閥門選型的基本原則
第一、明確閥門功能,定位閥門用途:化工設計中,常用閥門選用期間,需對其具體功能加以充分明確,并對閥門用途進行準確定位。在此基礎上,明確閥門所起到的關鍵作用,充分了解閥門對應的控制方式和工作壓力等基本參數,并掌握閥門功能作用,綜合考慮具體情況,以此對常用閥門完成合理選型。
第二、熟悉閥門特點:閥門品種各不相同,閥門類型也有明顯差異,其功能作用也同樣存在差別。針對類型各不相同的閥門,不論特點、生產或應用,同樣也表現出相應的區別差異。所以,化工設計期間,設計人員需對閥門特點加以重點考慮,充分了解閥門特點和類型,保證所選用閥門符合場所要求,為化工生產提供安全保障。
第三、確定閥門端部連接:閥門端部連接涉及螺紋、法蘭和焊接連接形式,其中以螺紋、法蘭連接形式使用較多。通過螺紋連接,對閥門公稱通徑有著一定的標準要求,需控制DN≤50mm,若通徑明顯超出標準,連接部位安裝、密封難度勢必明顯提高。在法蘭連接中,安裝、拆卸操作相對簡便,適用范圍相對廣泛,各不相同通徑、壓力情況下的管道連接均可使用。焊接連接就對條件有著較為嚴格的標準要求,連接可靠性更高。但在焊接連接中,閥門拆卸以及重新安裝比較困難,這也對其適用范圍產生制約,在長期可靠運行或條件嚴格、溫度較高等情況下,可適用焊接連接形式。
第四、閥門材質選擇:閥門選型期間,在材質選擇方面,需對工作介質加以重點考慮,尤其是物理、化學性能。在此基礎上,還需對介質清潔程度加以充分掌握。并對有關規范規定加以綜合參考。對閥門材質的合理選擇,可充分保證閥門質量、性能和使用年限。有關閥體材料選用,鑄鐵優先,碳鋼和不銹鋼按順序依次合理選用,有關密封圈材料選用,橡膠優先,銅、合金鋼和F4按順序依次合理選用。
常用閥門選型
1、閘閥選型
化工生產裝置中,閘閥屬于較為常見的閥門類型,不會使液體流經方向發生改變。閘閥全開狀態下,阻力系數相對較小,所使用口徑、壓力和溫度范圍等相對廣泛。在口徑相同的情況下,與截止閥相比,可節省安裝尺寸空間,因此它的選擇使用范圍更為廣泛。但閘閥同樣也存在部分缺點,如高度較大,且啟閉所需時間較長;在啟閉過程中,密封面就有被沖蝕影響的可能;對介質清潔程度有著一定的標準要求;在生產中采用非金屬耐腐蝕材料進行制造的難度大。在閘閥開啟狀態下,位于閘板背面位置,介質可形成渦流現象,導致閘門受到沖蝕和振動影響,閥座密封面較易發生相應的損壞。所以,在需要調節流量的情況下,并不適合選用閘閥,在全開、圈閉狀態下,對流體啟閉進行有效控制時,適宜選用閘閥。按照閥桿的螺紋位置來進行劃分,閘閥有明、暗桿兩種形式。在腐蝕介質環境中,優先考慮明桿式閘閥,而面對低壓和無腐蝕性介質環境時,可選用暗桿式閘閥。以閘板結構劃分,閘閥可劃分成楔式、平行式閘閥。而楔式閘閥又可分為單、雙閘板兩種類型。針對平行式閘閥,在油氣輸送系統中重點使用,化工裝置中使用相對較少。有關閘閥應用方面,介質為蒸汽、油氣或高溫油品等,或開關頻繁位置,可合理選用閘閥,但在介質易結焦情況下就不太適用。易結焦高溫介質條件下,可合理選用楔式單間板閘閥,蒸汽、油品等介質可合理選用楔式雙閘板閘閥。
2、球閥選型
