石油化工用调节阀简介

本文由gerichard贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。石油化工用调节阀简介（提纲）中国石化工程建设公司（SEI）王为华2008年5月石油化工用调节阀简介提纲目录1.调节阀工作原理……11.11.21.3伯努利方程……1介质流经调节阀时压力分布……1调节阀的重要地位……22.调节阀的阀芯特性……22.12.22.3阀芯特性……2调节范围R……3调节阀的S值……33.调节阀流通能力……33.13.23.43.53.63.73.83.9C值与Cv值的定义……3液体（粘度（20厘沱）Cv值计算……3水蒸汽或其他蒸汽Cv值计算……3调节阀Cv值与阀体口径关系表……4调节阀的Cv值范围……5调节阀的行程……5调节阀的全行程时间……5调节阀的阀体尺寸……54.5.6.调节阀的执行机构选型……5调节阀的关断差压（shutoff△P）……6调节阀的结构形式……66.16.26.3按阀体分……6按执行机构分……6角阀的流向……67.调节阀的主要辅助装置……67.1阀门定位器，选用原则……617.27.37.47.57.67.77.88.9.手轮机构……6行程开关……6电磁阀（正常励磁式）……6电磁阀的联接……7气缸式切断阀与四通电磁阀的联接……7调节切断阀与电气阀门定位器及电磁阀的联接……7对重要工况采用冗余电磁阀的联接方案……7调节阀的密封填料函（参见API608规范）……7调节阀的噪音（应符合IEC60534－8标准）……79.19.29.3噪音来源……7应≤85dB（在距阀1米处）……7降噪措施……710.调节阀阀体材质的选择……710.110.210.3阀体、阀盖材质的选择……7阀芯材质的选择……8软阀座材质的选择……911.调节阀的泄漏等级划分……911.111.211.4相关标准……9调节阀的泄漏量表……10调节阀的额定容量计算……1212.关于闪蒸、空化及气蚀□□……1312.112.212.3闪蒸（Flashing）……13空化（Cavitation）……13气蚀（Cavitation）……1313.14.15.16.调节阀供气管路的尺寸……14对调节阀电气部件的要求……14调节阀，检验与测试（InspectionTesting）……14加氢装置用高压调节阀简介……15216.116.216.316.416.5原料泵最小流量旁路调节阀……15调节反应器床层温度的冷氢调节阀……15高分液位（界位）调节阀与切断阀……15紧急泄压调节切断阀……15离心式压缩机的防喘振调节阀……1531.1.1调节阀工作原理伯努利方程由水力学观点来看，调节阀是一个具有局部阻力的节流元件。当流体流经调节阀时，由于阀芯、阀座处的流通面积缩小，形成局部阻力，并产生能量损失，通常用阀前后的压差来表示能量损失的大小。根据伯努利方程式，对不可压缩的流体：H＝KV22g也可表示为H＝P－P21，式中：rH：为单位重量的流体流经调节阀时的能量损失K：为阻力系数V：流体平均流速，（V＝3Q）S2Q：流体体积流量：M/小时S：调节阀流通面积：厘米g：重力加速度，981厘米／秒r：流体重度：克／厘米32P1、P2：调节阀前、后绝对压力，kgf/cm代入上述公式得出：Q＝2SKP?P21?2grSK代入具体数值后得出：Q＝5.04P?P231米／时r令5.04S=C,则KQ=C△P3米／时,C称为调节阀流通系数或流通能力r22C值表示调节阀全开时，其两端压力降△P＝1kgf/cm，流体重度为1克/cm时，每小时通过阀门的立方米数。1.2介质流经调节阀时的压力分布如图。11.3调节阀的重要地位（见调节阀系统方框图）。干扰被调参数SP+-调节器调节阀调节对象变送器图1调节系统方框图2.调节阀的阀芯特性2.1阀芯特性线性特性等百分比特性快开特性阀芯特性通常是等百分比或线性。1.00.9图中1.线性.0.842.等百分比R=103.等百分比R=504.