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油气田常用阀门选用规定

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油气田 常用 阀门 选用 规定
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油气田常用阀门选用规定 阀门是炼油和石油化工管道系统的重要组成部件,在石油加工和油气集输过程中起着重要作用。其主要功能是:接通和截断介质;防止介质倒流;调节介质压力、流量;分离、混合或分配介质;防止介质压力超过规定数值,以保证设备和管道安全运行等。选用阀门主要从无故障操作和经济两方面考虑。 1 阀门选用的一般原则 (1)流体性质 阀门是用于控制流体的,而流体的性质有各种各样,如液体、气体、蒸汽、浆液、悬浮液、粘稠液等,有的流体还带固体颗粒、粉尘、化学物质等,因此在选用阀门时,先要了解流体性质,如液体中是否含有固体悬浮物,液体流动时是否可能产生汽化,在哪汽化,气态流动时是否产生液化,液体的腐蚀性如何,要从阀门的结构和材质确定其适用性。 (2)阀门的功能 选用阀门时还要考虑阀门的功能。所选阀门是用于切断还是调节流量,若只是切断,则还要考虑有无快速启闭的要求;阀门是否必须关得严,一点也不许泄漏,每种阀门都有它的特性和适用场合,要根据功能要求选择合适的阀门。 (3)阀门尺寸 阀门尺寸即公称通径的选择,是根据流体的流量和允许的压力损失来决定的,一般应与工艺管道的尺寸一致。 (4)阻力损失 管道内的压力损失有相当一部分是由于阀门造成的,有些阀门结构的阻力大,而有些小,但各种阀门又有其固有的功能特性。同一种形式阀门有的阻力大,有的阻力小,选择要适当考虑。 (5)压力和温度 阀门的压力—温度等级是在指定温度下用表压表示的最大允许工作压力。压力—温度等级是阀门设计、制造的基本参数,在工程设计中应根据工作温度和压力正确选择阀门压力—温度等级。 (6)阀门的材质 当阀门的压力—温度等级和流体特性决定后,就应选择合适的材质。阀门的不同部位例如其阀体、压盖、阀瓣、阀座等,是由几种不同材料制造的,以获得经济、耐用的最佳效果。灰铸铁和可锻铸铁阀体最高允许耐温分别为 200℃和 300℃;优质碳素钢可以到 450℃;超过 450℃就要考虑使用合金钢;超过 550℃就应选用耐高温的 Cr—Ni 不锈钢。对于输送有化学腐蚀性介质的阀门,根据介质的性质采用铜、铝、铝合金、铸铁、不锈钢、塑料制作,设计中正确选择阀门材质,尤其是阀体和密封面材料是至关重要的。 2、阀门类型选择的范围 阀门类型选择范围一般应根据介质的性质、操作条件及其对阀门的要求等因素确定。表—1 和表—2 列出了各类阀门的适用范围,作为阀门类型选择的参数。 表—1 阀门类型选择表(一) 阀 门 流 束 调 节 形 式 介 质 带悬浮颗粒 类 别 型 号 截 止 节 流 换向分流 无颗粒带腐蚀性 无腐蚀性 粘滞性 清 洁截止形: 直通式 可用 可用 可用 角 式 可用 可用 可用 可用 可用 斜叉式 可用 可用 可用 可用 多通式 可用 可用 闭合式 柱塞式 可用 可用 可用 可用 可用 平行闸板形: 普通式 可用 可用 带沟道闸门式 可用 可用 可用 可用 楔型闸板式 可用 可用 可用 可用 可用 楔式闸板形: 底部有凹槽 可用 可用 滑动式 底部无凹槽 (橡胶阀座) 可用 适当可用 可用 可用 旋塞形: 非润滑的 可用 适当可用 可用 可用 可用 可用 润滑的 可用 可用 可用 可用 可用 偏心旋塞 可用 适当可用 可用 可用 可用 提升旋塞 可用 可用 可用 可用 可用 球 形 可用 适当可用 可用 可用 可用 旋转式 蝶 形 可用 可用 特用 可用 可用 可用 夹 紧 形 可用 可用 特用 可用 可用 可用 可用 可用 隔膜形: 堰 式 可用 可用 可用 可用 可用 可用 挠曲式 直通式 可用 适当可用 可用 可用 可用 可用 表—2 阀门类型选择表(二) 阀 门 基 本 形 式 使 用 条 件 截止阀 闸 阀 旋 塞 蝶 阀 压力,温度 常温—高压 ○ ● ▲ ◆ 常温—低压 ○ ○ ○ ○ 常温—高压 ◆ ●(○) ◆ ◆ 常温—低压 ▲ ● ◆ ◆ 中温—中压 ● ○ ● ● 低 温 ▲ ○ ◆ ▲ 公称直径(mm) >1000 ◆ ● ◆ ○ >500 ◆ ○ ◆ ○ 300—500 ▲ ○ ◆ ○ <300 ● ○ ▲ ● <50 ○ ● ● ▲ 注:符号表示:○适用;●可用;▲适当可用;◆不适用。 