第六章-化工管路与阀门..ppt

第二章化工管路设计与阀门 2 1常用管件管件材料的选用管件的选用 2 2阀门的选用与维护阀门的选用阀门的使用与维护 2 3管路的安装安装管路管道的隔热 2 4管道的使用与维护 管路图的识别 第一节管件材料的选用 化工管路是化工生产中所使用的各种管路的总称 其主要作用是用来输送和控制流体介质 化工生产离不开化工管路 管材 是管道工程中最主要的施工用料 由于输送的介质及参数不同 对管材的要求也就各异 能够由工艺条件正确选择金属管和非金属管 一 化工用管的分类 1 材质 金属管 非金属管 2 压力 真空管 低压管 中压管 高压管 超高压管 3 温度 低温管 常温管 高温管 4 输送介质种类 水管 蒸汽管 气体管等 一 金属管 钢管铸铁管其他金属管 非金属管 管材 有缝钢管无缝钢管 普通铸铁管硅铁管 铜管铝管铅管 陶瓷管玻璃管塑料管橡胶管 1 钢管无缝钢管 没有接缝 是由圆钢坯加热后 经穿管机穿孔轧制而成 无缝钢管是石油 化工生产装置中应用最多的管材 对于碳素钢和低合金钢 公称直径不超过200mm 大多采用无缝钢管 此外 夹套的内管 高压管及其他重要的管道也用无缝钢管 有缝钢管 用于输送水 煤气 蒸气 压缩气体 油等压力流体 镀锌的称为白铁管 不镀锌的称为黑铁管 厚壁钢管 镀锌钢管 2 铸铁管 普通铸铁管 一般用灰口铁铸造 但质脆 不抗冲击 常用于水管道 煤气管道和室内排水管道 硅铁钢 分高硅铁钢和含钼的抗氯高硅铁钢两种 有很好的耐蚀性能 硬度大 但受撞击 局部受热或急剧冷却是 易破裂 因其耐蚀性好 在化工厂中应用广泛 3 其他金属管 1 铜管 分紫铜管和黄铜管 主要用于制造换热设备 制氧设备中的低温管路及油管和控制系统中的管路 2 铝管 是拉制而成的无缝管 主要用来输送浓硝酸 乙酸 甲酸等其他介质 但不能用来输送碱液 不能在压力条件下使用 3 铅管 对硫酸有良好的耐蚀性 广泛用于硫酸工业 但因强度低 密度大 抗热性差 故逐渐被耐酸合金和塑料管代替 二 非金属管有陶瓷管 玻璃管 塑料管 橡胶管等 优点 耐蚀性好 质量轻 可塑性强 安装拆卸灵活 缺点 强度低 耐热性差 适用于压力 温度要求不高的场合 1 陶瓷管其特点为耐腐蚀性强 除氢氟酸外 对其它物料均是腐蚀的 通常用于输送工作压力为0 2MPa及温度在150 以下的腐蚀性的介质 2 玻璃管化学耐蚀性也很好 除氢氟酸 含氟磷酸 热的浓碱液外 对大多数酸类 稀碱液及有机溶剂均耐腐蚀 优点 耐蚀 清洁 透明 易于清洁 流体阻力价格低廉 缺点 耐压低 容易损坏 3 塑料管是20世纪初开发的一种新型管材 材料有酚醛塑料 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 增强塑料 玻璃钢 聚乙烯及聚四氟乙烯等 塑料管的特点 质量小 表面光滑 流体阻力小 节省能源 维修方便 热塑性塑料可任意弯曲或延伸以制成各种形状 价格低廉 得到了广泛的应用 4 橡胶管天然或人造橡胶与填料 硫黄 炭黑和白土 的混合物 加热硫化后制成的 能抵抗多种酸碱液 但不能抵抗硝酸 有机酸和石油产品 三 管材选用的原则 1 P 0 3MPa T 10 40 的大部分酸类 碱类 盐类 碳氢化合物及有机溶剂等介质 可选用聚乙烯管或聚氯乙烯管 2 有腐蚀作用的酸 碱性液体和气体 在低温和无压力作用下可选用铝及铝合金管道 3 中性液体和气体 如自来水 P 0 8MPa的压缩气体及公称直径 50mmd的煤气管道 天然气管道等 采用焊接钢管 4 压力高 严密性强的管道 如氨气管道 氧气管道 乙炔管道 氢气管道 压缩气体管道i输油管道等 一般采用无缝钢管 压力温度介质性质 第二节管件的选用 一 管件的使用场合及作用管件是管路中的重要零件 起着连接管子 改变方向 接出支管和封闭管路的作用 按其功用可大致分为五类 1 连接 活接头 管箍 法兰 2 