阀门的基础知识Word格式.docx
《阀门的基础知识Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阀门的基础知识Word格式.docx（62页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
借助手动、电动、液动、气动来操纵动作的阀门。
如闸阀，截止阀、节流阀、蝶阀、球阀、旋塞阀等。
一、本节主要描述了用于隔离管线段的阀门。
用于隔离管线段中的阀门一般是常开/常关的。
管道系统中应用的阀门有三种类型：
闸阀、柱塞阀、球阀。
1．起隔离和隔断功能的阀门
∙闸阀用于将管道、压缩器及流量计站分隔成不同部分，以便于保养或操作。
∙旋塞阀用于隔离或转移进入站内设备的流体流动。
在这种应用中，要求旋塞阀密封性非常好。
∙球阀既可用作站内设备的隔离阀又可用作管道的隔断阀。
∙隔断-泄流两者是保证阀门完全密封的重要设计特征。
2．其它特殊用途的阀门
∙单向阀是指只能向一个方向流动的阀。
天然气只能从一个方向流过阀门。
单向阀没有外部的阀杆或执行机构，它通过天然气在流动方向上的压力来打开阀门。
∙单向阀的主要作用是阻止回流。
∙堵塞阀门装置是安装在需要维护的管道上的临时旁通系统。
它们可以在不关闭管道流动的情况下安置。
二、下面我们将详细介绍每种阀门的物理特征、这些阀门的特殊应用及它们的工作环境。
目标：
⑴认识闸阀的关闭件、工作原理和应用。
⑵认识柱塞阀的关闭件、工作原理和应用。
⑶认识球阀的关闭件、工作原理和应用。
1．闸阀的关闭件、工作原理和应用
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。
当楔子上升后，流体可以通过阀门。
当楔形闸阀处于关闭位置时，楔子阻止管线中的流动。
闸阀可以是人工的、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。
平板闸阀常用于输气干线中，把管线系统分成若干单元。
楔形闸阀在天然气输气管线中很少应用。
闸阀的的应用：
闸阀通常用作输气干线及主河流交叉口的两边。
位于河流交叉口的上游阀是一个远程控制的电动闸阀。
下游阀门的类型根据下面的环境而定：
⑴如果有电能供应，可以使用另外一个遥控的电动闸阀；
⑵如果没有电能供应，那么使用人工操作的闸阀来保持隔离，同时安装一个单向阀以限制回流，直到闸阀关闭为止。
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。
用于隔离目的的闸阀之间的间距由管线通过地区的管理部门来规定。
一般地，污染严重的地区或对环境很敏感的地区需要的截流阀的数量较多。
这时，一旦发生天然气输送管线破裂的情况，通过关闭破裂处上下游最近的隔断阀可以尽量减少天然气的泄漏量。
同时，还必须保证安装在这些地区的远程控制阀有电能供应。
2．柱塞阀的关闭件、工作原理及应用
柱塞阀是一种通过柱塞垂直于管壁的旋转运动来达到开关目的的阀门。
在柱塞中有一个孔从中通过，在打开状态下，孔与管线在一条直线上，天然气可以从中间通过。
与在闸阀中提高或降低闸板需要较长时间相比，柱塞阀通过旋转90度就能快速打开或关闭阀门。
当柱塞旋转90度时，柱塞上的孔或流动通道与管线中流体流动方向垂直，这时管线流动被隔断。
该类阀门的优点是其通过90度的旋转就能完全打开或关闭。
柱塞上孔的半径比管径要小。
柱塞阀的应用：
⑴柱塞阀被用于需要经常对阀门进行开关操作的地方。
阀门密封剂可以泵入柱塞和阀体之间，形成不起泡密封。
⑵柱塞阀用于压缩机中和测量计站中的设备隔离。
在这种应用中柱塞阀必须能达到完全的密闭。
该阀门必须定期使用双重隔断-泄流方法对其密封性进行检查以确定其是否绝对密封。
柱塞阀不能用作管道隔离阀门，这是因为柱塞的洞比管径要小。
这种限制将在输气管道内产生压降，而且管内检测工具将不能通过该点。
柱塞阀在流量计上游不远的地方使用，因为多余的润滑剂将产生测量误差和使流量计发生故障。
3．球阀的关闭件、工作原理及其应用
球阀在设计上与柱塞阀相似，不过它的关闭件是球形的，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。
