石油和天然气工业中使用的阀门类型

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了解石油和天然气工业中使用的不同类型的阀门及其差异:API和ASME门,全球,检查,球和蝴蝶设计(手动或驱动,带锻造和铸造体)。简要说,vAlves是用于管道应用中的机械装置,用于控制,调节和打开/关闭流体的流量和压力。锻造阀用于小孔或高压管道应用,管道以上的铸造阀2英寸。

什么是阀门?

石油化工行业中使用的不同类型的阀门适用以下任何应用:

  1. 启动/停止流动流体(碳氢化合物,油气,蒸汽,水,酸)通过管道(例如:闸阀,球阀,蝶阀,刀闸阀或插塞阀)
  2. 调节流量通过管道的流体(例如:全球阀)
  3. 控制流量流体(控制阀)
  4. 改变方向流动(例如3路球阀)
  5. 调节压力一个过程(减压阀)
  6. 保护从过压(安全或减压)或后压(止回阀)的管道系统或设备(泵,电机,罐)(止回阀)
  7. 过滤碎片流过管道,保护可能被固体部件损坏的设备(Y和篮子过滤器)

石油和天然气工业中使用的阀门
(来源:Spirax石棺的)

一个阀门被制造出来通过组装多个机械部件,作为主体(外壳),装饰(可更换湿润部分的组合),阀杆,阀盖和动作机构(手动杆,齿轮或致动器)的钥匙。

小通径(通常为2英寸)或需要高耐压和耐温的阀门采用锻钢阀体制造;直径在2英寸以上的商用阀门具有特点铸造身体材料

阀门的市场2018年每年价值约400亿美元,主要制造商位于美国,欧洲(意大利,德国,法国和西班牙),日本和中国。

石油化学阀门

阀门类型

石油和天然气工业和管道应用中使用的阀门可以以多种方式分类:

圆盘式阀

  • 线性运动:门,全球,隔膜,捏和止回阀
  • 旋转运动:蝴蝶,球,插头,偏心 - 和摆动止回阀
  • 四分之一转:需要大约四分之一转弯运动的装置,从0到90°的阀杆从完全接近完全打开位置移动,反之亦然。
油气阀类型 线性运动阀门 旋转运动阀门 四分之一圈阀门
闸阀 X
地球阀 X
止回阀 X
提升止回阀 X
倾斜盘止回阀 X
停止止回阀 X X
球阀 X X
夹管阀 X
蝴蝶阀 X X
旋塞阀 X X
隔膜阀 X
安全阀/减压阀 X

阀门物体材料

  • 施放(通过铸钢获得体)。本文列出了阀门的主铸造材料。
  • 伪造(身体通过锻钢制造)

本文解释了钢铸造和锻造之间的差异

按执行机构类型划分的阀门

  • 手册:阀门手动操作,通过杠杆,轮子和/或齿轮操作;
  • 致动:阀门通过机电装置,称为致动器的动作,可以是电动,气动,液压和油的油

阀的设计

  • 闸阀:这种类型是最常用的管道和管道应用。闸阀是用于开启和关闭流体流动的直线运动装置(关闭阀)。闸阀不能用于节流应用,即调节流体的流量(在这种情况下应该使用截止阀或球阀)。因此,闸阀可以是全开或全关(通过手动轮、齿轮或电动、气动和液压执行器)。
  • 截止阀如这种类型的阀门是用来节流(调节)流体流量的。截止阀也可以关闭流体,但是对于这种功能,闸阀是首选。由于流体必须通过非线性通道,截止阀在管道中产生压力降。
  • 止回阀:这种类型的阀门用于避免管道系统中的回流或可能损坏下游设备作为泵,压缩机等时的管道。当流体有足够的压力时,它会打开阀门;当它在设计压力下返回(反向流量)时,它会关闭防止阀门的不需要的流量。
  • 球阀球阀是用于关闭应用的四分之一圈阀。阀门通过内置球打开并关闭流体的流动,该球在阀体内部旋转。球阀是开关应用的行业标准,比闸阀更轻,比闸阀更紧凑,这提供了类似的目的。两个主要设计是浮动和耳轴(侧面或顶部入口)
  • 蝴蝶阀:这是一种多功能的、经济的、调节或开启/关闭流体流动的阀门。蝶阀有同心或偏心设计(双/三重),形状紧凑,与球阀相比越来越具有竞争力,因为它们的结构更简单,成本更高。
  • 夹阀:这是一种直线运动阀,可用于在处理固体材料,浆料和致密流体的管道应用中的节流和关闭应用。夹阀具有捏管以调节流量。
  • 插阀:插头阀门被分类为四分之一圈阀,用于关闭应用。罗马人引入了第一塞阀以控制水管道。
  • 安全阀门当前位置安全阀用于保护管道装置免受可能危及人命或其他资产的危险超压。实际上,当超过设定值时,安全阀释放压力。
  • 控制阀:这些是自动化复杂的石化过程的阀门。
  • y-过滤器:虽然不是一个合适的阀门,但y型过滤器具有过滤杂物和保护下游设备的重要功能,否则可能会损坏

