閥門(mén)用于石油和天然氣工業(yè)管道

了解石油和天然氣行業(yè)中使用的不同類(lèi)型的閥門(mén)及其差異：API和ASME閘門(mén)，球形，檢查，球形和蝶形設(shè)計(jì)（手動(dòng)或驅(qū)動(dòng)，帶鍛造和鑄造車(chē)身）。簡(jiǎn)而言之，v avves是用于管道應(yīng)用的機(jī)械裝置，用于控制，調(diào)節(jié)和打開(kāi)/關(guān)閉流體的流量和壓力。鍛造閥門(mén)用于小口徑或高壓管道應(yīng)用，鑄造閥門(mén)用于2英寸以上的管道。 

什么是閥門(mén)？

石化行業(yè)使用的不同類(lèi)型的閥門(mén)適用于以下任何應(yīng)用：

石化閥門(mén)

 

 通過(guò)管道啟動(dòng)/停止流體（碳?xì)浠衔?，石油和天然氣，蒸汽，水，酸）的流?dòng)（例如：閘閥，球閥，蝶閥，刀閘閥或旋塞閥）

 調(diào)節(jié)通過(guò)管道的流體流量（例如：截止閥）

控制  流體流量（控制閥）

改變  流動(dòng)方向（例如三通球閥）

調(diào)節(jié)  過(guò)程的壓力（減壓閥）

保護(hù)  管道系統(tǒng)或設(shè)備（泵，電機(jī)，油箱）免受過(guò)壓（安全或壓力釋放）或背壓（止回閥）

過(guò)濾流經(jīng)管道的碎屑，以保護(hù)可能被固體部件（y和籃式過(guò)濾器）損壞的設(shè)備

用于石油和天然氣行業(yè)的閥門(mén)

 

通過(guò)組裝多個(gè)機(jī)械部件來(lái)制造閥門(mén)，關(guān)鍵部件是車(chē)身（外殼），裝飾件（可更換的接液部件的組合），閥桿，發(fā)動(dòng)機(jī)罩和動(dòng)作機(jī)構(gòu)（手動(dòng)桿，齒輪或致動(dòng)器）。

 

小孔徑（通常為2英寸）或需要高耐壓和耐溫的閥門(mén)采用鍛造鋼體制造; 直徑2英寸以上的商用閥門(mén)采用鑄造材料制成。

 

該閥門(mén)的市場(chǎng)價(jià)值每年約40十億美元在2018年，和各大廠商都設(shè)在美國(guó)，歐洲（意大利，德國(guó)，法國(guó)和西班牙），日本和中國(guó)。

 

閥門(mén)類(lèi)型

石油和天然氣工業(yè)中使用的閥門(mén)以及管道應(yīng)用可以通過(guò)多種方式進(jìn)行分類(lèi)：

 

閥門(mén)類(lèi)型的閥門(mén)

 

直線運(yùn)動(dòng)：閘門(mén)，球形，隔膜，夾緊和止回閥

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：蝶閥，球閥，塞子，偏心和旋啟式止回閥

QUARTER TURN：需要大約四分之一圈運(yùn)動(dòng)的裝置，桿的0到90°從完全靠近移動(dòng)到完全打開(kāi)位置，反之亦然。

油氣閥類(lèi)型 直線運(yùn)動(dòng)閥 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)閥 四分之一轉(zhuǎn)閥

閘閥 X    

截止閥 X    

止回閥   X  

提升止回閥 X    

傾斜盤(pán)止回閥   X  

停止止回閥 X X  

球閥   X X

夾管閥 X    

蝶閥   X X

旋塞閥   X X

隔膜閥 X    

安全閥/泄壓閥 X    

 

由身體材料制成的閥門(mén)

CAST（主體通過(guò)鑄鋼獲得）。本文列出了閥門(mén)的主要鑄造材料。

FORGED（車(chē)身由鍛鋼制造）

本文介紹了鑄鋼與鍛造之間的區(qū)別。

 

按行動(dòng)類(lèi)型劃分的閥門(mén)

手動(dòng)：閥門(mén)通過(guò)杠桿，車(chē)輪和/或齒輪手動(dòng)操作;

