竖装式安全切断阀的设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 竖装式安全切断阀的设计 摘要：本文介绍了一种适用于气 体调压站的安全切断阀门。该阀门结构 新颖，操作简单方便，容易维修，带内 置型卷簧释放结构，带一体化压力平衡 阀门，直通型阀腔设计有效的减少了介 质的压降。阀门的切断可以通过手动紧 急关断、管道气压通过指挥器操作进行 气动关断也可选用远程电磁关断，阀门 的开启必须手动完成。 中国论文网 /7/view-13044562.htm Abstract： This article describes a safety shut-off valve suitable for gas pressure regulating stations. The structure of the valve is novel， the operation is simple and convenient， its maintenance -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 is easy， it has a built-in type coil spring release structure and integrated pressure balance valve， and the through-type valve cavity design effectively reduces the pressure drop of the medium. The valve can be shut off by manual emergency shutoff， pneumatic shutoff and remote electromagnetic shutoff， and the opening of the valve can be completed manually. 关键词：安全切断阀;卷簧;平衡 阀门;关断;开启 Key words： safety shut-off valve;coil spring;balancing valve;shut- off;opening 中图分类号：U641.3+32 文献标 识码：A 文章编号： 1006- 4311（2018）18-0125-02 1 概述 竖装式安全切断阀主要包括阀体、 阀瓣部件、主轴、上盖、复位卷簧部件、 阀门关断部件、平衡阀部件、复位板及 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 复位手柄等（整机结构见图 1） 。主轴将 阀瓣部件、阀门关断部件及复位卷簧连 接在一起。阀门在天然气调压站上使用， 主要是起紧急切断作用。阀门关段部件 上有四个接口，分别是自力式气动操作 接口、远程电磁阀操作接口、手动紧急 关断接口及自动复位接口。正常工作时 安全切断阀处于全开阀位，当下游输送 的天然气压力超过管道输送压力或低于 管道输送压力时，管道引压系统将压力 信号传递给指挥器，指挥气将信号传递 给气动操作部件来推动转轮转动，阀内 限位滚针将进入转轮内，使得锁套脱开 滚针的限位而带动阀杆翻转，阀杆带动 阀瓣部件来关断阀门，并且卷簧内的力 也开始释放，并对阀门的关断起一定的 辅助作用。现场手动紧急关断操作和远 程电磁阀操作对阀门的关断的机理与指 挥器操作一样，只是电磁阀控制适用于 远程关断控制，手动紧急关断用于现场 人为操作。阀门需要复位时（及阀门开 启） ，需将阀腔内的天然气排空，此时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 开启平衡阀门，来排空阀腔内的天然气 便于安全可靠的开启阀门。先将阀门关 断部件处通过复位操作将转轮转动在阀 门开启的位置，然后将复位手柄插入阀 位指示板的复位孔内，顺时针旋转主轴， 转到主轴被完全限位，阀门就开始正常 工作。 2 设计 2.1 阀门设计遵循的标准 阀门整 机设计依据：EN 14382 气体调压站和 设施用安全装置-入口压力达 100bar 的 气体安全切断设施的要求。阀门压力试 验及泄漏依据：ISO 5208 工业用阀门 金属阀门的压力试验，阀座的泄漏应能 够达到 ISO 5208 A 级要求。阀门法兰 距设计依据：ASME B16.10 阀门的端 面至端面和尾端至尾端间距的要求。阀 体及阀盖材质选用依据：ASTM A105 管道设施用碳钢铸件的标准规范的要求。 阀体及阀盖厚度设计依据：GB 26640 阀门壳体最小壁厚尺寸要求规范的要求。 阀内件材质选用满足：ASTM -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 A276/A276M 不锈钢棒材和型材标准规 范的要求。阀体外连接螺栓满足： ASTM A194/A194M 高压或高温或者高 压高温用螺栓的碳钢及合金钢螺母标准 规范的要求。阀体内连接螺栓满足： ASTM A320/A320M 低温作业用合金钢 和不锈钢螺栓标准规范的要求。阀体与 介质接触的主要零件满足：NACE MR0175 油田设备抗硫化物应力腐蚀断 裂和应力腐蚀裂纹的金属材料的要求。 2.2 竖装式安全切断阀的设计过 程 2.2.1 阀体设计 阀体结构及成 型工艺的确定。为了更好地满足现场快 速、方便的使用，安全切断阀阀板采用 直通翻板结构，为了有效减少阀腔的压 力，阀腔设计为直通式通流阀腔结构。 设计中主要考虑到压力、温度、流量、 流体等参数因素对阀体的影响，允许最 大噪音等级等。结合阀腔结构的特点， 阀体的成型工艺确定为一体铸造成型。 阀体壁厚的计算。为了获得准 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 确的阀体壁厚，可通过以下二种方法来 确定阀体的壁厚： 方法一：厚壁圆筒壁厚 焊接接头系数根据射线检测等级 来确定：100%检测 E=1;局部检测 E=0.85;不检测 E=0.45。注：所有的 轴向和环向对接焊接接头必须采用 100%检 测，因此取 E=1。以上各参数确定后， 便可以计算处阀体的壁厚。 方法二：查阀体最小壁厚标准 （GB26640-2011） ，可以确定阀门口径 与压力所对应的阀体壁厚值。 通过以上两种确定阀体壁厚值， 为了确保安全选用较大的壁厚值。 阀腔的有限元分析。由于安全 切断阀 在使用过程中起着非常重要的作 用，为了使得阀门有更加稳定和可靠的 使用性能，在设计中对阀体进行了有限 元分析，分析过程见图 2。 2.2.2 卷簧扭矩的确定 为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 了满足阀门在使用中具有快速及严密的 关断性能，采用一体式内置卷簧结构来 实现阀门的此功能。卷簧转矩的大小， 是由阀板部件的重量在开启过程中产生 扭矩值和主轴处密封圈的摩擦力在开启 过程中产生扭矩值的和，并带有一定的 安全系数来确定扭簧的扭矩值，也是心 轴所需要的扭矩值，就可以也确定心轴 的轴径的大小，进一步可确定卷簧的参 值来设计卷簧。 （图 3 卷簧工作原理图） 2.2.3 上阀盖密封结构设计 上阀盖密封采用强制密封如图 4，拧紧中法兰螺栓，对密封垫片施加 压力，预紧的垫片受到压缩，密封面上 凹凸不平的微隙被填满。这样就为防止 介质介质泄漏形成了初始的密封条件 密封面上形成了预紧比压。强制密封的 典型结构是平垫密封、缠绕垫密封和锯 齿垫密封等。 2.2.4 阀板密封结构设计 阀板密封采用阀板镶嵌防裂爆 O 型圈来 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 实现软密封性能，阀腔密封面堆焊 316 来提高密封面的光洁度，此种密封组合 更加可靠的满足了阀门的密封性能。 （阀板密封结构图见图 5） 2.2.5 一体式压力平衡阀的设计 安全切断阀一般与监控调压阀和 电动式轴流阀一起撬装使用，其在整个 撬装线上的作用很重要，当撬装管线气 压发生异常时，安全切断阀会立即切断， 为了确保整个管线的安全需将阀门前端 气压向下游进行泄放，需要安全可靠的 路径来将阀门前端气压泄放到下游管道， 因此本次设计一体式压力平衡阀来进行 手动泄压。 （压力平衡阀结构图见图 6） 3 结语 安全切断阀在天然气输气调压