工艺设备及阀门

输气工艺设备第1章工艺阀门1.2常用类型阀门介绍1.2.1球阀(1)主要用途球阀主要被用来作为管输系统中的隔断阀，既可用作站内设备的隔离阀，这是因为它们能够形成可以用通过双截断—泄放达到绝对密封；又可用作管道线路的隔断阀，这是因为球阀中的孔口能够和管径一样大。全通径球阀（指洞的直径和管道的直径相等）主要被用在清管系统中，管内检测器可通过全通径球阀进行管道内检测，此时管道中的压力损失相对于其它阀门来说是最小的。(2)球阀外观特征球阀阀体或者是圆柱形的，或者是球形的。(3)球阀工作原理球阀的关闭件是球形的，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。通常顺时针旋转球阀为关，此时球体旋转90度，球阀从全开位置转为全关位置。两片式球阀FLOATINGBALL顶装式球阀全焊接式三片式BALLVALVESBODYCONSTRUCTION浮动球(4)球阀构件一般球阀有两个阀座，球体两边各一个。使用球杆旋转球体从而达到球阀在开关之间的转换。耳轴通常被用来保持球阀内球体位于阀体中央。没有耳轴结构的球阀就是通常所说的浮动球球阀。(5)球阀结构的几种设计①全焊接阀体：埋地管线和大陆架管线最常使用的是全焊接球阀。球形是全焊接球阀典型的外形，球体和端盖之间没有任何螺栓、螺母作为连接。(5)球阀结构的几种设计②两段式螺栓连接阀体：小球径球阀尤其是球径小于24英寸的球阀最普遍的类型就是两段式螺栓连接阀体。注意：球体和端盖之间是以球体左边的螺栓、螺母作为连接的。(5)球阀结构的几种设计③三段式螺栓连接阀体：三段式螺栓连接阀体设计常用于制造业。注意阀体两边的螺栓和螺母保护着末端封闭部分。(5)球阀结构的几种设计④顶装式阀体：顶装式阀体是一种较新的球阀类型，特点是其中一半球体有可拆卸的阀盖。管线泄压后不需要拆卸阀门，只需要拆卸阀盖即可。这种设计方便了球阀或阀座的替换。(5)球阀结构的几种设计轨道式球阀（Orbit）顶装式单阀座强制密封提升阀杆自清洗功能零泄漏（6）球阀接头：球阀有多种外部接头，主要包括：①球阀两边各有一个阀座密封接头②沿阀杆的阀杆密封接头③阀体泄压口或排污口，通常在阀体底部④阀体丝堵，通常在阀体顶部球阀可能设计有内部止回阀，该阀并不完全可靠。危险：阀门在带压情况下禁止拆卸阀门配件！如果此时从阀体上拆卸某项配件，管线压力将打飞该配件并象子弹一样飞出。丝堵阀杆密封脂接口阀座密封脂接口阀腔排空口（7）不同通径的球阀：球阀一般具有较小尺寸的通径或缩径（尺寸小于管线通径）以节约成本。仔细阅读阀体标识牌以识别球阀简化端的类型。如果阀门通径小于球阀末端连接尺寸，那该球阀就具有缩径。例如，10x8x10表示球阀末端连接尺寸是10，球体的镗孔直径是8。埋地球阀球阀的密封座是可以横向移动，依靠弹弹簧使密封圈与球体紧密密封。即使在阀体内压力较低甚至没有压力的情况下，依然能依靠弹簧使密封圈与球体紧密密封。有些球阀使用的O－形圈密封结构而不是弹簧密封结构碟式弹簧结构如图为弹簧螺旋圈弹簧结构，即在阀座密封圈或波浪式弹性槽四周，每隔一段距离设置一个弹簧球阀的注脂系统阀座密封圈前后的表面特殊形状设计使得管线压力得以均匀的分布在密封圈上.阀腔与管线的压差越大,密封效果越好.阀体的外部安装有注脂接头。即每个密封圈至少配备一个密封接头。如图所示：较大的球阀，每个阀座可能配备两具密封接头。一些大尺径的球阀生产制造商甚至为每个阀座配备四个密封接头1.2.2闸阀(1)主要用途：闸阀用于将管道、压缩机及流量计站分隔成不同部分，以便于保养或操作。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。平板闸阀常用于输气干线中，把管线系统分成若干单元。(2)闸阀外观特征：闸阀一般具有加长的阀体和长阀杆装置的特征。闸阀阀体可以是扁平的，也可以是圆的。