3、常用阀门结构特征的选择 设计工作中要做到正确选择阀门,应了解和掌握所选阀门的功能及结构特征,使其在满足输送流体性质的同时,在设计工况下安全使用。下面分别介绍几种常用阀门性能和结构,供设计选用时参考。 (1)闸阀 功能 可用于接通或截断流体的通道。闸阀流动阻力小,启闭省力,广泛应用于各种介质管道的启闭。当闸阀部分开启时,在闸板背面产生涡流,易引起闸板侵蚀和振动,也易损坏阀座的密封面,因此,闸阀一般不作节流用。 结构 1、楔式刚性单闸板:适用于常温、中温、各种压力工况。 2、楔式弹性单闸板:适用于各种压力、温度的中、小口径闸阀及启闭频繁的场合。但要求介质中含固体杂质少,且不易结焦的介质。 3、楔式双闸板:不适用于粘性介质,一般用于水和蒸汽介质。 4、平行式双闸板:该阀密封靠两块闸板间弹簧作用力把闸板压紧在阀座上,结构较为复杂,很少采用;而平行单闸板闸阀广泛应用于天然气油水为介质的管道上。 注意事项 1、不宜用以调节介质压力和流量。 2、适用于结焦场合,但弹性闸板和双闸板闸阀不易应用。 3、大口径或高压闸阀,可安装傍通阀以减小主闸阀启闭力矩。 (2)截止阀、节流阀 功能 1、截止阀的阀瓣为盘形,节流阀的阀瓣为园锥流线形,是向下闭合式阀门,节流阀特别适用节流,可以改变通道面积,用以调节流量和压力。 2、直通形截止阀流动阻力大,流体流过阀门时压力降较大。 3、角形截止阀并与直通形相比,流动阻力较小。 4、直流式截止阀一般用于对流动阻力要求严格的场合。 5、针形截止阀可微量调节,一般用于洁净的仪表管道和取样。 注意事项 1、截止阀不宜用来调节介质的压力和流量。经常需要调节压力或流量的部位应选用节流阀。 2、直通式和直流式截止阀、节流阀可安装在水平或垂直管路上,角式截止阀和节流阀需要安装在垂直相交的管道上,安装时注意阀体的指示方向与介质流向一致。 (3)止回阀 功能 1、止回阀用于需要防止流体逆向流动的场合,介质顺流时开启,逆流时关闭。 2、旋启式止回阀流动阻力比直通式升降止回阀小,适用于大口径低流速和流动不常变动的场合。 注意事项 1、直通式升降止回阀应安装在水平管道上,立式升降止回阀和底阀必须安装在垂直管道上,并要求介质由下向上流动。 2、旋启式止回阀一般安装在水平管道上,也可安装在垂直或倾斜管道上。 3、小口径管道上选用升降式止回阀,大口径管道上选用旋启式止回阀。 4、安装止回阀时要注意介质流动方向与止回阀箭头指向一致。 (4)球阀 功能 球阀的阀瓣为一中间有通道的球体,作 90 度旋转以达到启闭,有快速启闭的特点。 注意事项 1、球阀一般用于需要快速启闭或要求阻力小的场合,可用于水、油品介质,也适用于浆液和粘性液体的管道。球阀还可以用作于高压管道和低压力降的管道。 2、由于节流可能造成或密封件或球体的损坏,一般不用球阀节流。全通道球阀不适用于调节流量。 (5)蝶阀 功能 蝶阀是采用园盘式启闭件,园盘状阀瓣固定于阀杆上旋转 90 度即完成启闭作用,操作简便,开启角度为 20—75 度,因而在许多场合蝶阀取代了截止阀和自控系统的调节阀。注意事项 蝶阀可广泛用于操作压力 2.0MPa,工作温度 200 摄氏度以下的输送各种介质,包括水、油、气体、浆液、悬浮液的管道上的截流和调节流量,也可以用于蒸汽调节。 (6)安全阀 功能 1、由于火灾或操作故障将造成受压容器或设备超过其设计压力时,应设置安全阀,故起到安全保护作用。 2、微启安全阀泄放量小,一般用于液体介质。