ACTUATED：閥門(mén)通過(guò)稱(chēng)為執(zhí)行器的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行操作，可以是電動(dòng)，氣動(dòng)，液壓和油氣

閥門(mén)設(shè)計(jì)

GATE VALVE：此類(lèi)型在管道和管道應(yīng)用中使用很多。閘閥是用于打開(kāi)和關(guān)閉流體流動(dòng)的截止閥（截止閥）。閘閥不能用于節(jié)流應(yīng)用，即調(diào)節(jié)流體的流量（在這種情況下應(yīng)使用球閥或球閥）。因此，閘閥可以完全打開(kāi)或關(guān)閉（通過(guò)手動(dòng)輪，齒輪或電動(dòng)，氣動(dòng)和液壓執(zhí)行器）

GLOBE VALVE：這種類(lèi)型的閥用于節(jié)流（調(diào)節(jié)）流體流量。截止閥也可以關(guān)閉流量，但對(duì)于此功能，閘閥是首選。截止閥在管道中產(chǎn)生壓降，因?yàn)榱黧w必須通過(guò)非線性通道。

檢查閥：這種類(lèi)型的閥門(mén)用于避免管道系統(tǒng)或管道中的回流，這可能會(huì)損壞下游設(shè)備，如泵，壓縮機(jī)等。當(dāng)流體有足夠的壓力時(shí)，它會(huì)打開(kāi)閥門(mén); 當(dāng)它在設(shè)計(jì)壓力下返回（反向流動(dòng)）時(shí)，它關(guān)閉閥門(mén) - 防止不需要的流動(dòng)。

球閥： 球閥是用于關(guān)閉應(yīng)用程序四分之一圈閥門(mén)。閥門(mén)通過(guò)內(nèi)置球打開(kāi)和關(guān)閉流體流動(dòng)，球體在閥體內(nèi)部旋轉(zhuǎn)。球閥是開(kāi)關(guān)應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且比用于類(lèi)似目的的閘閥更輕且更緊湊。兩個(gè)主要設(shè)計(jì)是浮動(dòng)和耳軸（側(cè)面或頂部入口）

蝶閥：這是一種多功能，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的閥門(mén)，用于調(diào)節(jié)或打開(kāi)/關(guān)閉流體流量。蝶閥可采用同心或偏心設(shè)計(jì)（雙/三），結(jié)構(gòu)緊湊，與球閥相比，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本更低，因此越來(lái)越具有競(jìng)爭(zhēng)力。

夾緊閥：這是一種直線運(yùn)動(dòng)閥，可用于處理固體材料，漿液和稠密流體的管道應(yīng)用中的節(jié)流和關(guān)閉應(yīng)用。夾管閥具有夾管以調(diào)節(jié)流量。

插頭閥：旋塞閥被歸類(lèi)為用于關(guān)閉應(yīng)用的四分之一轉(zhuǎn)閥。羅馬人引進(jìn)了第一個(gè)旋塞閥來(lái)控制輸水管道。

安全閥：安全閥用于保護(hù)管道裝置免受可能威脅人類(lèi)生命或其他資產(chǎn)的危險(xiǎn)超壓?；旧?，安全閥在超過(guò)設(shè)定值時(shí)釋放壓力。

控制閥：這些是自動(dòng)化復(fù)雜石化過(guò)程的閥門(mén)。

Y型過(guò)濾器：雖然閥門(mén)不合適，Y型過(guò)濾器具有過(guò)濾碎屑和保護(hù)下游設(shè)備的重要功能，否則可能會(huì)損壞 

閥門(mén)尺寸

為了確保不同制造商的閥門(mén)可以互換，關(guān)鍵類(lèi)型閥門(mén)的面對(duì)面尺寸（即閥門(mén)入口和出口之間的毫米或英寸距離）已通過(guò)ASME B16.10規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。

 

 

指導(dǎo)-ON-閥門(mén)類(lèi)型選擇

 

ASME B16.34：閥門(mén)合規(guī)性

ASME閥門(mén)標(biāo)準(zhǔn)B16.34是全球公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，用于設(shè)計(jì)，制造和測(cè)試石油和天然氣行業(yè)中使用的閥門(mén)。ASME B16.34也在更一般的ASME規(guī)范ASME B31.1 “Power Piping Design”中提到。

