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关于阀门配套空分设备有哪些特点,了解它的应用很关键!

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-26  来源:气体分离  作者:bingqi  浏览次数:904
核心提示:阀门是流体输送系统中的控制部件,具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压的功能。闸阀闸阀是指关闭件(闸板)沿
    阀门是流体输送系统中的控制部件,具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压的功能。

闸阀
    闸阀是指关闭件(闸板)沿通道轴线的垂直方向移动的阀门,在管路上主要作为切断介质用,即全开或全关使用。一般闸阀不可作为调节流量使用。
    通常口径DN50-DN600,PN1.6-PN25(MPa)的压力范围都可以使用。根据密封元件的结构,把闸阀分为有平板闸阀和楔式闸阀;根据阀杆的结构,还可以分为升降杆(明杆)和旋转杆(暗杆)闸阀。
    闸阀比较笨重,占用空间大,不适合做的很大,启闭缓慢。闸阀较蝶阀不宜频繁启闭,密封面启闭过程中磨损大,长期频繁切换会使密封性能差,需要更换密封(双面),正反流无方向。
    楔式闸阀较平板闸阀的密封要好,且密封面磨损较少。楔式闸阀的关闭闸板是楔形的,使用楔形的目的是为了提高辅助密封载荷,以使得金属密封的楔式闸阀既能保证高介质压力密封,也能保证低压力密封;但是金属密封的楔式闸阀由楔入作用所产生的进口端密封比压受到介质的作用力往往不足以达到进口端密封,所以说金属密封楔式闸阀属单面强制密封。
    应用于空分设备中主要是钢制楔式闸阀Z41H-16C,主要用于水管路和蒸汽管路的手动切断管路上,压缩空气管路也有应用,主要是用于启闭次数较少的流路切断。
闸阀
闸阀
蝶阀
   
蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门,体积小,重量轻,动作迅速,快速切断性能较佳,同时具有较为良好的流量调节功能和关闭密封特性。
    通常口径DN80-DN3000,PN1.0-PN10(MPa)的压力范围都可以使用。压力损失一般(压力损失闸阀,球阀最小;蝶阀次之,截止阀最大)。
    大口径蝶阀制作较难,蝶板密封性能不好,容易泄漏。结构较短,大多法兰连接或对夹结构,调节性能一般,开启在15∽70°之间时,能进行灵敏的流量控制,因而在大口径调节领域,蝶阀的应用非常普遍。
    蝶阀种类有:中线阀,单偏心、两偏心、三偏心;依次使用压力越来越高,密封性能越来越好,寿命更长,成本更高。
    中线阀为对称轴结构;高性能蝶阀通常采用单偏心或者双偏心结构,单偏心结构是设计时将对称轴结构中的阀门轴中心线偏离密封面中心线,即形成两单偏心结构。
    双偏心结构是设计时将单偏心结构中的阀门轴中心线再偏离阀体中心线,即形成了双偏心结构。
    在双偏心结构基础上将阀座中心线与阀体中心线斜置,形成一个偏心角,通常称之为三偏心。三偏心为金属硬密封,有可承受高压,切换次数多,启闭力矩小,密封寿命长久等特点,双向功能,介质流向对阀门的操作和使用性能几乎无影响,泄漏等级可以达到ANSIⅥ级,双向泄漏等级达到ANSI FCI-70-2-1991Ⅵ级,开关寿命100万次。
    中线蝶阀是双向密封,双偏心和三偏心是单向密封。蝶阀在调节方面较截止阀流通能力大。有正反流向,而且流通能力不同。
    蝶阀有安装方向,蝶阀的正向是指流体流向迎着蝶板的正面。对于关闭后阀门前后压差小的流体,要求按照阀体箭头方向安装(箭头方向为流体流向,蝶阀安装的正向为与流体方向相同,这样开启力矩小),否则开启力矩过大,对密封面摩擦较大。对于关闭后阀门前后压差大的流体,要求按照厂家规定的方向安装,装反了则是没有很好的密封性能,一般推荐安装方向为关闭时(事故状态下)的高压侧在阀瓣后面,要求关闭状态压住阀瓣,增强密封性能(事故状态一般与流体介质方向相反,无原料流体时会发生倒流,事故流体压住阀瓣,关紧阀门)。
    注意还有一种情况是运行时同向并联蝶阀有高低压侧,高压侧会向低压侧泄漏,此时要求反装阀门,即运行状态时高压侧压住阀瓣(与上一状况相反)。一般蝶阀应用于压力低的场合,高时要求关闭后事故流体的高压侧压住阀瓣,或者应用三偏心蝶阀,三偏心蝶阀一般无正反向,正装反装均能关严,且开启力矩小。两偏心蝶阀的开启力矩较大(中线阀开启0-60°,单偏心0-20°,两偏心0-10°的开启角度时力矩较大),三偏心蝶阀0-90°的开启力矩都非常小)。
    压力高的蝶阀还需要设置外旁通,以减小启闭力矩。如膨胀机增压端得进口阀门,如果用蝶阀还需要并联一旁通截止阀,开启时先开启旁通阀,差压不大时,再开启切断蝶阀。
    应用于空分设备中的实例有:纯化系统正流阀门,大型空分液体泵出口两个阀门(正常开,但是在加温时关闭,截止阀时要求高压侧压住关闭侧),膨胀机进口的紧急切断阀(切断流路的阀高压侧压住阀瓣)等位置的蝶阀