可以用管道内部检测工具对满孔球阀（指洞的直径和管道的直径相等）进行检测，此时管道中的压力损失相对于其它阀门来说是最小的。
球阀的应用：
球阀和柱塞阀可被用作站内隔离阀门，这是因为它们能够形成可以用通过双重隔断-泄流程序进行检测的绝对密封。
球阀还可用于输气管线隔离，这是因为球阀中的孔口能够和管径一样大。
4．特殊用途的阀门
除隔离和隔断阀之外，还有一些与这些阀门功能类似的开/关阀，但多用于特殊用途。
单向阀保证天然气在管道中沿单一的方向从上游向下游流动，而且不发生回流。
临时插入装置可用于旁通需要维护和更换的管线长度。
三、阀门还有以下几种分类的方法
1．按照驱动方式，根据不同的驱动方式可分：
⑴．自动阀：
自动阀不需外力驱动，依靠介质自身的能量驱动阀门。
如安全阀、减压阀、疏水阀、止回阀等。
⑵．动力驱动阀：
动力驱动阀可以利用各种动力源进行驱动。
Ø
电动阀借助电力驱动的阀门。
气动阀借助压缩空气驱动的阀门。
液动阀借助油等液体压力驱动的阀门。
此外，还有以上几种驱动方式的组合，如气-液动阀、电-液动阀等。
⑶．手动阀：
手动阀借助手轮、手柄、杠杆、链轮，由人力来操纵阀门动作。
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。
2．阀门按照用途和作甩分类
⑴．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。
⑵．止回阀：
用来防止管道中的介质倒流。
如止回阀（底阀）。
⑶．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。
⑷．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。
⑸．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。
⑹．其他特殊用途的阀门：
如疏水阀、放空阀、排污阀等。
3．按照压力，根据阀门的公称压力可分
⑴．真空阀：
工作压力低于标准大气压的阀门。
⑵．低压阀：
公称压力PN≤1．6MPa的阀门。
⑶．中压阀：
公称压力PN为2．5～6．4MPa的阀门。
⑷．高压阀：
公称压力PN为10～80．OMPa的阀门。
⑸．超高压阀：
公称压力PN≥IOOMPa的阀门。
4．按照介质的温度分，根据阀门工作时的介质温度可分
⑴．常温阀：
用于介质工作温度一40℃≤f≤120℃的阀门。
⑵．中温阀：
用于介质工作温度120℃<
￡≤450℃的阀门。
⑶．高温阀：
用于介质工作温度t≤450℃的阀门。
⑷．低温阀：
用于介质工作温度－l00℃≤t≤一40℃的阀门。
⑸．超低温阀：
用于介质工作温度￡<
一lOO℃的阀门。
5．按照公称通径分，根据阀门的公称通径可分
⑴．小通径阀门：
公称通径DN≤40mm的阀门。
⑵．中通径阀门：
公称通径DN为50mm～300mm的阀门。
⑶．大通径阀门：
公称通径DN为350mm～1200mm的阀门。
⑷．特大通径阀门：
公称通径DN≥1400mm的阀门。
6．阀门按照结构特征分类
⑴．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。
⑵．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。
⑶．旋塞形：
启闭件（锥塞或球）围绕自身中心线旋转。
⑷．旋启形：
启闭件（阀瓣）围绕阀座外的轴旋转。
⑸．蝶形：
启闭件（圆盘）围绕阀座内的固定轴旋转。
⑹．滑阀形：
启闭件在垂直于通道的方向滑动。
7．按照与管道连接方式分，根据阀门与管道连接方式可分
⑴．螺纹连接阀门：
阀体带有内螺纹或外螺纹，与管道螺纹连接。
⑵．法兰连接阀门：
阀体带有法兰，与管道法兰连接。
⑶．焊接连接阀门：
阀体带有焊接坡口，与管道焊接连接。
⑷．卡箍连接阀门：
阀体带有夹口，与管道夹箍连接。
⑸．卡套连接阀门：
采用卡套与管道连接的阀门。
⑹．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。
8．阀门按照阀体材料分类
⑴．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。