(3)闸阀工作原理：闸阀是通过闸板的垂直下行来关闭阀门。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。当楔形关闭件上升后，流体可以通过阀门。当楔形闸阀处于关闭位置时，楔形关闭件阻止管线中的流动。管线压力使闸板向下游阀座靠紧，即压力最低的一侧。尺寸较大的闸阀需要成百次的旋转手轮来开关闸阀。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。(4)闸阀可以通过法兰连接或直接焊到管线上。(5)明杆闸阀：许多闸阀都有一个升杆设计。升杆的其中一部分为螺纹设计，通过涡轮机械装置的转动来升高或降低阀杆，阀杆与闸板相连接。（6）暗杆闸阀：在暗杆闸阀的设计中，通过阀杆螺纹旋进金属闸板来控制闸板的移动。美国石油学会（API）规定使用在井口、尺寸较小、耐压较高的阀门通常也具有相同的特征。（7）闸板移动：明杆闸阀通常出现的问题是易于发生阀杆泄漏，这是由于阀杆通过阀杆填函料时要经过的长距离移动。当阀杆上升时，其中一部分暴露并引起腐蚀和氢蚀。当阀杆下降时，它损害了填函料并侵蚀了密封面。（8）闸阀的检查：闸阀主要由手轮、阀杆、阀盖、阀体组成。检查闸阀时，要检查阀杆暴露的金属面的腐蚀情况并采取有效的防腐措施。检查并寻找阀杆是否有泄漏的迹象。平板闸阀或直通闸阀，其结构是流体由平钢板的预留孔通过。将平钢板的预留孔移动至管线通径，则该阀就被打开了平板闸阀楔形闸阀结构现在展示的是楔形闸阀，该阀适用于小管经、较低的压力管线中。楔形阀板是实心的，在降低实心楔形闸板进入楔形阀座的过程中，流量得到了控制。阀座泄漏通常是由于阀板未完全楔入阀座造成的，而阀座底部堆积的污物是造成阀板未完全楔入的原因双片伸缩式闸阀结构是美标（API）井口闸阀系列中最通用的结构。顺时针旋转手轮使阀板与阀座更紧密楔合，则阀门可获得更加良好的密封性。闸板与阀座底部楔合后，继续旋转手轮，使得两片闸板发生微量扩展并与阀座面紧密楔合，有利于闸阀的密封性双片伸缩式闸阀1.2.3旋塞阀(1)主要用途：旋塞阀通常用于管输系统中的管线吹扫和旁通阀、放空阀。旋塞阀用于隔离或转移进入站内设备的流体流动时，要求旋塞阀密封性非常好。（2）外观特征：旋塞阀具有楔形设计和紧凑的阀体尺寸的外观特征。（3）旋塞阀工作原理：通常顺时针旋转旋塞阀是关闭阀门。旋转到直角转弯或90度，旋塞阀从全开位置旋转到全关位置。（4）密封系统：旋塞和阀体金属－金属密封接触面比球阀和闸阀中使用的软弹性体密封面更耐磨损并提供更长时间的密封效能。这是因为金属密封面具有更高的强度（恢复力）。密封接触面要求用润滑油来润滑以减小扭矩和加强密封。旋塞阀通常为缩径。这意味着在通道打开流体开始流动之前，关闭的旋塞至少要转动15－20度。保养良好的旋塞阀可以提供多年，在某些情况下甚至是几十年的良好密封。通过将金属旋塞楔进阀体内相应的金属阀座内，可以获得紧密的密封。特殊的座密封：所有的旋塞阀都配备有Button-head接头或密封棒螺杆，这些密封系统都需要进行日常维护。为保持最好的密封效果，每次动作阀门都需要补充润滑脂。但不是每次实际操作中都可能实现这种效果，因此，要使用高品质的合成润滑脂，如Sealweld®Total-Lube#911。（5）旋塞阀结构的几种设计①顶装式：这是一种典型的顶装式旋塞阀结构，这些阀门一般都用于低压环境。②锥形旋塞阀塞设计原理：锥形旋塞阀的润滑系统：包含一个螺栓或一个密封脂注入接头。阀杆密封系统：包含一个填料加注器和一个可替换的阀杆填料。旋塞调节螺栓可以拉紧或放松旋塞和阀体间的间隙。③柱形旋塞阀：现在展示的是一种平行润滑塞的结构。①顶装式：②锥形旋塞阀③柱形旋塞阀1.3密封1.3.1阀杆密封：操作阀门时，扳手、手柄、齿轮装置或动力设备是与阀杆相连接的。阀杆与阀体关闭件相连接，即阀体内的球体、闸板或旋塞相连接。