快开.0.70.610.5C/C最大20.4R=103300.3R=0.2R=500.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0h/h最大图2.1调节阀阀芯特性22.22.33.调节范围R调节阀的S值调节阀的流通能力（参见ISA75.01或IEC60534－2标准）3.1C值与Cv值的定义（Cv＝1.167C）3.2液体（粘度（20厘沱）Cv值计算C＝Qr△P3.3气体（要考虑压缩系数）Cv值计算当P20.5P1时C＝Q(P?P)P514ε121rH(273+t)式中：Q：NM/hrH：标准状态下气体重度kg/NMε：气体膨胀系数t：介质温度℃如P?P21≤0.08，P1P?P210.08，P1ε＝1P?P21P133如ε＝1-0.46Q280P1当P2≤0.5P1时，C＝1rH(273+t)3.4水蒸汽或其他蒸汽Cv值计算当P20.5P1时C＝W3.16(P?P2)r1ε1W17.3Pr11当P2≤0.5P1时C＝3式中：W：重量流量公斤／时公斤／米3r1：介质在操作状态下的重度ε：介质膨胀系数，算法同上。3.5调节阀Cv值与阀体口径关系表一机部生产ZMN－ZMP型气动调节阀流通能力C值流量特性公称通径Dg(mm)阀座直径d(mm)34567810121520263240506680100125150200252303行程(mm)流通能力C值直通双座(ZMN)直通单座(ZMP)0.080.120.200.320.500.801.2023.251016254063100160250812203250801202002804507101100直线G3/4”102025直线等百分比3240506580100125150200250300162540604006301000160010043.6调节阀的Cv值范围·等百分比阀门阀门的额定Cv值通常是正常流量Cv值的2倍，或者最大流量Cv值的1.3倍，或者说，正常流量Cv值是阀门额定Cv值的30％～70％。·线性阀门阀门的额定Cv值是正常流量Cv值的1.5倍，或者最大流量Cv值的1.1倍，或者说，正常流量Cv值是阀门额定Cv值的60％～80％。3.7调节阀的行程在最大流量Cv值下，线性调节阀的行程应≤90%，等百分比阀的行程应≤92%，在最小流量Cv值下，调节阀的行程应≥10%。·蝶阀的最大开度应≤60°。3.8调节阀的全行程时间任何调节阀的全行程时间均应≤30秒。两位式切断阀的全行程时间应≤5秒。加氢裂化装置高分器至低分器的切断阀全行程时间应≤2－3秒。离心式压缩机防喘振阀的全行程时间应≤2秒。3.9调节阀的阀体尺寸根据计算出的Cv值，查表，以确定调节阀的阀体尺寸。调节阀的阀体尺寸可比工艺管道直径小1级，最多可以小2级。但是阀体尺寸不应小于其上游管道直径尺寸的一半。4.调节阀的执行机构选型调节阀的执行机构，通常首选气动薄膜式执行机构（其弹簧为反作用），对于活塞式执行机构（即气缸式），首选多弹簧双作用型执行机构。对于带电磁阀的调节阀，要求选用带弹簧的执行机构。执行机构的弹簧材质至少应为碳钢，并在出厂时进行了防腐涂层处理。当供气压力为4.15kgf/cm2(60Psig)时，对于薄膜执行机构的膜片盒应采用钢材质，并且其压力等级至少为1.0MPag。55.调节阀的关断差压（shutoff△P）调节阀的关断压差值至少应等于P1，有时要求≥1.25P1（如加氢装置原料泵的最小流量旁路调节阀）。6.6.1调节阀的结构形式按阀体分直通单座、双座、偏心旋转阀、三通阀、角型阀、球阀、闸阀、蝶阀等。其中闸阀不能用作调节，一般用作两位式切断。蝶阀通常用较大口径，最小为4”，最大使用压力≤Cl600。6.2按执行机构分气动薄膜式、气缸式（有弹簧、无弹簧式）、电动执行机构等。正作用、反作用，气开、气关式。6.37.7.1角阀的流向调节阀的主要辅助装置阀门定位器，选用原则△P≥10kgf/cm2，HP、HT（t≥250℃）HIC回路大口径≥Dg1007.2手轮机构侧装式顶装式手轮应为不锈钢材质。