全启安全阀泄放量大,回座性能好,适用于气体和液体介质。 注意事项 1、根据介质的操作温度和操作压力确定安全阀的公称压力。 2、根据不同的工艺操作压力确定安全阀定压值,即安全阀的泄放压力。并应在弹簧定压范围内。 3、计算安全阀喷嘴面积。选定合适喷嘴面积的安全阀,选定安全阀的喷嘴面应大于计算面积。 4、工艺设备和工艺管道上的安全阀应垂直安装,以保证容器或管道和安全阀之间畅通无阻。安全阀安装位置应尽可能布置在平台附近,以便检查和维修。 5、安全阀进口管线直径最小应等于进口直径,安全阀出口管线直径不得小于其出口直径。 6、安全阀出口排放高度和水平安全距离按有关标准确定。 4、阀体材料的选择规定 设计工作中阀门的选择主要应考虑阀门材料所适用的公称压力等级,耐温介限和介质类别,选择阀门时参照表 3 确定阀体材料。 表—3 常用阀体材料选用表 材 料 常 用 工 况 类 别 材料牌号 代 号 PN(MPa) T(℃) 主要介质 HT20—14 ≤1.6 ≤200 灰铸铁 HT25--47 Z 氨≤2.5 氨≥-40 KT30—6 ≤300 可锻铸铁 KT30--8 K ≤2.5 氨≥-40 球墨铸铁 QT40--17 Q ≤4 ≤350 水、蒸汽、油类高硅铸铁 NSTSi—15 G ≤0.6 ≤120 硝酸等 ZG25 ≤16 ≤200 水、蒸汽、油类优质碳素钢 25、35、40 C ≤32 ≤450 氨、氮、氢气等15CrMo ZG20CrMo 10 540 蒸汽等 Cr5Mo 铬钼合金钢 ZGCr5Mo I ≤16 ≤550 油 类 12Cr1MoV 15Cr1MoV 铬钼钒合金钢 ZG15Cr1MoV V 14 570 蒸汽等 1Cr18Ni9Ti ≤200 硝酸等 镍铬钛耐酸钢 ZG1Cr18Ni9Ti P ≤6.4 -100-- -196 ≤600 乙烯等低温 高温蒸汽 Cr18Ni12Mo2Ti 镍铬钼钛耐酸钢 ZGCr18Ni12Mo2Ti R ≤20 ≤200 尿素、醋 酸 铜合金 HSi80--3 T ≤1.6 ≤200 水、蒸汽、气体5、阀门密封面材料的选择规定 密封性能是阀门应具有的功能,密封材料是决定阀门耐温界限的主要依据,阀门的最高使用温度,应采用阀体和密封面二者耐温界限的较小值。因此选择阀门时应对阀门的密封结构及其密封面材料给予重视。阀门密封面材料的选用参照表 4。 表—4 常用密封面材料选用表 常 用 工 况 材 料 代号 PN(MPa) T(℃) 适 用 阀 类 橡 胶 X ≤0.1 ≤60 截止阀、隔膜阀、蝶阀、止回阀 尼 龙 N ≤3.2 ≤80 球阀、截止阀 聚四氟乙烯塑料 F ≤6.4 ≤150 球阀、截止阀、旋塞阀、闸阀 巴氏合金 B ≤2.5 -70—150 氨用截止阀 QSn6—6—3 铜合金 HMn58—2--2 T ≤1.6 ≤200 闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀 不锈钢 2Cr3、3Cr13 TDCr—2 TDCrMn H ≤3.2 ≤450 中高压阀门 渗氮钢 38CrMoA1A D 10 540 电站闸阀(一般) WC TiC 按阀体材料确定 高温阀、超高压阀 硬质合金 TDCoCr—1 TDCoCr--2 R 按阀体材料确定 高压、超高压阀、高温、低温阀 铸 铁 ≤1.6 ≤100 气、油类用闸阀、截止阀 ≤4 ≤200 油类用阀门 在本体上 加工 优质碳素钢 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni12Mo2Ti W ≤32 ≤450 酸类等腐蚀性介质用阀门 6、推荐的阀门及生产厂 1)GDF 系列轨道球阀 (1)生产厂:西安高压阀门厂 地址:中国陕西省西安市长缨东路 305 号 电话:(029)2521088 2561777 传真:(029)2511463 2523754 邮编:710023 (2)产品介绍 轨道式顶装球阀是顶部装卸设计的一种阀杆提升式启闭阀门,它与普通球阀相比,具有独特的机械楔紧式关闭特性,能使球体在开启与关闭之前先与阀密封面脱开。