随着阀杆的旋转，与之相连的球体或旋塞随之旋转。随着阀杆的上升，与之相连的闸板随之上升。阀杆密封是阀门密封中最重要的密封之一，必须由阀门保养技师定期检查和保养。1.3.2阀门密封大部分的天然气在配送前进行脱水处理，脱除了天然气中的水蒸气和气态水。在干气环境下缺少润滑甚至会使软密封硬化。在高压输送时，即使是一个小的泄漏也会逐渐侵蚀整个密封面并形成更大的泄漏通道。密封失效的最终结果将导致阀座泄漏。(1)阀门密封原理阀门一般由两部分组成：阀体和关闭件（分为球体、闸板或旋塞）。阀体是静止件，球体、闸板或旋塞是活动的关闭件。阀体内的关闭件（球体、闸板或旋塞）是调节管线流量的配件。关闭件（球体和旋塞）绕阀体中心线作90度旋转来达到开启、关闭阀门。闸阀的关闭件（闸板）沿通路中心线的垂直方向移动来达到开启、关闭阀门。(2)阀门内密封方式①精密加工的金属－金属接触面②诸如Ｏ型圈和橡胶等的嵌入式软密封，其材料为尼龙聚四氟乙烯（PTFE）或复合材料③复合材料的附加密封④阀门内密封面易受到的磨损和腐蚀（3）球阀的密封球阀是球体绕阀体中心线作90度旋转来达到开启、关闭的一种阀门。球阀的密封是通过对球体与固定的阀座密封圈两金属面的密封来实现的。由于完美球形的球体加工是非常困难的，因此将软密封圈与阀座密封圈结合使用以达到对气体介质的密封，甚至可适用于高压工作环境。注脂过程阀门结构（球阀）•带压力自动泄放功能的球阀•双截断泄放（DBB）球阀•双活塞效应（DPE）（4）闸阀的密封闸阀的密封也是通过对两金属面（固定的阀座密封圈和活动的闸板）的密封来实现的。然而闸阀是闸板沿通路中心线的垂直方向移动来达到开启、关闭的一种阀门，并不象球阀或旋塞阀是关闭件绕阀体中心线作旋转来达到阀门的开启、关闭。不同类型的闸阀是有很大区别的，必须熟识这些差异才能保证有效、安全的进行阀门维护、保养及操作的工作。DanielIndustries(formerlyM&JValve)ModelM-303闸阀的密封组合.GroveG-4orG-12闸阀的密封组合常见闸阀的密封组合（5）旋塞阀的密封旋塞阀的密封是依靠旋塞和阀体两金属面之间的密封来实现的，制造这样的两个金属面来达到完美的气密封是非常昂贵和困难的。任何密封圈内在的缺陷都会加重阀门的磨损。旋塞阀的旋塞绕阀体中心线作90度旋转来达到阀门的开启、关闭。一般注入复合密封脂作为旋塞阀两金属面的密封油膜。注脂过程旋塞阀的操作需要大功率的执行装置，因为在旋塞金属面与阀体金属面的接触中存在很大的扭矩。理论上，旋塞阀在开关后均须补充密封脂。高压的润滑脂驱使旋塞离开阀座,并在两金属面间形成油膜，长期保持良好的密封性。如果在阀门全开状态下注入润滑脂则效果更好旋塞阀的大扭距旋塞阀的润滑最早是使用注脂机注入润滑脂，或使用螺钉型加装器(BoltInjector)注入低粘性润滑脂水压力原理1.4阀门维护1.4.1维护前提条件管道阀门的各类故障会给运行带来极大的不安全因素，因此这种现象必须以在线阀门维护来消除。维护应该具备以下条件：（1）维护阀门前尽所能掌握有关管线及其特征的资料，并且查找出阀门的具体症状。（2）获得必要的许可。在开始对任何带压阀门进行作业时，需要从合适的权威部门获得必需的危险作业许可证。获得安全工作许可证是处理任何阀门维护方面的问题和其他现场问题的先决条件，许可证是指完成具体工作的正式批准。切断管路的授权当要关掉阀门时需要获得授权。开阀门许可：需要获得打开已正常关闭的阀门的许可。1.4.2日常在线阀门维护在线阀门可以维修且泄漏可以密封，管线阀门泄漏问题能够经济、快速、容易地消除掉。通过采取安全预防措施并遵循这些被证明可行的步骤，突发喷射事故可从源头上得到遏制。一次一个阀门，有效的阀门养护使产品将长时间保证密封，从而将阀门的维修寿命延长数月甚至数年。（1）活动阀门①活动阀门作为日常维护的一部分，好处是：活动阀门会使密封剂在密封