 

早在1988年，該標(biāo)準(zhǔn)的范圍被修改為包括螺紋端閥和焊接端閥以及法蘭端閥。

 

滿足以下條件時(shí)，閥門(mén)符合ASME B16.34：

 

閥體和殼體材料符合ASME和ASTM材料化學(xué)和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)殼體和殼體材料進(jìn)行熱處理，以確保適當(dāng)?shù)木Я＝Y(jié)構(gòu)，耐腐蝕性和硬度。

閥體和其他含壓部件的壁厚符合ASME B16.34規(guī)定的每種壓力等級(jí)的最小值。

NPT和SW端連接符合ASME B1.20.1或ASME B16.11。

莖是內(nèi)部裝載和防爆的。

所有螺栓均為ASTM等級(jí)，最大應(yīng)力由B16.34控制。

每個(gè)閥門(mén)在1.5倍額定壓力下進(jìn)行殼體測(cè)試，持續(xù)時(shí)間為特定測(cè)試時(shí)間。

在特定的測(cè)試持續(xù)時(shí)間內(nèi)，對(duì)每個(gè)閥門(mén)進(jìn)行兩個(gè)方向的閥座泄漏測(cè)試。

每個(gè)閥門(mén)都使用結(jié)構(gòu)材料，操作限制和制造商名稱(chēng)永久標(biāo)記。

控制閥

控制閥用于石油和天然氣工業(yè)中，以根據(jù)由控制器管理的信號(hào)調(diào)節(jié)管道或過(guò)程中的流體的流速（以及相關(guān)的過(guò)程參數(shù)，如壓力，溫度和水平）。流量控制閥在復(fù)雜石化過(guò)程中的作用是關(guān)鍵，因?yàn)檫^(guò)程中涉及的多個(gè)回路應(yīng)保持嚴(yán)格和動(dòng)態(tài)控制，以確保整個(gè)過(guò)程按預(yù)期工作并產(chǎn)生所需的輸出在數(shù)量，質(zhì)量和時(shí)間方面。

 

由于大多數(shù)行業(yè)的過(guò)程自動(dòng)化日益增長(zhǎng)，流量控制閥的應(yīng)用在過(guò)去幾年中不斷增加。

 

這些類(lèi)型的閥門(mén)通過(guò)簡(jiǎn)化對(duì)過(guò)程變化的響應(yīng)并為人員和設(shè)備提供更高的安全性，用于灌溉系統(tǒng)，水處理廠，石油和天然氣廠，發(fā)電，防火系統(tǒng)，食品加工行業(yè)。

 

用于石油和天然氣工業(yè)的流量控制閥可以具有球形，蝶形或球形，并且可以具有多種材料等級(jí)和尺寸。常用的執(zhí)行器類(lèi)型是氣動(dòng)執(zhí)行器，因?yàn)榕c其他類(lèi)型的執(zhí)行器相比，它涉及較少的輔助設(shè)備（如電纜，開(kāi)關(guān)設(shè)備）。

 

閥門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉及其調(diào)節(jié)是通過(guò)電子控制器，定位器和閥門(mén)的執(zhí)行器（可以是電動(dòng)，氣動(dòng)或液壓）的組合效果來(lái)完成的。

 

執(zhí)行器響應(yīng)關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)的變化（例如壓力，液位，溫度和流量的變化）打開(kāi)和關(guān)閉控制閥。

 

通過(guò)這樣的動(dòng)作，工藝參數(shù)保持在所需的目標(biāo)范圍內(nèi)，以確保整個(gè)過(guò)程按預(yù)期工作并產(chǎn)生所需數(shù)量和質(zhì)量的產(chǎn)品。

 

流量控制閥組件

控制閥的主要組成部分是：

 

所述閥 主體：其中調(diào)制元件被包含并操作

所述定位器：這是元件來(lái)控制閥的開(kāi)度，并安裝在閥的主體

所述致動(dòng)器：是用于移動(dòng)所述閥的調(diào)制元件，該裝置例如，球（球閥），該盤(pán)（蝶形）或干（截止閥）

該控制器

流量控制閥

 