7.3行程开关行程开关，应采用无触点接近开关。7.4电磁阀（正常励磁式）一般用3通电磁阀，当采用双作用执行机构时，采用4通电磁阀。通常采用24VDC低功率型（≤3W），隔爆型，ExdⅡCT4，防护等级IP65，阀体材质一般为316SS，带接线盒。6当要求带手动复位时，应避免使用就地手动复位。7.57.67.7调节阀与电气阀门定位器及三通电磁阀的联接气缸式切断阀与四通电磁阀的联接调节切断阀与电气阀门定位器及电磁阀的联接气缸执行机构调节阀，如需正常时调节，紧急工况时关闭或开启，此运行模式下调节阀与电磁阀及电气定位器的联接。7.8对重要工况采用冗余电磁阀的联接方案串联：安全性好，实用性稍差，并联：实用性好，安全性稍差。8.调节阀的密封填料函（参见API608规范）40℃以下，采用聚四氟乙烯合成体或石墨纤维。40℃～230℃之间，采用聚四氟乙烯和石墨。230℃以上采用石墨填料。对于高压气体介质，可以采用双填料。一般不用石棉或封装石棉作填料。石墨填料，不应含有氯离子。要求石墨填料中的可滤出氯离子100ppm。9.9.19.2IEC60534－调节阀的噪音（应符合IEC60534－8标准）噪音来源85dB（应≤85dB（在距阀1米处）有些场合要求≤75db，任何场合都不允许≥105db。9.310.降噪措施调节阀阀体材质的选择对工艺介质含有硫化氢酸性气体、油品或混相的场合，如果硫化氢含量在NACE-MR0175的适用范围内，调节阀所有与介质接触部分的材料选择应遵照NACEMR0175标准执行。10.1阀体、阀盖材质的选择阀体、阀盖材质的选择是以流动介质的温度、压力、腐蚀性和冲刷性为依据的，宜选择与连接管道上的阀门材质相同，至少为碳钢，一般口径小于等于DN40的阀门采用锻钢。采用ASTM标准的调节阀其材料选择应在ASMEB16.34所列范围之内，7阀常用的阀体材质及温度限制如下，（根据ASMEB16.34温度压力等级规定）。常用的阀体材质及温度限制锻钢碳钢碳钢碳钢不锈钢Type304Type316Type347Type321合金钢1Cr-12Mo114Cr-12Mo214Cr-1Mo5Cr-12Mo9Cr-1Mo312NiASTMA182GradeF1ASTMA182GradeF11ASTMA182GradeF22ASTMA182GradeF5ASTMA182GradeF9ASTMA350GradeLF3ASTMA217GradeWC1ASTMA217GradeWC6ASTMA217GradeWC9ASTMA217GradeC5ASTMA217GradeC12ASTMA352GradeLC3-30-30-30-30-30-100450590590648648310ASTMA182GradeF304ASTMA182GradeF316ASTMA182GradeF347ASTMA182GradeF321ASTMA351GradeCF8ASTMA351GradeCF8MASTMA351GradeCF8（321铸钢）-200-200-200-200810810810810ASTMA105ASTMA216GradeWCBASTM352GradeLCB-30-45425340铸钢下限,℃上限,℃由上表可知，常用材料的温度范围为：ASTMA216/WCB（碳钢）：-30～425℃ASTMA217WC9（CrMo合金钢），-30～590℃ASTMA351CF3（304不锈钢），-200～810℃ASTMA351CF8M（316不锈钢），-200～810℃ASTMA182F321（锻钢不锈钢），-200～810℃。10.2阀芯材质的选择对于有腐蚀性的介质，或者有阀蒸、气蚀的场合、或者对于高差压调节阀(△P≥35kgf/cm2或500Psig)时，均应采用经过硬化处理的阀芯（如316+Stellite，或316+钨铬钴合金）。8阀芯材质选型表TrimMater