阀门

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工业阀门

 

 

一般来说:
阀门可以定义为改变流体流动的管道组件,例如调节、隔离、防止回流或系统中的泄压。

阀门是一个非常重要的管道部件,在工厂的安全、经济设计中起着至关重要的作用。要了解瓣膜的重要性和功能,可以以人体心脏中存在的瓣膜为例。
注意:此讨论仅用于了解系统中瓣膜的重要性和功能。本文不会介绍和声称任何真实的医疗程序和心脏功能。作者不是医生,也没有这样的医学知识。
我们的身体从应该从肺部供应的新鲜含氧血液中获取能量。因此,我们的心脏充当泵,以平衡的压力范围向身体的各个部位供应血液,从出生到死亡都不间断地工作。为了避免在泵送血液时纯血回流到不纯血中,心脏中存在一种用于检查流动的装置,称为心脏瓣膜。这就像一个止回阀(止回阀)。它还调节血液的流动,使血液的泵送压力均匀。
心脏有四个瓣膜,都是止回阀(止回阀)。这些瓣膜很薄,像纸巾一样,不断地打开和关闭。这种瓣膜的突然关闭和打开会产生心跳。这些是著名的 LUB-DUB 心脏声音,也称为心跳,实际上是心脏的声音阀门关闭和打开。
每天,心脏跳动约 100,000 次,将 2,000 加仑的血液循环通过身体。它类似于拳头的大小 心脏具有惊人的作用,可以使血液流过 60,000 英里长的血管,为器官和组织提供营养。对心脏或其瓣膜的任何损害都会降低泵送能力,迫使心脏更加努力地工作以跟上身体对血液的需求。如果这个瓣膜发生故障,那么瓣膜就会阻塞血液供应,这确实是致命的人类的生存。
所以我们看到,阀门的主要功能和重要性是由大自然本身设计的。
同样,阀门在任何过程系统的工作中都起着至关重要的作用。阀门的位置、类型、额定值在工厂的安全设计中非常重要。
阀门的四大主要功能

  • 调节流量

 

 

  • 隔离流
  • 防止回流
  • 泄压

 

 

  • 电力行业的典型阀门使用

    以下是一些使用阀门来实现系统设计目标的应用。
    A.根据工艺要求启动和停止流体流动,例如用于底灰输送的水闸水流。
    B. 根据工艺要求调节流体流量,例如,除氧器储罐液位控制。
    C. 平衡多个平行流动路径之间的流动,例如从润滑油冷却器排出的冷却水。
    D. 在启动期间填充和/或排气系统,例如锅炉填充阀或高点排气口。
    E. 停机后排空系统或进行维修,例如设备排空。
    F. 防止设备过压和潜在故障,例如安全阀
    G. 隔离用于维修或维护的设备或控制阀,例如,在加热器和旁通阀的上游和下游截断阀。
    H. 减少管道破裂的后果(即,防止意外但可能发生的事件),例如,在支管上安装隔离阀或在消防水回路中设置分段阀。
    I. 未来添加的规定,例如连接点处的阀门以备将来添加。
    J. 仪器隔离,例如仪器根阀。
    K. 维修前用于吹扫设备的连接,例如蒸汽输入和蒸汽输出。