低溫、高溫和黏度大等介質,可合理選用球閥。介質中存在懸浮固體顆粒的情況下,大部分球閥均表現出良好的適用性,以密封材料為標準,同樣可在顆粒狀、粉狀等介質中,對球閥加以合理選用。針對全通道球閥,其在流量調節中使用較少,在快速啟閉情況下則使用較多,可快速完成事故緊急切斷操作;す艿乐,如對密封、磨損等有著嚴格標準,或高壓截止、啟閉動作迅速和縮口通道中,可合理應用球閥。有關介質方面,如腐蝕性、輕型結構以及低壓截止等情況下,同樣適用于使用球閥。在低溫、深冷介質,球閥也能發揮重要作用。在低溫介質的管路系統和裝置中,需使用低溫球閥,并設置有相應的閥蓋。浮動球閥的使用,對閥座材料有著相應的標準要求,需能夠有效承載球體以及工作介質產生的荷載。當使用大口徑球閥時,由于操作所需力較大,所以在DN≥200mm情況下,需以渦輪傳動形式為主。在口徑、壓力標準均較大時,需采用固定球球閥。此外,可燃、毒性介質管道中,球閥需設置相應的防火和防靜電結構,充分保證安全性。
3、止回閥選型
清潔介質條件下,多選擇使用止回閥。止回閥對介質清潔程度有一定要求。DN≤40mm情況下,適合采用升降止回閥,需位于水平管道完成合理設計安裝。DN介于50~400mm情況下,適合選用旋啟式升降止回閥,水平、垂直管道均可合理設計安裝,若位于垂直管道,需保證介質流向為從下到上。DN≥450mm情況下,適合選用緩沖性止回閥。DN介于100~400mm情況下,同樣也可以選擇夾式止回閥。旋啟式止回閥的使用,可承受較大工作壓力,PN標準可達42MPa,基于各部分材質區別,能夠在各種工作介質和溫度范圍中,如蒸汽、腐蝕性介質和油品等工作介質,溫度介于-196~800℃,均可考慮使用止回閥。
4、截止閥選型
化工設計期間,對流體阻力并沒有較高標準要求時,可考慮選用截止閥。面對高溫高壓介質情況下,截止閥同樣表現出相對廣泛的使用范圍。DN≤200mm,且為蒸汽化管路的情況下,可選用截止閥。具體實踐環節,小型閥門如取樣閥和針型閥與儀表閥等,或用于低真空系統和排氣閥的閥門,也可選用截止閥。就截止閥而言,其功能作用在于對壓力和流量的調節控制,所以,調節精度并無嚴格標準要求,管道直徑不大的情況下,可優先選擇截止閥。介質存在毒性的情況下,為充分保證密封性能,需要采用波紋管截止閥。介質清潔程度較差,存在大顆粒沉淀或中等黏度情況下,并不適合截止閥;ぴO計期間,對密封性能標準要求較為嚴格時,要優先考慮使用截止閥設計,由于存在密封圈,可充分保證良好密封性能,換墊操作較為簡便,僅需對截止閥安裝加以重點關注,閥門方向需同介質流動方向保持相同。
5、節流閥選型
基于結構形式層面分析,節流閥和截止閥具有明顯的相似性,而區別則在于,節流閥并未設置相應的節流元件。結合閥門市場整體情況,節流閥尺寸相對較小,卻表現出明顯的優勢,如安全監管和節能方面。然而,節流閥同樣也存在一定的不足,比如調節控制精度有待提高。因此,化工設計期間,對于溫度低和壓力高等介質情況下,可設計節流閥。在調節流量、壓力等需求下,也同樣可使用節流閥。而在介質清潔程度較差或高黏度等情況,則不適宜選用節流閥。
6、蝶閥選型
蝶閥的流體阻力相對較小,啟閉迅速,且重量、結構和尺寸方面也表現出明顯優勢,可有效節省材料成本。在切斷、節流設計中,選擇蝶閥更適宜需求,但在大流量調節,由于密封材料影響,其使用單位范圍也存在一定的局限性。在含懸浮固體的液體介質以及大口徑管道設計中,也可以選擇蝶閥。由于材料、設計和工藝等不斷優化改進,其性能同樣也發生相應的改變,蝶閥適用范圍也變得更加廣泛。蝶閥憑借其經濟性與調流流量性能,在適用于蝶閥的情況下,可優先考慮蝶閥。針對設計壓力不高,而管道直徑較大,且快速啟閉的情況下,設計蝶閥也是非常有益的。蝶閥可劃分成軟、硬密封類型,需基于流體介質溫度選擇具體適用的類型,需要提醒的是,其軟密封性能明顯優于硬密封。在常用的蝶閥中,最常見的就是大孔徑閥門,主要應用于原油及油品、水等為主的介質,溫度在300℃以內,且壓力在1.0MPa以內。