阀的尺寸

为了确保不同制造商的阀门是可互换的,关键类型阀门的面对面尺寸(即阀门进口和出口之间的距离,单位为毫米或英寸)已由美国阀门协会标准化ASME B16.10规范

(来源:仪器仪表和控制训练Youtube频道)

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指导阀门式选择

ASME B16.34:阀门合规性

ASME阀门标准B16.34是全球公认的用于设计、制造和测试油气行业阀门的标准。在更通用的ASME规范中也提到了ASME B16.34ASME B31.1.,“电力管道设计”。

早在1988年,该标准的范围被修改为除了法兰端阀门外,还包括螺纹端和焊接端阀门。

当满足以下条件时,阀门符合ASME B16.34:

  • 阀体和外壳材料符合ASME和ASTM材料标准的化学和强度
  • 机身和外壳材料经过热处理,以确保适当的晶粒结构,耐腐蚀性和硬度。
  • 身体的壁厚和其他含压力的组件符合ASME B16.34指定每个压力等级的最小值。
  • NPT和SW结束连接符合ASME B1.20.1或ASME B16.11。
  • 阀杆内部加载,防吹出。
  • 所有螺栓连接都是ASTM等级,最大施加应力由B16.34控制。
  • 每个阀门在特定的测试时间内,在1.5倍额定压力下进行外壳测试。
  • 每个阀门在两个方向上测试座椅泄漏,以进行特定的测试时间持续时间。
  • 每个阀门都永久性地标有结构材料、操作极限和制造商名称。

控制阀门

控制阀用于石油和天然气工业中,根据控制器管理的信号来调节管道或过程中流体的流量(以及相关的过程参数,如压力、温度和液位)。流量控制阀的角色复杂的石化过程是关键,因为涉及的多个循环过程中应保持严格的和动态控制,以确保这一过程中,作为一个整体,按照预期的方式工作并产生所需的输出的数量、质量和时间。

由于大多数行业中的过程自动化增长,流量控制阀的应用在过去几年中增加。

这些类型的阀门用于灌溉系统,水处理厂,石油和煤气厂,发电,防火系统,通过简化对流程变化的反应并为人员和设备提供更大的安全性。

石油和天然气工业中使用的流量控制阀可以具有全球,蝴蝶或球形,并具有多种材料等级和尺寸。与其他类型的执行器相比,最常用类型的执行器是空气操作的,因为它涉及较少的辅助设备(作为布线,开关设备)。

通过电子控制器,定位器和阀的致动器的组合效果(可以是电动,气动或液压)的组合效果来完成阀门及其调节的开口和关闭。

致动器响应于关键过程参数的变化,响应于键处理参数的变化,致动器打开并关闭控制阀,例如压力,水平,温度和流量的变化。

通过这种操作,将过程参数保持在所需的目标范围内,以确保整个过程如预期的工作,并以所需的数量和质量产生最终产品。

流量控制阀组件

控制阀的主要组件是:

  • 身体:包含调制元素并运行
  • 定位器:哪个元素可以控制阀门开口的程度,并安装在阀体的主体上
  • 执行器:该装置是用于移动阀的调制元件,例如球(球阀),圆盘(蝴蝶)或阀杆(球阀)
  • 控制器

流量控制阀

流量控制阀执行机构

致动器的选择基于杆的所需推力和阀门的运动。

工程师必须确定图表或活塞执行器是否是最合适的类型。致动器是用于移动和定位阀体内的流量控制元件的主要能量源。

提供各种类型,包括气动,电动,液压,电动液压和手动。气动执行器是用于节流应用最广泛的应用。

考虑到一个多个世纪的自动控制标准,可提供三种类型的气动执行器:活塞,弹簧和隔膜和旋转叶片。前两种可以适用于旋转或滑动阀门;后者仅用于旋转阀。

流量控制阀配件

通常,选择定位器换能器,助推器,电磁阀,限位开关,手轮和行程停止,缓冲器,稳压器,传输线等配件的选择是基于工程规格。

成本是材料选择的一个主要因素。

不仅仅是每磅美元的材料成本,而且还有生产成本和检查的成本有助于拆卸阀门的成本。安装的成本不仅包括安装成本,而且包括不正当安装和预测的任何损坏的成本。

后者由铸件和焊接的材料化学,射线照相和表面检查的分析组成,并检查安装的阀门是正确的,它是正确的。

适当的或最优控制阀门类型的选择取决于特定的研究管道系统和流体的条件,但控制阀的大小应该这样压力下降通过它而不是降低管道的压力是控制流。

所有阀门,包括蒸汽控制阀,都符合允许的内部泄漏标准(FCI / ANSI)。泄漏次数越高,允许的内泄漏率越低。

I级阀门将具有最高的内部泄漏率,通常是最低的成本;虽然VI级阀门将具有最低允许的内部泄漏率。必须指定蒸汽阀的泄漏率不小于IV类。IV类蒸汽控制阀将保持较长的使用寿命。