⑵．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。
⑶．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表面均为衬里如衬胶阀、衬塑料阀、衬陶瓷阀等。
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、底阀、过滤器、排污阀等
第三节阀门组件和执行机构
管线上的控制器的任务是保证长达几千公里的管道的输送安全和高效。
气体控制器使用一个计算机管道控制系统来操作它们不能直接看到的设备。
尽管这些控制器没有直接安装在管线上，操作人员需要详细掌握管线的物理特征及其设备以便作出正确的决策。
阀门是管线操作的重要的组成部分，因为它们直接影响管线中的流动。
尽管控制器不直接控制管线上所有的阀门，但是它们必须知道阀门的类型及其特征。
控制器利用阀门来导流、调节流量及压力。
阀门防止输气管线及管道上的设备压力过高和回流进入压缩机。
例如，当单向阀不能关闭时，天然气将向压缩机回流而产生压力下降。
所以，即使控制器不直接控制某一具体阀门，但知道它的功能、目的和特征能够使控制器探测到影响管线工作的可能发生的问题。
要成功执行管线系统每个过程和操作，就必须正确使用和操作这些阀门。
关闭控制阀速度太快、错误使用了单向阀类型、或者充填管线时的速度太快，这些都将造成严重水压力不稳定。
知道这些隔断阀和单向阀的位置将帮助控制器把渗漏的数量和影响降到最低。
选择阀门时必须注意的一个因素是远期流量预测。
购买设备应以远期预测的最大流速为基础，并且，因为考虑到将来的更高流速，你正在使用的设备型号有可能过大。
仅仅适合于现在流量或压力的设备有可能会对以后的生产能力产生限制，造成日后需要重新购置昂贵的设备。
尽管在管道和其他应用中存在上百种不同类型和型号的阀门，但是这些阀门组成部件都差不多。
本节描述了几乎适用于所有阀门的组件，也为以后一些特殊阀门的描述奠定了基础。
另外，本节介绍了手动的和有其它外力作用的执行机构。
一、本节目标
∙认识阀门的主要部件：
阀体、阀帽、关闭件、阀杆及阀门调整部件。
∙认识执行机构的作用；
。
∙区分通常用于打开或关闭阀门的三种类型的执行机构；
∙根据实际应用的需要进行合理的阀门配置。
二、阀门的主要部件
目的:
认识阀门的主要部件：
阀门是控制管道中天然气流动的设备。
当阀门完全打开时，天然气在管线中无阻碍流动；
当阀门部分打开时，对流动有节流效果；
当阀门关闭时，天然气无法从管道中通过。
阀门的主要部件包括：
阀体；
阀帽；
关闭件；
阀杆；
阀座，密封圈和阀体等。
阀体是阀门的外壳，关闭件安装在其内部。
阀体为阀门提供结构支撑，也是物理上与管道相连的部分。
阀体的形状决定天然气如何从阀门中流过。
阀体能够通过螺栓、焊接或螺纹等方式与管线相连。
关闭件，通常被称为关闭装置，是阀门中用于控制流速的物理屏障。
关闭件按控制器的要求来打开或关闭，以达到阻止流动、节流或使流动完全通过的目的。
关闭件的三种类型：
闸式、球体式和柱塞式。
阀门通常根据其使用的关闭件类型来命名。
阀帽是阀门的外壳，它用于支撑阀门内部不被阀体支撑的部件，并且当关闭件从阀座上升起时，阀门帽为其提供容纳空间。
维修人员需打开阀帽来检修阀门。
阀杆：
关闭件通过阀杆与执行机构相连。
执行机构使阀杆上升、下降或旋转，从而使关闭件产生相应的运动。
在阀杆上一般安装有手动执行机构。
可以根据阀杆移动关闭件的方式对阀门进行分类。
∙旋转运动阀通过转动关闭件来关闭阀门。
旋塞阀和球阀都是旋转阀的例子。
∙直线运动阀通过提升或降低阀杆和关闭件来完成关闭。
闸阀是直线运动阀的一个例子。
图1－1直线运动阀
直线运动阀，例如图中所示的闸阀，通过升高或降低阀杆和关闭件来打开或关闭阀门。
阀座,密封圈：
阀座位于阀体内部，紧邻关闭件。
密封圈和/或密封使关闭件与阀座连在一起。
它们能够起到很好的密封作用，并能阻止流体从阀门和阀座之间通过，从而达到防止阀门关闭时发生泄露和阀门打开时向阀体内的渗漏。
图1－2阀座，密封/密封圈
阀座在阀体内部，紧邻关闭件。
密封圈和/或密封能够使关闭件和阀座之间完全密封。
阀门调节器
阀门调节器是阀门中的可移动部分，例如关闭件、阀座、密封装置/密封圈等。