   
中线阀的应用有:涡轮传动钢制对夹蝶阀D371X-10C,DN50-DN500,或者D341F-16C,蜗杆传动四氟密封蝶阀,口径DN200-DN1000;主要应用于产品气体,仪表气体,正流气体分配,污氮气管路切断和粗调;水路用D371F-10C,涡轮传动钢制对夹蝶阀。
    低温蝶阀的密封要求一般较低,泄漏等级要求无明显泄漏,主要起粗调作用,不能起精密切断作用。如液氮回流阀,液空去精氩塔冷凝器等管路。
    两偏心蝶阀主要用于DN300-DN800的纯化系统切换阀使用,DN800-DN1500则用三杆阀或者三偏心。
    三偏心硬密封阀门可用于膨胀机增压端进出口(大口径DN500以上推荐用三偏心蝶阀,小于DN500推荐用两偏心蝶阀)。
    蝶阀有快速切断的功能90°行程,从全开到全关,可以在较短时间内完成。用于变压吸附上可以达到0.1s以内关闭;空分设备上膨胀机进口紧急切断蝶阀,一般要求<3s全关,纯化系统切换阀一般要求<15s全关。
蝶阀
蝶阀

球阀
 
  球阀利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向,设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。
    球阀种类较多,一般常用的有浮动球和固定球两种,球阀的特点是流阻几乎为零,无正反向,口径不宜做大,密封较好。
    V球具有快速开启(90°开启,与蝶阀相同,密封效果好于蝶阀)的特点,小口径的调节可以选择V球进行流量调节,调节性能接近于线性。
    一般小口径(DN15-DN80)阀门的快开,吹除,排放,切断,接通选择球阀,再大的则选择蝶阀。
    空分设备中一般多用于口径较小的常温部分水管路排放及气管路的加温气与密封气场合。应用实例:Q11F-16C(内螺纹联接钢制球阀DN15∽DN50),DN15,水排放;Q41H-16C(钢制硬密封浮动球阀,DN15∽DN200),DN80,水排放。Q11F-16C(内螺纹联接钢制球阀DN15∽DN50),DN15,液体泵密封气及加温气。

球阀

球阀


截止阀
    截止阀是指关闭件沿阀座中心线移动的阀门。适合用于切断或调解以及节流使用,密封和调节性能均最佳,截止阀的缺点是流阻系数较大,会造成压力损失。
    截止阀的使用极为普遍,但是由于开启和关闭力矩较大,结构长度较长,通常公称通径都限制在DN250以下,也有DN450的,但是选用是特别注意进出口方向。一般DN150以下的截止阀介质大都从阀瓣的下方流入,而DN200以上的截止阀介质大都从阀瓣的上方流入。这是考虑到阀门的关闭力矩所致。为了减小开启或者关闭力矩,一般DN200以上的截止阀都设置内旁通或者外旁通阀门。
    截止阀的种类繁多,一般应用直通和角式较多,直通阀对流动状态破坏较小,压力损失也较小。角式截止阀使得通过阀门的介质改变流动方向,会产生一定的压力降。
    角式截止阀的最大优点是可以把阀门安装在管路的拐角处,这样既节约了90°弯头,又便于操作,在合成氨和空分冷箱内应用较多
    密封形式有平面密封。锥面密封,球面密封,和径向密封。其中平面密封,球面密封和锥面密封应用较多。锥面密封较平面密封的密封比压大,密封效果好。
    连接形式法兰、焊接、螺纹的应用较多。一般常温选择法兰,低温下防止泄露选择焊接形式较多。
    截止阀的口径一般DN15-DN400,压力可以承受高压可达PN25.0MPa,只是口径变大会导致结构太大,一般多用于允许流阻大的场合或者专门用于节流的场合。
    截止阀应用于空分设备中主要有:产品流量调节,吹除和排放(冷箱吹除排放,锥密封,较小口径:DN15-DN80),角式截止阀(冷箱内,长杆阀),中高压管路截止(密封性好,口径大则设置旁通阀),节流(压力调节)等五个方面,为空分设备中应用最多的一种阀门型式。
    一般气体管路截止,型号为J41H(DN10-DN300,PN16∽PN63);例如:J41H-40C,空气增压端旁通,DN50截止阀;J41H-16P,氮气出汽化器,DN50截止阀;低温截止阀DJ61F-40P,DN80,液体泵进液。
    高压截止阀开启时流速太高,会产生绝热压缩效应,温度会升至很高,从而起火,这也是氧气介质对阀门材质有要求的原因,对于氧气管路用阀门(调节阀,放空阀,安全阀),过流部分要求用蒙乃尔材质。
    空分设备中的角式仪表阀也是截止阀的一种,这种仪表阀还有仪表阀组(二阀到五阀)和单阀两种型式,口径一般小于DN20,作为分析,测温,测压用的冷箱根部阀及外围仪表阀。