流量控制阀类型

控制阀可以分为两种主要类型,基于阀杆运动:

  • 线性运动/往复运动:全球(直角,角,三通),隔膜和夹紧控制阀
  • 旋转阀杆:球,蝴蝶和,插头控制阀类型

截止阀可以是单阀座或双阀座。

往复和旋转控制阀

控制阀选择

工艺工程师必须考虑许多因素来选择正确的控制阀。甄选时应考虑的一般准则概述如下:

  • 类型的控制;控制的程度;关闭的程度。
  • 设计温度;设计压力;允许压降。
  • 液体腐蚀性;液体侵蚀特性;其他特性,如污垢或结焦。
  • 固有的特性,如阀门简介:泄漏的危险程度;热或冷保;成本。

由于已知设计标准,工艺工程师可以进行选择的正确类型的控制阀和相关设备,以及阀本身的材料。

下一步是创建详细规范(通常由专门的管道工程师起草),并创建描述供应商阀门的购买规范。

规格应包含最小值:控制阀类型的描述(旋转,滑动);孔径和压力等级;终结;身体关节的类型;物体部件,装饰,垫圈和螺栓的材料规格;定位器和控制器要求;阀门类型设计标准的参考。

通常,计算机化系统帮助工程师根据过程参数确定最适合的控制阀及其特征。

控制阀安装

  • 始终要将排放蒸汽管道至少扩大一个管道直径。排泄管道至少扩大两到三个管道直径是很常见的。需要注意的是,管道的膨胀降低了阀门出口速度,从而延长了阀门的使用寿命。阀门制造商将提供控制阀后适当的管道尺寸。将管道尺寸与传热入口连接相匹配。
  • 蒸汽控制阀之后的距离应在任何传热的入口连接之前至少10个管道直径。在减压应用中,必须在流动方向的变化之前留下至少20个水平管直径。
  • 控制阀必须始终安装在水平蒸气线中,从不垂直。
  • 更重要的是在低流量操作条件下正确选择阀门,在其假设的高流量操作条件下。
  • 旁通阀必须在控制阀安装中使用。旁路阀门用于允许工业设施的人员操作,如果阀门故障或维护反应,预防和预测性,则在没有控制阀的情况下操作该过程。
  • 在蒸汽控制阀之前和之后安装压力表允许实时诊断。正确安装的重要性不能夸大。在许多情况下,可以将麻烦的启动源追踪到未正确安装的控制阀。强烈建议使用仪表背景的人员使用至少监控控制阀的安装和设置。

如何订购阀门

在石油和天然气工业中使用的阀门制造商需要知道以下信息,以提供正确的设备:

  • 阀门类型
  • nps或dn中的孔径
  • 阀门压力额定值(班级范围从150#到4500#)
  • 规范(示例API 6D,API 600,API 602等)
  • 阀体和内饰材料(至少)
  • 所需的端部连接(法兰、螺纹、对焊、凸耳等)
  • 管道中的液体(>油,天然气,水,蒸汽,固体)
  • 工作温度和压力
  • 数量
  • 交货时间
  • 原产地限制(允许或不允许中文和印度起源)

示例如何订购油气门,全球,止回阀

每个制造商都有自己的阀门订购纸张,用于映射用户需要考虑的阀门配置参数:

GS.- f - 6“/150.-316.-B.

1 2 3 4 5

1.阀门类型 2.结束类型 3.尺寸/类 4.身体材料 5.选项
C:止回阀
CL:抬起止回阀
CS:止回压力密封阀
CW:摆动止回阀
G:闸阀
GG:锻造闸阀
GL:轻型闸阀(API 603)
GS:闸阀
O:截止阀
OB:截止波纹管密封阀
操作系统:截止压力密封阀
y:y-trainer
F:法兰结束
T:螺纹端
W:对接焊接端
S:承插焊接端
尺寸:NPS 1/2 - 80“

ANSI标准:
150:150磅课程

300:300磅课程
600:600磅课程

1500:1500 LB课程

DIN标准:

PN16
PN25
PN40

JIS标准:

10k:JIS 10K
20k:JIS 20K

GG:锻造闸阀
316:铸造S.S CF8M

304:铸造s.s.cf8
F316:锻件S.SS F316
F304:锻件S.S F304
WCB:钢WCB
LCB:钢LCB
HB: Hastelloy B
在:Inconel.
B:旁路
旅客:齿轮操作机构
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