阀门内部的工作部件不同于阀体和阀帽，它们与系统中的流体接触，这些部件包括阀杆、阀座、关闭件及导向器等。
通过对阀门调节器的调整可以改变阀门的行为，使得这类阀门的应用范围扩大。
和更换整个阀门相比，替换阀门调节器是最经济的，并且可以延长阀门的寿命。
执行机构的目的
三、阀门的执行机构
1．目的:
明确使用执行机构的目的
远程执行机构通常将电或流体的能量转化为机械能来控制矿场中的阀门，从而打开或关闭阀门。
控制中心发出指令，用开或关指令信号通知PLC。
PLC发出信号来激活执行机构并启动马达。
当执行机构接收到由PLC传来的信号时，执行机构的马达执行打开或关闭阀门的工作。
图1－3电动机械执行机构
电动机械执行机构使用小型的马达来操纵阀杆。
同时也装有手柄以防止故障发生时影响正常工作。
2．常开/常关阀门的执行机构的种类――目的:
区分常开/常关阀用到的三种类型执行机构
根据操作阀门的方法可以将执行机构分成三种不同类型。
它们是：
水力方法、气动方法、电动方法。
能源的选择依赖于这种能源的是否可以得到和执行机构的需要。
在管道系统中最常用的远程执行机构是电动机械执行机构。
电动机械执行机构由三部分组成：
电动马达、齿轮箱、限位开关装置。
当对阀门的打开或关闭速度要求不是很高和在阀门不需要频繁打开或关闭的情况下，适合使用电动机械执行机构。
电动机械执行机构适用于以下情况：
压缩站入口、出口和旁通阀门；
管道上的隔断阀门；
计量站内的阀门。
气动执行机构几乎专用于干线隔断阀门中。
管线压力提供一种能量介质，它用于打开或关闭阀门的柱塞动作。
气动执行机构用于紧急情况下关闭的阀门，如由于管线破裂引起的管道中压力的突然降低会触发这种阀门关闭。
水动力执行机构在输气管线中不经常使用，而多用于液体系统中。
气动执行机构上装有手柄，在需要的时候能够手动操作该执行机构，从而保障操作安全。
在能量供应发生故障或紧急情况下，或者阀门没有安装电动马达和开关装置的条件下，手柄为矿场控制器控制该阀门提供条件，操作人员可以手动操作这些机械执行机构。
第四节阀门主要零件及其材料
制造阀门零件材料很多，包括各种不同牌号的黑色金属和有色金属及其合金、各种非
金属材料等。
制造阀门零件的材料要根据下列因素来选择：
1．工作介质的压力、温度和特性。
2．该零件的受力情况以及在阀门结构中所起作用。
3．有较好的工艺性。
4．在满足以上条件情况下，要有较低的成本。
一、阀体、阀盖和阀板（阀瓣）的材料
阀体、阀盖和闸板（阀瓣）是阀门主要零件之一，直接承受介质压力，所用材料必须符合“阀门的压力与温度等级”的规定。
常用材料有下面几种：
1.灰铸铁：
灰铸铁适用于公称压力PN≤1.0MPa，温度为－10℃～200℃的水、蒸汽、空气、煤气及油品等介质。
灰铸铁常用牌号为：
HT200、HT250、HT300、HT350。
2.可锻铸铁：
适用于公称压力PN≤2.5MPa，温度为－30℃～300℃的水、蒸汽、空气及油品介质，常用牌号有：
KTH300—06、KTH330—08、KTH350—10。
3.球墨铸铁：
适用于PN≤4.0MPa，温度为－30～350℃的水、蒸汽、空气及油品等介质。
常用牌号有：
QT400—15、QT450—10、QT500—7。
4.鉴于目前国内工艺水平，各厂参差不齐，用户又往往不易检验。
根据经验，建议PN≤2.5MPa，阀门还是采用钢制阀门为安全。
5.耐酸高硅球墨铸铁：
适用于公称压力PN≤0.25MPa，温度低于120℃的腐蚀性介质。
6.碳素钢：
适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为－30℃～425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。
常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。
7.铜合金：
适用于PN≤2.5MPa的水、海水、氧气、空气、油品等介质，以及温度－40℃～250℃的蒸汽介质，常用牌号为ZGnSn10Zn2（锡青铜），H62、Hpb59—1（黄铜）、QAZ19—2、QA19—4（铝青铜）。
8.高温铜：
适用于公称压力PN≤17.0MPA、温度≤570℃的蒸汽及石油产品。