截止阀

截止阀


安全阀
    安全阀用在受压设备、容器或者管路上,作为超压保护装置,当超压时,阀门自动开启泄压,保护设备、容器或管路的安全运行。
    安全阀种类较多,一般空分设备中常用的有五种
    弹簧式安全阀:弹簧安全阀有全启式和微启式,微启式一般应用于低温液体(液空、液氧、液氮、液氩),全启式应用于常温气体。用于较为简单灵活,要求不是太精确的场合的泄压排放,受到弹簧力在一定范围内较为合适,弹簧受力过大或者过硬都不好。全启式在小型气体贮罐及缓冲罐上有应用,微启式应用于低温液体泵的泵后安全保护排放,阀门型式:DA21H-220P,DN25,液氧排放SP=8.0MPa。
    全启式安全阀:阀瓣的开启高度为阀座通径的1/4-1/3。在安全阀的阀瓣处设有反冲盘,借助于气体介质的膨胀冲力,使阀瓣开启到足够高度,从而达到排量要求。这种安全阀灵敏度较高,应用最多,用于大多数气体安全泄放场合,能够精确的泄压排放,保护装置的安全,泄放压力可以适合于较高压力。空分设备中主要应用于常温气体、低温气体及蒸汽的泄放,例如:A42Y-10,DN250,空冷塔安全泄放。
    微启式安全阀:阀瓣的开启高度为阀座通径的1/20-1/40,即安全阀的阀瓣开启高度很小,适合于液体介质(由于液体介质是不可压缩的,少量排出即可使压力下降),口径DN20-DN250。空分设备中应用于水的泄放。例如:A41Y-16C,DN80,膨胀机增压端后冷却器水侧安全泄放。
    先导式安全阀:阀门由主阀(安全阀)和先导阀(直接作用式安全阀)组成,主阀是真正的安全阀,先导阀是用来感受受压系统的压力并使主阀开启和关闭。当系统压力开始超过一个整定的极限值时,先导阀或者通过除去或减少关闭力而让系统介质迫使主阀开启,或者产生一个力来使主阀开启,当系统压力降低时,先导阀重新产生关闭力,使主阀关闭。在空分设备中主要用于汽轮机驱动气源蒸汽锅炉系统的高压蒸汽泄放。
    先导式呼吸阀:先导式呼吸阀也是安全阀的一种, 用于低温贮槽的准确低压保护。贮槽一般工作温度-196℃,呼阀的整定压力为:0.007-0.34MPa.呼阀阀瓣背负着更大直径膜片构成的气室,在呼阀开启以前,永保持着数倍于升举力的压紧力,密封可靠。导阀提供了准确的压力保护。在空分设备中用于空分冷箱的安全泄放保护及大型平底贮槽的安全泄放保护,例如1000m³的平底贮槽上的低温型呼吸阀的型号:DA49W-2.5P,DN200。

安全阀

安全阀


蒸汽疏水阀
    蒸汽疏水阀是自动地排除蒸汽设备中凝结水的疏水器,其原理是利用蒸汽和水的重量差和温度差来实现疏水的目的。
    疏水阀的功能主要有:能迅速排除产生的凝结水;防止蒸汽泄漏,排除空气及其他不可凝结的气体。
    疏水阀一般有三类:即由凝结水液位变化驱动的机械型蒸汽疏水阀;由凝结水温度变化驱动的热静力型蒸汽疏水阀;由凝结水动态特性驱动的热动力型蒸汽疏水阀
    空分设备中的蒸汽驱动的汽轮机应用较多,纯化系统的蒸汽加热器有时会应用到机械型浮桶式蒸汽疏水阀,型号:CS15H-16P,适用温度≤425℃。