阀门的历史

石化和炼油装置中的阀门受许多支持组织发布的众多标准和规范的约束。今天的阀门标准是动态文件,反映了良好的工程实践、市场需求的变化以及技术和制造程序的变化。但阀门行业标准的历史是由客户的反馈推动的——无论是多年的有效使用寿命、灾难性故障还是与其他制造商的类似产品不兼容。阀门本身没有标准化。
阀门的标准化开始于锅炉广泛使用的同一时期或工业化阶段。
1839 年,第一个获得专利的阀门是纽黑文居民 Charley W. Peckham 的闸阀。
从那时起,随着蒸汽压力的增加,制造越来越复杂的锅炉,导致生产更多增强设计的阀门和其他类型的阀门。蒸汽的控制几乎是每一个新阀门设计背后的驱动力。从 1850 年到 19 世纪之交,从绘图员的桌子上开始生活。
其他发明人也在努力改进闸阀设计,主要是在阀瓣和阀座结构方面。1896 年,Pratt & Cady 公司的工程师 William Jennings 为旋入式座圈设计申请了专利,该设计在接下来的 75 年中一直是标准,直到焊接技术的进步使旋入式布置过时。
随着蒸汽动力工业革命在本世纪前 25 年席卷美国,人们对锅炉和压力容器设计的关注日益增加,因为一些涉及压力容器的灾难性灾难导致了巨大的生命和财产损失。这种情况导致了“锅炉规范”的制定,它永远改变了所有承压部件(包括阀门)的未来。
锅炉和锅炉的标准化改变了阀门行业的未来。锅炉的标准化导致所使用的管道元件的标准化。
一个组织,阀门和配件行业制造商标准化协会 (MSS),于 1924 年发布了第一个标准,至今仍处于阀门标准活动的最前沿。多年来,许多 MSS 文件已成为后续 ASME 和美国石油学会 (API) 标准的基础。美国标准协会 (ASA) 于 1927 年发布了第一份涵盖标准化法兰和法兰接头的文件。
美国阀门行业的这个萌芽时期见证了许多未来流量控制制造的标志性人物:William Teller Crane (Crane);埃德蒙·H·伦肯(Lunkenheimer);威廉鲍威尔(鲍威尔);HG 勒德洛(勒德洛);鲁弗斯·B·查普曼(查普曼);查尔斯·詹金斯(詹金斯);丹尼尔·肯尼迪(肯尼迪);和 Rufus Pratt (Pratt & Cady)。所有这些人都为他们的阀门设计申请了专利,并创立了后来在流量控制领域广为人知的公司。
随着蒸汽动力工业的成熟和锅炉温度和压力的增加,阀门必须跟上。在某些情况下,锅炉制造商无法获得他们需要的阀门,因此他们设计和制造了自己的阀门。直到 20 世纪最初的几十年,蒸汽压力才开始超过 150-200 psi 的水平。在那之前,这些低压应用很容易被当时的黄铜和铁阀门处理。在高温过热器和蒸汽轮机之前的这些日子里,铸铁阀门也可以轻松处理适度的 350-400 度温度。
电力行业的创新导致 1915-1925 年期间运行温度和压力的上升。这种情况促进了一种新型阀门材料——钢的快速发展。钢铁可以承受新中央发电站管道所需的压力和温度。在这个成熟时期,钢制闸阀采用了至今仍为人所知的设计和外观。随着工作温度和压力的持续上升,新的铬/钼合金开始用于阀门结构。
化学和石化行业开发的强大的新化合物给阀门制造商带来了腐蚀挑战。哈氏合金、合金 20 和铬镍铁合金等许多新合金都应对了这些挑战。闸阀设计的最后一次重大进步发生在 1940 年代早期,压力密封阀盖的发明。压力设计将大型高压闸阀的质量和重量减少了多达 40%。压力密封阀现在是电厂使用的默认阀门类型。
自 40 年代和 50 年代初的压力密封专利活动开始,阀门设计工作一直集中在其他类型的阀门上,特别是球阀和蝶阀。
数十个 ASME、API 和 MSS 文件涵盖了阀门设计、功能、检查和测试的所有方面。这些令人眼花缭乱的规范、标准和规范,使阀门产品的规范和采购成为只有经验丰富的阀门工程专家才能完成的工作。
这种情况使制造商和阀门购买者/指定者承担更多责任。对影响这些产品的主要标准有一个很好的理解是至关重要的。

阀门的分类

基于关闭成员的分类。

1-盘式(关闭阀):关闭活塞式元件,如截止阀、活塞阀
2-楔式(滑动阀):滑动楔式元件,如闸阀
3-球式(旋转阀):旋转球类型元件如球阀、蝶阀
4-Flex-Body Valve: 弹性元件隔膜式阀门如夹管阀、隔膜阀