常用牌号有ZGCr5Mo,1Cr5M0，ZG20CrMoV,ZG15Gr1Mo1V,12CrMoV,WC6,WC9等牌号。
具体选用必须按照阀门压力与温度规范的规定。
9.低温钢，适用于公称压力PN≤6.4Mpa,温度≥—196℃乙烯，丙烯，液态天然气，液氮等介质，常用牌号）有ZG1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni9。
10.不锈耐酸钢，适用于公称压力PN≤6.4Mpa、温度≤200℃硝酸，醋酸等介质，常用牌号有ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni10<
耐硝酸>
，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti，ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<
耐酸和尿素>
二、密封面材料
密封面是阀门最关键的工作面，密封面质量的好坏关系到阀门的使用寿命，通常密封面材料要考虑耐腐蚀，耐擦伤，耐冲蚀，抗氧化等因素。
通常分两大类：
1.软质材料
橡胶（包括丁睛橡胶，氟橡胶等）
塑料（聚四氟乙烯，尼龙等）
2.硬密封材料
铜合金（用于低压阀门）
铬不锈钢（用于普通高中压阀门）
司太立合金（用于高温高压阀门及强腐蚀阀门）
镍基合金（用于腐蚀性介质）
三、阀杆材料
阀杆在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压和扭转作用力，并与介质直接接触，同时和填料之间还有相对的摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定温度下有足够的强度和冲击韧性，有一定的耐腐蚀性和抗擦伤性，以及良好的工艺性。
常用的阀杆材料有以下几种。
1.碳素钢：
用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时，一般选用A5普通碳素钢。
用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时，一般选用35优质碳素钢。
2.合金钢：
用于中压和高压，介质温度不超过450℃的水、蒸汽、石油等介质时，一般选用40Cr（铬钢）。
用于高压、介质温度不超过540℃的水、蒸汽等介质时，可选用38CrMoALA渗氮钢。
用于高压、介质温度不超过570℃的蒸汽介质时，一般选用25Cr2MoVA铬钼钒钢。
不锈耐酸钢：
用于中压和高压、介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，可选用1Cr13、2Cr13、3Cr13铬不锈钢。
用于腐蚀性介质时，可选用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo沉淀硬化钢。
3.耐热钢：
用于介质温度不超过600℃的高温阀门时，可选用4Cr10Si2Mo马氏体型耐热钢和4Cr14Ni14W2Mo奥氏体型耐热钢。
四、阀杆螺母材料
阀杆螺母在阀门开启和关闭过程中，直接承受阀杆轴向力，因此必须具备一定的强度。
同时它与阀杆是螺纹传动，要求摩擦系数小，不生锈和避免咬死现象。
1．铜合金
铜合金的摩擦系数较小，不生锈，是目前普遍采用的材料之一。
对于Pg<
1.6Mpa的低压阀门可采用ZHMn58-2-2铸黄铜。
对于Pg16-6.4Mpa的中压阀门可采用ZQAL9-4无锡青铜。
对于高压阀门可采用ZHAL66-6-3-2铸黄铜。
2．钢
当工作条件不允许采用铜合金时，可选用35、40等优质炭素钢，2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不锈耐酸钢。
工作条件不允许指下列情况。
用于电动阀门上，带有瓜形离合器的阀杆螺母，需要进行热处理获得高的硬度或表面硬度。
工作介质或周围环境不适合选用铜合金时，如对铜有腐蚀的氨介质。
选用钢制阀杆螺母时，要特别注意螺纹的咬死现象。
五、紧固件、填料及垫片材料
1.紧固件材料
紧固件主要包括螺栓、双头螺栓和螺母。
紧固件在阀门上直接承受压力，对防止介质外流起关重要
升级会员 