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,管道以上以上的管道铸造阀门。

什么是阀门?

石油化工行业中使用的不同类型的阀门适用于以下任何应用:

  1. 开始/停止流量流体(碳氢化合物,油气,蒸汽,水,酸)通过管道(例如:闸阀,球阀,蝶阀,刀闸阀或插头阀)
  2. 调制流量通过管道的流体(例如:全球阀)
  3. 控制流量液体(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)
  7. 过滤碎片流过管道,保护可能被固体零件损坏的设备(Y和篮子过滤器)

石油和天然气工业中使用的阀门
(来源:Spirax Sarco.

制造阀门通过组装多个机械部件,作为主体(外壳),装饰(可更换润湿部件的组合),阀杆,阀圈和动作机构(手动杆,齿轮或致动器)的饰边(手动杆。

具有小孔尺寸(一般2英寸)或需要高耐压和温度的阀门用锻造钢体制造;直径2英寸以上的商业阀门铸型材料

阀门市场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:

阀门阀门类型

  • 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。
油气阀门类型 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
抬起止回阀 X
倾斜盘止回阀 X
停止止回阀 X X
球阀 X X
捏阀 X
蝴蝶阀 X X
插阀 X X
隔膜阀 X
安全阀/减压阀 X

由身体材料的阀门

  • 施放(通过铸钢获得主体)。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

阀门类型的致动

  • 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,液压和油上的油

阀门通过设计

  • 闸阀:此类型是管道和管道应用中最常用的。门阀是使用打开并关闭流体(截止阀)的流动的线性运动装置。闸阀不能用于节流应用,即调节流体的流动(在这种情况下应使用球形或球阀)。因此,闸阀是完全打开或关闭的(通过手动轮,齿轮或电动,气动和液压执行器)
  • 地球阀:这种类型的阀门用于油门(调节)流体流动。全球阀还可以关闭流动,但对于该功能,闸阀是优选的。全球阀门在管道中产生压力下降,因为流体必须通过非线性通道。
  • 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,压缩机等的管道。当流体有足够的压力时,它打开阀门;当它在设计压力下返回(反向流量)时,它将关闭阀门 - 防止阀门的不需要的流动。
  • 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,更紧凑,栅极阀门提供类似的目的。这两个主要的设计是浮动和耳轴(侧面或顶部入口)
  • 蝴蝶阀:这是一种多功能,经济效益,阀门调制或打开/关闭流体流动。蝴蝶阀可在同心或偏心设计(双/三倍)上,具有紧凑的形状,并且由于其较简单的构造和成本而变得越来越具竞争力地对球阀。
  • 夹阀:这是一种线性运动阀,可用于处理固体材料,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:插头阀被分类为四分之一旋钮阀,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:安全阀用于保护管道排列免受可能威胁人类生命或其他资产的危险过度压力。基本上,安全阀将压力释放,因为超过设定值。
  • 控制阀:这些是自动化复杂的石化过程的阀门。
  • y-过滤器:虽然不正确瓣膜,但y过滤器具有过滤碎片的重要功能,并保护可能因其损坏的下游设备

阀门尺寸

为了确保不同制造商的阀门是可互换的,面对面尺寸(即阀门之间的距离和英寸之间的距离和阀门之间的英寸)的关键类型的阀门已经标准化了ASME B16.10规范

(来源:仪器控制培训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是全球接受的标准,用于石油和天然气工业中使用的设计,制造和测试阀。ASME B16.34也在更普通的ASME规范中提到ASME B31.1.,“电力管道设计”。

回到1988年,除了凸缘端阀之外,还修改了该标准的范围以包括螺纹端和焊接端阀。

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
  • 体和壳材料进行热处理,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组件的符合ASME B16.34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。
  • 茎是内部装载和井喷证明。
  • 所有螺栓连接都是ASTM等级,具有B16.34控制的最大施加应力。
  • 每个阀门都是在1,5倍的压力下测试的壳,用于特定的测试时间持续时间。
  • 每个阀门在两个方向上测试座椅泄漏,以获得特定的测试时间持续时间。
  • 每个阀门都被永久标记为施工材料,操作限制和制造商名称。

