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石油化工生產裝置閥門分類選型原則

在管道系統中，調節閥是控制元件，其投資約占管道工程費用的30%～50%。閥門的主要功能為啟閉、節流、調節流量、隔離設備和管道系統、防止介質倒流、調節和排泄壓力等。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。

隨著石油化工工業的迅速發展，石油化工生產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，閥門一旦出現故障，輕者導致介質泄漏，既污染環境又造成經濟損失，重者導致裝置停工停產，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，又保證生產安全運行。選擇閥門是根據操作和安全及經濟的合理性，綜合平衡比較的經驗結果。在選擇閥門之前必須提出下述原始條件： 

　　一.石油化工生產裝置閥門分類選型原則物性 

　　(1) 物料狀態

　　a．氣體物料的物料狀態包括有關物性數據，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包括：有關物性數據，純組份或混合物是否含易揮發組份或溶解有氣體(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.石油化工生產裝置閥門分類選型原則操作狀態下的工作條件

　　(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，要考慮溫度和壓力綜合的影響。

　　c．操作的連續程度：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，應考慮是否安裝雙閥。

　　(2) 系統允許的壓力降

　　a．系統允許壓力降較小，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．需要調節流量，則應選擇調節性能較好，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的靈敏度有關)。

　　(3) 閥門所處的環境：在寒冷地區的室外，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。截止閥則既可調節流量又可切斷。蝶閥也可適于大流量的調節。

　　(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，針形閥可用于微量的細調；在較大流量范圍進行穩定(壓力、流量)的調節，則以節流閥為宜。

　　(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。應根據需要和所能提供的能源來選擇。

1 石油化工生產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定。正確合理的選擇閥門的材質可以獲得閥門*經濟的使用壽命和*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，還應確定流經閥門流體的流量及壓力等級等，利用現有的資料(如閥門產品目錄、閥門產品樣本等)選擇適當的閥門。

2 石油化工生產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 節流閥

節流閥除閥瓣以外與截止閥結構基本相同，其閥瓣是節流部件，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。節流閥外形尺寸小、重量輕、調節性能好，但調節精度不高。

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閥體時的阻力，因此通過該閥門所產生的壓力降很小，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，在設計時還應根據裝置全部情況予以考慮，以使所有的調節閥在裝置氣源中斷時動作即保證安全又協調。

　　對于一些特殊情況也可以考慮在氣源中斷時使調節閥保持原位。例如在高壓作業中，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。

　　經驗證明，由于有鹽沉積、嚴重結垢、腐蝕及其它原因可能發生故障的換熱器，在符合上述條件時，可使用雙閥。

　　 調節閥的旁通，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生故障或需長時間用旁通閥進行手動調節時，才可用雙閥(串聯安裝)。

　　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。在生產中閥1均關閉，閥2打開。當上一次生產完畢，準備下一次生產進料時，關閉閥2打開閥1。

　　在工業鍋爐(蒸發量≥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，高壓系統內部的旁路閥設單閥。

　　工藝系統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內催化劑的正常流化和安全生產的重要參數。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。如圖1：再生器頂部調節閥應選氣關式的。事故時，調節閥氣源中斷，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。

　　當壓縮機入口氣體壓力超過安全范圍，或發生突發性事故，氣源中斷，放火炬系統的控制閥自動打開。此閥門必須造氣關式的。

　　3、聚合釜的自動調節

　　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，可能有必要同時聯接拎熱兩種載熱體。見圖2：這時，加熱介質管線上的調節閥為氣開式的，冷卻介質管線上的調節閥為氣關式的。事故時，熱介質切斷，冷介質打開。

　　4、關于鍋爐供水調節閥氣開、氣閉型的選用。

　　關于供水調節閥氣開、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。

石油化工生產裝置閥門分類選型原則雙閥設置的規定 

石油化工生產裝置閥門分類選型原則雙閥的作用

　　在石油、化工生產中，所處理的工藝介質為易燃易爆有毒的生產裝置，高壓生產裝置，某些間歇生產裝置，在一定的生產條件下設置雙閥，以確保生產能夠安全、連續、穩定的運行。

通過以上分析可知，一般情況下，應**閘閥。要注意的是，在石油、化工及其它行業的管道系統，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、保證生產安全運行。