流量控制閥執(zhí)行器

執(zhí)行器的選擇基于桿的所需推力和閥的運(yùn)動(dòng)。

 

工程師必須確定圖表或活塞執(zhí)行器是否是合適的類(lèi)型。致動(dòng)器是用于將流量控制元件移動(dòng)和定位在閥體內(nèi)的主要能量源。

 

有多種類(lèi)型可供選擇，包括氣動(dòng)，電動(dòng)，液壓，電動(dòng)液壓和手動(dòng)。氣動(dòng)執(zhí)行器廣泛用于節(jié)流應(yīng)用的。

 

一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，它被認(rèn)為是自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)，有三種類(lèi)型的氣動(dòng)執(zhí)行器可供選擇：活塞，彈簧和隔膜，以及旋轉(zhuǎn)葉片。前兩個(gè)可適用于旋轉(zhuǎn)閥或滑閥桿; 后者僅用于旋轉(zhuǎn)閥。

 

流量控制閥配件

通常情況下，定位器傳感器，增壓器，電磁閥，限位開(kāi)關(guān)，手輪和行程限位器，緩沖器，調(diào)節(jié)器，傳輸線等附件的選擇基于工程規(guī)范。

 

成本是材料選擇的主要因素。

 

不僅是每磅美元的材料成本，而且制造和檢查的成本也導(dǎo)致了閥門(mén)的未安裝成本。安裝成本不僅包括安裝成本，還包括因安裝不當(dāng)造成的任何損壞的成本以及檢查成本。

 

后者包括諸如材料化學(xué)分析，射線照相和鑄件和焊縫的表面檢查，以及檢查所安裝的閥門(mén)是否正確以及它是否正確定向。

 

選擇合適的控制閥類(lèi)型取決于管道系統(tǒng)的特定研究及其流體的狀況，但控制閥的尺寸應(yīng)使壓力通過(guò)它而不是管道的壓力下降是控制流量的那個(gè)。

 

所有閥門(mén)，包括蒸汽控制閥，均設(shè)計(jì)為滿足允許的內(nèi)部泄漏標(biāo)準(zhǔn)（FCI / ANSI）。泄漏次數(shù)越多，允許的內(nèi)部泄漏率越低。

 

I級(jí)閥門(mén)具有很高的內(nèi)部泄漏率，通常成本低; 而VI級(jí)閥門(mén)將具有很低的允許內(nèi)部泄漏率。必須規(guī)定蒸汽閥的泄漏率不低于IV級(jí)。IV級(jí)蒸汽控制閥將保持較長(zhǎng)的使用壽命。

 

流量控制閥類(lèi)型

根據(jù)閥桿運(yùn)動(dòng)，控制閥可分為兩種主要類(lèi)型：

 

直線運(yùn)動(dòng)/往復(fù)運(yùn)動(dòng)：球形（直線，角度，3向），隔膜和夾緊控制閥

旋轉(zhuǎn)閥桿：球閥，蝶閥和插頭控制閥類(lèi)型

截止閥可以是單座或雙座。

 

往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式控制閥

 

控制閥選擇

工藝工程師必須考慮許多因素來(lái)選擇正確的控制閥?？紤]選擇的一般標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)如下：

 

控制類(lèi)型; 控制程度; 關(guān)閉的程度。

設(shè)計(jì)溫度; 設(shè)計(jì)壓力; 允許的壓降。

流體腐蝕性; 流體侵蝕特性; 其他特性，如結(jié)垢或焦化。

固有特性，如閥門(mén)Cv：泄漏危險(xiǎn)程度; 保溫或保冷; 成本。

由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是已知的，過(guò)程工程師可以著手選擇正確類(lèi)型的控制閥和相關(guān)設(shè)備，以及閥門(mén)本身的材料。

 

下一步是創(chuàng)建詳細(xì)規(guī)范（通常由專(zhuān)業(yè)管道工程師起草）并創(chuàng)建描述供應(yīng)商閥門(mén)的采購(gòu)規(guī)范。

 