控制阀门

油气工业中使用控制阀根据控制器管理的信号来调节管道或过程中的流体(以及相关工艺参数作为压力,温度和水平)的流速。流量控制阀在复杂的石化过程中的作用是关键,因为该过程中涉及的多个循环应保持在严格和动态的控制下,以确保整个过程如预期工作并产生所需的输出在数量,质量和时间方面。

由于大多数行业的过程自动化日益增加,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,石油和天然气厂,发电,防火系统,食品加工行业,通过简化对工艺变化的反应,为人员和设备提供更大的安全。

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,并提供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)。

阀的打开和关闭通过电子控制器,定位器和阀的致动器(可以是电动,气动或液压)的组合效果来完成。

致动器打开和关闭控制阀,响应于关键过程参数的变化,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:

  • 阀门身体:包含调制元素的位置并操作
  • 定位器:这是控制阀门开口度并安装在阀体的主体上的元件
  • 执行器:用于移动阀的调制元件的装置,例如球(球阀),圆盘(蝴蝶)或杆(圆顶阀)
  • 控制器

流量控制阀

流量控制阀执行器

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。气动执行器是最广泛用于节流应用。

考虑到一世纪以来的自动控制标准,有三种类型的气动执行器可供选择:活塞,弹簧和隔膜和旋转叶片。前两个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,手动轮和行程停止,缓冲器,稳压器,传输线等配件的选择是基于工程规格。

成本是材料选择的主要因素。

不仅是每磅美元的材料成本,而且还有制造和检查的成本导致阀门的易于成本。安装的成本不仅包括安装成本,而且还包括损坏安装不正当的成本和预付款。

后者包括分析材料化学,放射线和表面检查的铸件和焊接的分析,并检查安装的阀门是正确的,它是正确的。

适当或最佳控制阀类型的选择取决于管道系统的特定研究和其流体的条件,但控制阀的尺寸应使得压力下降而不是管道的压力下降是控制流程的那个。

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

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。必须指定蒸汽阀以具有不小于IV级的泄漏率。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,三通),隔膜和夹紧控制阀
  • 旋转杆:球,蝴蝶和,插头控制阀类型

全球控制阀可以单独或双座。

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。以下概述选择的一般标准如下:

  • 控制类型;控制度;关闭程度。
  • 设计温度;设计压力;允许压降。
  • 流体腐蚀性;流体腐蚀性质;其他特征,如结垢或焦化。
  • 固有的特性,如阀门简介:泄漏的危险程度;热或冷保;成本。

随着设计标准是已知的,工艺工程师可以采用选择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。

规格应至少包含: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,垫圈和螺栓材料的材料规范;定位器和控制器要求;阀门类型的行业设计标准的参考。

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

  • 始终扩展排出蒸汽管道至少一个管道直径。扩展排出管道至少两个或三个管道直径并不罕见。应该注意的是,管道的膨胀会降低阀门出口速度,从而延长阀门寿命。阀门制造商将在控制阀后提供适当的管道尺寸。将管道尺寸与传热入口连接匹配。
  • 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十个管道直径。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汽线中,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,麻烦的启动源可以跟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用于监督控制阀的安装和设置。

如何订购阀门

石油和天然气行业中使用的阀门制造商需要了解以下信息来提供适当的设备:

  • 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)
  • 身体和修剪材料(至少)
  • 必填端连接(法兰,螺纹,对接焊接,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(允许的中国和印度起源)

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表,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.规模/班级 4.身体材料 5.选项
C:止回阀
CL:升降止回阀
CS:检查压力密封阀
CW:摆动止回阀
G:闸阀
GG:锻造闸阀
GL:轻型闸阀(API 603)
GS:栅极压力密封阀
O:全球阀门
OB:Globe Bowered密封阀
OS:全球压力密封阀
y:y-trainer
F:法兰结束
T:螺纹端
W:对接焊接端
S:插座焊接端
尺寸:NPS 1/2 - 80“

ANSI标准:
150:150磅课程

300:300磅课程
600:600 LB课程

1500:1500磅课程

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
G:齿轮运营商
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