根据阀门的功能分类。

• 调节流量
• 隔离流量
• 防止回流
• 泄压
这是系统中使用最广泛的阀门分类和选择。

根据杆和杠杆的运动类型进行分类。

1) 直线运动阀
闸阀 截止

2) 升降式止回阀
直通球式止回阀
截止止回阀
夹管阀
隔膜阀 安全阀
溢流阀
3
) 旋转运动阀
球阀
蝶阀
旋启式止回阀
斜盘式止回阀
折叠式迪克止回阀
截止止回阀
4) 角行程阀
球阀
旋塞阀
蝶阀

根据阀门的尺寸分类。

小口径(通常为 2 英寸及以下)
大口径阀门(通常为 2 英寸以上)
注意:此分类非常重要,因为几乎所有使用的小口径阀门都是锻钢,所有使用的大口径阀门都是铸件。因此对于材料规范,这种对阀门尺寸的分类是必要的。

基于等级的阀门分类。

基于 ASME B 16.34 ,阀门等级可分类为

标准组150,300,400,600,900,1500,2500和4500
•标准级150到4500阀门
– 焊接端阀:150到4500螺纹端阀:150到
2500级
– 缩放末端阀门的额定值有限至 1000 F
– 法兰端阀:150 级至 2500 级
– 螺纹端或承插焊端阀仅限于 NPS 2-1/2 和较小的
特殊 150 级至 4500 级阀门
特殊 150 级至4500 级阀门适用
特殊等级不适用于法兰端阀
– 特殊等级不适用于大于 NPS 2-1/2 的螺纹端或承插焊端阀
– 高于 2500 级的额定值或高于 1000 F 的额定值不适用于螺纹端阀门
– 特殊等级阀门标有“B16.34 SPL” 有限
级阀门
– 有限级额定值适用于:
• NPS 2-1/2和较小的阀门
• 焊接端阀
• 螺纹端阀
– 限制等级根据附件 G 计算 – 限制等级
阀门必须符合附录 G 的要求
– 限制等级等级不适用于法兰端阀门
– 限制等级阀门是34 LTD”
中级阀门
– 只能分配焊接端或螺纹端阀门 中级等级
– 中级等级可应用于
• 标准级阀门
• 特殊级阀门
• 限制级阀门

基于蒸汽工作压力 (SWP) 等级的分类

阀门上标有与蒸汽温度对应的最大允许工作压力
标有“SWP”额定值
不得在超过所列温度下“SWP”额定压力的压力和温度下使用

基于国家消防协会 (NFPA) 等级的分类

NFPA 额定阀门用于美国的消防系统
通常额定压力为 175 或 250 psi 用于消防服务
美国保险商实验室 (UL) 列出的
工厂相互 (FM) 批准
的 NFPA 额定阀门 175 或 250 psi 的额定压力可能要高得多,用于一般服务。

基于国家消防协会 (NFPA) 等级的分类

一般服务等级
可被视为等同
于 175 psi 的“CWP” NFPA 等级阀门 可具有 400 psi 的一般服务等级

称为双重评级的分类

ASME B16.34 600 级或 API 800 级
NFPA 175 psi 或 CWP 400 psi

注意:
一般
对接焊阀用于#4500
以下螺纹端阀
法兰端阀用于#2500
螺纹端阀或承插端阀限制使用2-1/2英寸及以下
螺纹端阀用于高达 1000 华氏度
的小口径阀门是锻造阀门。
大口径阀门是铸造阀门
PT-Rating 在 20 到 100degF,在 ASMEB16.34 或其他标准中也称为“CWP”
环境温度下的最大允许工作压力也称为“Cold Rating”
CWP 也称为作为“wog”(水-油-气)等级
标有“CWP”等级的阀门适用于流动介质保持在环境温度的应用。