这样球体在旋转 90 度时就避免了密封面之间的磨擦或卡死,不仅启闭力矩小密封性能好,而且大大提高了阀门的使用寿命,它可以代替球阀、闸阀、截止阀、旋塞阀,已广泛用于天然气、石油、化工等部门。 (3)性能范围 公称压力:PN1.6—25.0MPa ANSI150—2500Lb 公称通径:DN25—600mm 工作温度:F 型 29—200℃ Y 型 29—660℃ 适用介质:石油、油品、气、天然气及水等介质 (4)型号说明 □ G D F □ □ 1 □ □ □ 阀体材料:P:1Cr18Ni9T i R:Cr18Ni12Mo2Ti,碳钢略 公称压力:(MPa×10) 密封面材料:F:聚四氟乙烯,Y:金属密封圈 结构形式为直通式 连接形式:4:法兰,b:焊接 转动方式:3:蜗轮,9:电动,手动略 轨道式顶装球阀 公称通径(mm) 例:5DGDF41Y64 表示 50mm 口径 64 公斤压力,法兰连接硬密封轨道式顶装球阀。 (5)结构特点及设计安装要求 ①顶装式设计:在系统卸压后,可在管线检查和维修阀门,使维修简便化。 ②具有单阀座设计、低扭矩操作、自清洗和机械楔式密封特点。 ③阀门安装设计应垂直或水平安装在管线上,不允许倒装,安装时应使流向标志与介质流向一致。 2)平板闸阀 (1)生产厂:中国人民解放军第五七一九工厂 地址:中国四川省彭州市 电话:(028)3898026 3898102 传真:(028)3898026 邮编:611937 (2)产品介绍 中国人民解放军五七一工厂生产的平板闸阀从驱动方式分手轮、伞齿轮、电动(阀门驱动器可按用户要求选用)、气动等驱动方式;阀门种类分有导流孔、无导流孔;高、中、低压;中温、常温、低温;抗硫及非抗硫阀门等品种。 (3)性能范围 公称压力:PN1.6—42MPa 公称通径:DN25—800mm 介质温度:-46—121℃(低温阀) -29—121℃(常温阀) -29—350℃(高温阀) 适用介质:天然气、含硫天然气H 2S+CO2≤8%、煤气、原油、成品油、轻质油、水等。 (4)型号说明 D K Z 5 4 3 W F M ----- 1b C II II 型平板闸阀 阀 体材料:C:碳钢, P:不锈钢,I:35CrMoA 按公称压力 MPa10 倍标写 为特殊处理的密封代号 阀座密封面材料:F-聚四氟乙烯,Y-硬质合金 , H-合金钢,D-氮化钢 阀板有无导流孔:W 无导流孔,有导流孔略 结构型式:3-平行单闸板,7-暗杆平行单闸板, 连接形式代号:4-法兰连接,6-焊接,8-卡箍 驱 动方式:2-电液动,4-直齿轮,5-伞齿轮,6-气动,7-液动, 9B-整体防爆电动 结构代号:Z—闸阀,Q—球阀 标(K)为抗硫,不抗硫略 适用温度:D—低温(-46℃—121℃),G—中温 (-29℃—350℃),常温(-29℃—121℃)略 (5)结构特点及设计安装要求 ①五七一九工厂生产的平板闸阀为平行单闸板双阀座结构,具有双阻塞和双排放功能。密封面采用硬质合金或合金钢氮化,阀门不分大小,均装有滚动轴承开关灵活。 ②KZ 系列为抗硫平板闸阀,适用于高含硫天然气(H2S+CO2 含量在 500mg/m 以上) ③(K)Z43Fm 系列有导流孔阀门对设计安装无要求,可任意方向安装,Z43WFm 系无导流孔阀门的安装方向为垂直安装。 3)闸阀 (1)闸阀的生产厂很多,开封高压门厂、沈阳第一阀门厂、沈阳茉英达阀门有限公司、自贡高压阀门厂、成都阀门厂、上海精工阀门厂等,设计时可进行比选。 (2)产品介绍 闸阀是指启闭体(闸板)由阀杆带动,沿阀座密封面作升降运动的阀门。可接通或截断流体的通道,闸阀流动阻力小,启闭省力,广泛用于各种介质管道的启闭。当闸阀部开启时,在闸板背面产涡流,易引起闸板的侵蚀和振动,也易损坏阀座的密封面,修理困难。 楔式刚性单闸适用于常温、中温、各种压力的闸阀。 