7、旋塞閥選型
旋塞閥屬于最先設計使用的閥件,具有良好的密封性能,可實現雙向密封,啟閉較為省力,且使用年限較長。在危害性較大的物料系統中可重點使用,但啟閉力矩相對較大,導致價格成本相對較高。旋塞閥腔體內不會產生積液,不會對間歇裝置物料產生污染影響。在化工管道設計中,使用旋塞閥可完成切斷和分配操作,且可改變介質流向。在多通道結構設計中旋塞閥也是比較常見的,閥門可連接多個流道,使管道系統設計更簡化,避免閥門數量和連接配件等使用過多。旋塞閥分為兩種類型,即無潤滑型與潤滑型。油封式旋塞閥在強制潤滑的作用下,可形成油膜,不僅具有更高的密封性能,而且啟閉時還相對省力,也降低了對密封面的損傷。但是要重點關注物料污染的問題,需要做好定期維護。一般情況下,無潤滑性使用相對較多。針對旋塞閥,比較適用于在介質溫度不高而黏度較高情況下,且開關快速等運行環境下,而蒸汽、溫度較高等介質通常不選用旋塞閥。
8、隔膜閥選型
隔膜閥在結構形式上具有明顯的特殊性,通過橡膠膜、塑料膜等實現對流體運動的有效控制。針對隔膜閥而言,流體阻力相對較小,可實現雙向密封,在低壓、懸浮黏性流體和腐蝕性漿液等介質中可重點使用。操作機構同介質通道保持安全分隔,通過彈性隔膜完成流體的有效切斷操作,隔膜閥在醫藥衛生和食品等工業生產系統設計中運用得比較多。隔膜材料自身的耐溫性能,決定了隔膜閥適宜的溫度環境。以結構為標準,可劃分成直通式、堰式。隔膜閥適用于以懸浮物、油品與酸性介質等為主,溫度不超過200℃,壓力不超過1.0MPa的運行環境,而在強氧化劑、有機溶劑等介質環境中,通常不選用隔膜閥。
閥門選型注意事項
在閥門選型時需重點考慮下面幾個因素:
①輸送流體性質。閥門作用在于對流體的有效控制,流體種類各不相同,如蒸汽、漿液和氣體與液體等,部分流體清潔程度較差,可能含有固體懸浮顆粒和粉塵等。所以,閥門選用期間,需對流體性質充分分析,以保證閥門選用符合具體標準要求。
②閥門功能。閥門選擇期間要考慮到閥門的功能,綜合考慮具體的使用條件,如調節壓力、流量或切斷,需要快速啟閉,單向流動或雙向流動等?偠灾,需對閥門特性、用途和功能充分了解,從而為閥門合理選用提供基礎依據。
③閥門尺寸。閥門選型中,需結合工藝管道的類型和尺寸等來選擇閥門的標準尺寸。
④閥門工作壓力、溫度。不同類型閥門使用范圍和條件存在明顯差別,面對不同壓力、溫度條件,就需要對閥門類型做出正確選擇。需基于工藝工況,對閥門材料、壓力等級進行明確,以此來為閥門選型提供參考。
⑤閥門壓力損失。局部阻力損失同閥門存在直接聯系,各類型閥門因結構存在差別,阻力大小各不相同,因此在閥門選型過程中一定要重點關注阻力允許標準范圍。
⑥閥門材質。在選型中,要結合溫度、壓力等級以及流體特性等情況來重點考慮閥門的材質選擇。閥體、閥座和閥盤部分所涉及材質各不相同,尤其是對于輸送腐蝕性物料的情況下,一定要基于物料性質做出合理選擇,從而保證閥門性能。