允許內部泄漏率。必須規定蒸汽閥的泄漏率不低于IV級。IV級蒸汽控制閥將保持較長的使用壽命。

流量控制閥類型

根據閥桿運動,控制閥可分為兩種主要類型:

  • 直線運動/往復運動:球形(直線,角度,3向),隔膜和夾緊控制閥
  • 旋轉閥桿:球閥,蝶閥和插頭控制閥類型

截止閥可以是單座或雙座。

往復式和旋轉式控制閥

控制閥選擇

工藝工程師必須考慮許多因素來選擇正確的控制閥??紤]選擇的一般標準總結如下:

  • 控制類型; 控制程度; 關閉的程度。
  • 設計溫度; 設計壓力; 允許的壓降。
  • 流體腐蝕性; 流體侵蝕特性; 其他特性,如結垢或焦化。
  • 固有特性,如閥門Cv:泄漏危險程度; 保溫或保冷; 成本。

由于設計標準是已知的,過程工程師可以著手選擇正確類型的控制閥和相關設備,以及閥門本身的材料。

下一步是創建詳細規范(通常由專業管道工程師起草)并創建描述供應商閥門的采購規范。

規范應至少包含:控制閥類型的描述(旋轉,滑動); 孔徑和額定壓力; 最終連接; 身體關節類型; 車身部件,閥內件,墊圈和螺栓連接的材料規范; 定位器和控制器要求; 閥門類型的工業設計標準的參考。

通常,計算機化系統可幫助工程師根據工藝參數確定最合適的控制閥及其功能。

控制閥安裝

  • 始終將排放蒸汽管道管道至少擴展一個管道直徑。將排放管道擴展至少兩個或三個管道直徑并不罕見。應該注意的是,管道的膨脹會降低閥門的出口速度,從而延長閥門的使用壽命。閥門制造商將在控制閥后提供合適的管道尺寸。使管道尺寸與傳熱入口連接相匹配。
  • 在任何傳熱的入口連接之前,蒸汽控制閥之后的距離應至少為10個管道直徑。在減壓應用中,在改變流動方向之前必須留下至少20個水平管道直徑。
  • 控制閥必須始終安裝在水平蒸汽管路中,不得垂直安裝。
  • 在假定的高流量操作條件下,在低流量操作條件下正確選擇閥門更為重要。
  • 必須在控制閥安裝中使用旁通閥。如果閥門故障或維護反應,預防和預測,旁通閥用于允許工業設施的人員在沒有控制閥的情況下操作該過程。
  • 在蒸汽控制閥之前和之后安裝壓力表可實現線路診斷。正確安裝的重要性不容小覷。在許多情況下,麻煩的啟動源可以追溯到未正確安裝的控制閥。強烈建議至少使用具有儀表背景的人員來監督控制閥的安裝和設置。

如何訂購閥門

石油和天然氣行業使用的閥門制造商需要知道以下信息才能提供合適的設備:

  • 閥門類型
  • NPS或DN的孔徑
  • 閥門壓力等級(等級范圍從150#到4500#)
  • 規范(示例API 6D,API 600,API 602等)
  • 車身和裝飾材料(至少)
  • 所需的端部連接(法蘭,螺紋,對接焊,凸耳等)
  • 管道中的流體(>油,氣,水,蒸汽,固體)
  • 工作溫度和壓力
  • 數量
  • 交貨時間
  • 原產地限制(允許或不允許中國和印度的原產地)

示例如何訂購油和氣門,全球,檢查閥門

每個制造商都有自己的閥門訂購表,用于映射用戶必須考慮的閥門配置參數:

GS  - F - 6“/  150  -  316  -  B.

  1 2 3 4 5

1.閥門類型 2.結束類型 3.尺寸/等級 4.身體材料 5.選項
C:止回閥
CL:提升止回閥
CS:檢查壓力密封閥
CW:旋轉止回閥
G:閘閥
GG:鍛造閘閥
GL:輕型閘閥(API 603)
GS:閘閥壓力密封閥
O:截止閥
OB :Globe Bellowed密封閥
OS:截壓閥
Y:Y型過濾器
F:法蘭端
T:螺紋端
W:對接焊端
S:套筒焊端
尺寸:NPS 1/2 - 80“

 

ANSI標準:
150:150 LB Class 
300:300 LB Class 
600:600 LB Class 
1500:1500 LB Class

DIN標準:

PN16 
PN25 
PN40

JIS標準:

10K:JIS 10K 
20K:JIS 20K

GG:鍛造閘閥
316:鑄造SS CF8M 
304:鑄造SS CF8 
F316:鍛件SS F316 
F304:鍛件SS F304 
WCB:鋼WCB 
LCB:鋼LCB 
HB:哈氏合金B 
IN:Inconel
B:旁路
G:齒輪操作員
D:排水管

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