蒸汽疏水阀

蒸汽疏水阀


减压阀
    减压阀是通过调节,将进口压力减至某一需要的出口压力,并依靠本身的能量,使出口压力自动保持稳定的阀门。通常减压阀的阀后压力应小于阀前压力的0.5倍,进口的压力波动应控制在进口压力给定值的80-105%,如果超出该范围,减压阀的性能会受影响。
    减压阀形式较多,用于蒸汽减压,水减压,直接作用弹簧薄膜式减压阀(空气),以及各种先导式减压阀类型。空分设备中应用直接作用弹簧薄膜式减压阀,主要应用于空气节流去水冷塔,空气节流去再生气管路的场合。阀门型号:空气旁通水冷塔减压阀:Y42X-16C(直接作用弹簧薄膜式减压阀),DN300,阀进出口压力0.51/0.04MPa。
    另外,自力式调节阀在真空贮槽的增压汽化器节流上应用到,膨胀机油路节流也应用到,其通过阀后介质自身作为调节动力来调节减压,原理与此相似(装反则不能起到减压作用)。

减压阀

减压阀


止回阀
    止回阀用于管路系统,其主要作用是防止介质倒流,防止泵及其驱动电机反转,以及容器内介质的泄放逆流。止回阀还可用于给其中的压力可能升高至超过主系统压力的辅助系统提供补给的管路上。
    止回阀在实际应用中,在快速关闭的瞬间,介质是反向流动的,随着阀瓣的关闭,介质从最大倒流速度迅速降至零,而压力则迅速升高,即产生可能对管路系统有破坏作用的水锤现象,水锤现象会破坏管路,频繁发生甚至会击坏阀瓣。
    止回阀种类较多,空分设备中应用主要有三种:
    旋启式止回阀:口径DN50-DN500;多用于气体管路的中高压止回阀压力等级可达PN10.0MPa,PN10.0MPa等级,这种场合宜选用旋启式止回阀,当然低压系统也可以选用低压旋启式止回阀,同时有专门用于低温工况的低温旋启式止回阀AP16D,可用于低温液体的止回,空分设备中高压空气,低温液体的止回应用较多。
    升降式止回阀:其主要特点是能够实现小口径止回,压力越高,密封性能越好。DN50以下宜选用升降式止回阀,H41H-16C,口径DN15-DN200,高压氮气止回:H41Y-100,DN100;同时有低温升降式止回阀,可用于低温液体的止回,型号:DH41Y-CL300。低温型的工作压力一般较低,在3.0MPa以下,口径较小,为DN15-DN100,应用实例:H41W-16P,DN50,氮气止回。
    蝶式止回阀:止回阀结构简单,不能承受太高压力,密封性能较差。空分设备中主要应用于水泵出口止回及低压空气系统止回,口径DN50-DN2000.H76X-16C(对夹双瓣旋启式止回阀);DN50-DN600;H77X-16C(对夹蝶式止回阀)口径DN50-DN1200;应用实例:离心水泵止回:H77X-16C,DN250;压力氮气止回H76H-10C,DN350,仪表气止回:H77X-10C,DN100, 工厂空气止回:H77X-10C,DN250。

止回阀

止回阀


调节阀
    调节阀是一种用以调节流体流量和压力的阀门型式,主要有球形阀,大口径/大流量阀门两大类。球形阀广泛应用包括常规,低流量,低压力,以及高压力等工艺流程中。
    球形阀包括:单座阀,笼式(套筒,平衡式),双座,低噪音笼式,角阀,三通阀等;大口径/大流量阀门对低压和中压可实现高精度控制,适用于中压和大流量。主要有偏心旋转阀和蝶阀。

    调节阀的辅助设备一般有定位器,气源过滤减压阀,功率放大器,截止阀/导向阀,电磁阀,限位开关。
    调节阀的流量特性一般有:快开、直线、等百等几种。泄漏等级一般ANSI Class Ⅳ以上.

调节阀

调节阀


结束语
    阀门在工业生产和生活之中的重要性不言而喻,总的来说,阀门的选择与应用按照用途不同可分为如下几类:
    第一类为切断用,主要是用来切断(或接通)管路中的介质,如闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、蝶阀等;
    第二类为止回用,主要用来防止介质的倒流(如止回阀);
    第三类为调节用,用来调节管路中介质的压力和流量(如调节阀、减压阀、节流阀、蝶阀、V形开口球阀、平衡阀等);
    第四类为安全用,用于超压安全保护,排放多余介质,防止压力超过规定数值。(如安全阀);
    第五类分配用,用来改变管路中介质流动的方向,起分配介质的作用。(如分配阀,三通或四通球阀等);
    还有其他特殊用途的阀门,如蒸汽疏水阀,呼吸阀,温度调节阀等。
    空分设备介质一般高温、常温及低温都涉及,上述阀门大多数都会应用到。当然阀门的种类繁多,随着工业生产的各类成套设备工艺流程的不断改进,阀门的种类还在不断增加,将会更大的满足生产及生活的选择与应用

 
 
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