楔式弹性单闸板适用于各种压力,温度的中、小口径闸阀及启闭频繁的场合,但要求介质含固体杂质少,且不适用于结焦的介质。 楔式双闸权结构相对复杂,不适用于粘性介质,一般用于水和蒸汽介质。 (3)性能范围 公称压力:PN1.6—25MPa 公称通径:DN25—700mm 介质温度:≤600℃(根据阀体和密封面材料确定) 适用介质:水、蒸汽、油品等介质。 (4)型号说明 □ □ □ □ □ ---- □ □ 阀体材料代号 公称压力数值 阀座密封面或衬里材料代号 结构型式代号 连接型式代号 传动方式代号 阀门类型代号 7、阀门选用一般规定 1)阀门的选用应符合工艺条件,并满足安全可靠、操作维修方便和经济合理的要求。 2)阀门类型、结构形式和主要零件材质,应根据管道的设计温度、设计压力、介质性质及阀门的用途确定。 3)闸阀适用于经常保持全开或全关的场合,不宜作节流和调节用。 4)截止阀适用于频繁开关场合,可作载断用,但不宜用于双向流动的工艺管道和含有固体颗粒介质的管道。 5)止回阀适用于防止介质逆向流动的管道,要求冲击力小阻力低,且介质流量范围波动不大。 6)蝶阀具有截断和开放的功能,当开启角度为 15%-70%时,可起流量调节作用。 7)球阀具有截断、开放和适度节流作用,可用于粘度高和带有悬浮颗粒介质的管道。 8)内螺纹连接的阀盖,宜用于公称直径小于或等于 50mm 且不经常拆卸的闸阀或截止阀。 9)外螺纹连接的阀盖,宜用于公称直径小于或等于 80mm 且不经常拆卸的闸阀和截止阀。 10)可能产生应力腐蚀的管道,压力脉动及温度变化频繁的,剧毒、可燃、易爆介质的管道不宜采用螺纹连接阀盖的阀门。 11)法兰连接的阀盖,可用于各种公称压力和公称直径的阀门。 12)阀门主要零件材料(阀体和密封面)可参照表 3 和表 4 根据输送介质的性质、温度、压力等要求选用。 13)用于油和天然气管道且启闭频繁的楔式闸阀的密封面材质,应选用硬质合金材料。 14)为了明确设计责任,建议在设计文件的设备表之后加入“阀门规格书” ,阀门规格书格式见表—5。 表—5 阀门规格书 阀 门 规 格 书 档案号: 项目号: 共 页 第 页 日期: 胜利油田 勘察设计研究院 工程设计证书: 工程勘察证书: 阶段: 阀 门 类 型 规范标准 阀 门 型 号 公称压力 PN (MPa) 公称口径 DN (mm) 数 量 (个) 进出口连接形式 法兰密封面形式 阀 盖 结构特征 其 它 介质及特性 温度 (℃) 设计条件 压力 (MPa) 阀体及阀盖 阀 瓣 阀 座 阀 杆 螺 栓 螺 母 材 料 及 标 准 填 料 驱动装置 驱动方式 附 件 备 注 8、油田站、库阀门选用建议 油田站、库阀门选用参考表—6 表—6 油田站库阀门选用参考 工 艺 装 置 阀 门 类 型 备 注 单井进站阀组 闸 阀 球阀 单井计量分离进出口 闸 阀 球阀 接转站进站阀组 闸 阀 球阀 游离水脱除器进出口 闸 阀 球阀 油气分离缓冲罐 闸 阀 球阀 含砂较多时可选轨道球阀 加热炉进出口 闸 阀 球阀 换热器进出口 闸 阀 球阀 热煤炉进出口 闸 阀 球阀 一次沉降罐进出口 闸 阀 二次沉降罐进出口 闸 阀 净化油罐进出口 闸 阀 5000m3以上罐装手动,电动各 1 个天然气分离器进出口 闸 阀 球阀 电脱水器进出口 闸 阀 球阀 油泵进出口 闸 阀 球阀 收发球装置进出口 有导流孔平板闸阀,直通球阀 装车管 截 止 阀 调节阀旁通 截止阀 注:表中阀门选用以第一位为主 9、阀门建议推荐厂家表 阀门类型 推荐生产厂家 普通闸阀 开封高压阀门厂、成都阀门厂、上海精工阀门厂、自贡阀门厂 平板闸阀 5719 阀门厂、上海良工阀门厂、成都乘风阀门厂、中核苏州阀门厂 浮动球阀 西安高压阀门厂、江南阀门有限公司、沈阳新光机械厂、上海阀门厂 轨道球阀 浙江特氟隆机械集团有限公司、5719 阀门厂、西安高压阀门厂 截止阀 自贡阀门厂、上海良工阀门厂
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