規(guī)范應(yīng)至少包含：控制閥類(lèi)型的描述（旋轉(zhuǎn)，滑動(dòng)）; 孔徑和額定壓力; 連接; 身體關(guān)節(jié)類(lèi)型; 車(chē)身部件，閥內(nèi)件，墊圈和螺栓連接的材料規(guī)范; 定位器和控制器要求; 閥門(mén)類(lèi)型的工業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的參考。

 

通常，計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)可幫助工程師根據(jù)工藝參數(shù)確定合適的控制閥及其功能。

 

控制閥安裝

始終將排放蒸汽管道管道至少擴(kuò)展一個(gè)管道直徑。將排放管道擴(kuò)展至少兩個(gè)或三個(gè)管道直徑并不罕見(jiàn)。應(yīng)該注意的是，管道的膨脹會(huì)降低閥門(mén)的出口速度，從而延長(zhǎng)閥門(mén)的使用壽命。閥門(mén)制造商將在控制閥后提供合適的管道尺寸。使管道尺寸與傳熱入口連接相匹配。

在任何傳熱的入口連接之前，蒸汽控制閥之后的距離應(yīng)至少為10個(gè)管道直徑。在減壓應(yīng)用中，在改變流動(dòng)方向之前必須留下至少20個(gè)水平管道直徑。

控制閥必須始終安裝在水平蒸汽管路中，不得垂直安裝。

在假定的高流量操作條件下，在低流量操作條件下正確選擇閥門(mén)更為重要。

必須在控制閥安裝中使用旁通閥。如果閥門(mén)故障或維護(hù)反應(yīng)，預(yù)防和預(yù)測(cè)，旁通閥用于允許工業(yè)設(shè)施的人員在沒(méi)有控制閥的情況下操作該過(guò)程。

在蒸汽控制閥之前和之后安裝壓力表可實(shí)現(xiàn)線路診斷。正確安裝的重要性不容小覷。在許多情況下，麻煩的啟動(dòng)源可以追溯到未正確安裝的控制閥。強(qiáng)烈建議至少使用具有儀表背景的人員來(lái)監(jiān)督控制閥的安裝和設(shè)置。

如何訂購(gòu)閥門(mén)

石油和天然氣行業(yè)使用的閥門(mén)制造商需要知道以下信息才能提供合適的設(shè)備：

 

閥門(mén)類(lèi)型

NPS或DN的孔徑

閥門(mén)壓力等級(jí)（等級(jí)范圍從150＃到4500＃）

規(guī)范（示例API 6D，API 600，API 602等）

車(chē)身和裝飾材料（至少）

所需的端部連接（法蘭，螺紋，對(duì)接焊，凸耳等）

管道中的流體（>油，氣，水，蒸汽，固體）

工作溫度和壓力

數(shù)量

交貨時(shí)間

原產(chǎn)地限制（允許或不允許中國(guó)和印度的原產(chǎn)地）

示例如何訂購(gòu)油和氣門(mén)，全球，檢查閥門(mén)

 

每個(gè)制造商都有自己的閥門(mén)訂購(gòu)表，用于映射用戶(hù)必須考慮的閥門(mén)配置參數(shù)：

 

GS  - F - 6“/  150  -  316  -  B.

 

  1 2 3 4 5

 

1.閥門(mén)類(lèi)型 2.結(jié)束類(lèi)型 3.尺寸/等級(jí) 4.身體材料 5.選項(xiàng)

C：止回閥

CL：提升止回閥

CS：檢查壓力密封閥

CW：旋轉(zhuǎn)止回閥

G：閘閥

GG：鍛造閘閥

GL：輕型閘閥（API 603）

GS：閘閥壓力密封閥

O：截止閥

OB ：Globe Bellowed密封閥

OS：截壓閥

Y：Y型過(guò)濾器 F：法蘭端

T：螺紋端

W：對(duì)接焊端

S：套筒焊端 尺寸：NPS 1/2 - 80“

 

 

ANSI標(biāo)準(zhǔn)：

150：150 LB Class 

300：300 LB Class 

600：600 LB Class 

1500：1500 LB Class

 

DIN標(biāo)準(zhǔn)：

 

PN16 

PN25 

PN40

 

JIS標(biāo)準(zhǔn)：

 

10K：JIS 10K 

20K：JIS 20K