改变方向 弯头 异径管 异径三通 3 分流 三通 四通 4 封闭管端 管帽 丝堵 盲板 5 调节和切换管路中的流体 阀门 a管箍b弯头c三通d四通 e外接头f堵头g内外螺纹管h异径接头 弯头 三通 二 选用管件管子的选定应满足化工工艺过程的要求 各种管件必须与相当规格的管子相连接 因而管件与管子一样均有一定的标准规格 这可在有关手册中查到 1 弯头 改变管路走向2 三通与四通 连通或分流 直接和斜接 等径 异径 3 短接管与异径管 管路短缺一小段 或因检修需在管路中置一小段可拆的管路时 经常用短接管或活接头 异径管 将两个不等直径的管口连接起来的管件 4 法兰 盲板为方便安装和检修 管路中常采用可拆连接 法兰是一种常用的连接零 盲板又称法兰盖 是用来封闭管路的某一接口或将管路的某一段中断与系统联系的零件 形状与法兰相同 5 柔性连接管件主要用于管道易发生振动处及管道与设备连接处 防止振动引起管道破坏 橡胶防振管接头及金属波纹管 阀门的选用与维护第一节阀门的选用 阀门是通过改变流道面积的大小来控制流体流量 压力及流向的部件 功能有接通和截断介质 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 以保证管道和设备的安全运行 一 阀门的分类1 根据阀门的结构用途分为 1 截止阀 用来接通或关闭管道 如闸阀 截止阀 球阀 蝶阀等 2 止回阀 用来防止介质回流 如止回阀 底阀 3 调节阀 用来调节介质的压力和流量 如节流阀 减压阀 4 分配阀 用来改变介质流向 分配介质 如分配阀 三通旋塞 滑阀 5 安全阀 用于锅炉 容器及管道上 当介质压力超过规定值时 用来排放多余的介质 保证管道系统及设备的安全 6 其他特殊用途阀 如疏水阀 放空阀 排污阀等 2 根据公称压力 PN 分 1 真空阀 PN O 1MPa 2 低压阀 O 1MPa PN 1 6MPa 3 中压阀 1 6MPa PN 10MPa 4 高压阀 10MPa PN 100MPa 5 超高压阀 PN 100MPa 根据阀门的用途 介质特性 工艺要求等选用阀门 闸阀 1 闸阀闸阀是利用闸板与阀座的配合来控制启闭的阀门 闸板与管内流体流动方向垂直 通过闸板的升降改变与阀座的相对位置 从而改变流体通道的大小 105个化工设备原理动画 闸阀 swf 1 根据阀杆结构不同 分为明杆和暗杆两种 明杆阀杆与阀瓣同步上升 容易识别开启度 但外露螺纹易受损害 而暗杆则相反 2 根据闸板的结构不同分楔式和平行式两种 闸阀应用广泛 流体阻力小 开启缓慢 易于调节 适于制成大口径的阀门 缺点 结构复杂 造价高 密封面磨损后不宜修复 截止阀 2 截止阀 105个化工设备原理动画 截止阀 swf截断和接通流体 不宜长时间调节压力和流量 密封面被介质冲刷腐蚀 破坏密封性能 通过控制阀芯和阀座间的距离来控制阀门的开启 流向为低进高出 可用于水 蒸气 压缩气体等管路 但不宜粘度大 易结焦 易沉淀的介质管路 以免破坏密封面 球阀 3 球阀主要由阀体 阀盖 密封阀座 球体和阀杆组成 主要是通过旋转带孔球体来控制阀门开启的 根据球体在阀体中可否浮动 分为浮动球球阀和固定球球阀 球阀开启迅速 操作方便 适用于低温高压力及粘度大的介质和要求开关迅速的部位 不能用于温度较高的介质 不能做流量调节用 蝶阀 4 蝶阀杠杆式蝶阀 利用杠杆机构带动碟板旋转来启闭通道 结构简单 启闭迅速 流体阻力小 但不能精确调节流量 不适用于高温 高压介质 适用于低温 低压水蒸气 空气 油品等介质大口径的管路 旋塞阀 5 旋塞阀启闭件是塞子 内有长方形截面的通道 根据旋塞的通道结构 分为直通式 三通式和四通式 结构简单 启闭迅速 操作方便 流体阻力小等优点 但密封面的修复困难 大口径启闭阻力大 适于输送150 和1 6MPa以下的含悬浮物和结晶颗粒的液体和粘度较大的物料 止回阀 6 止回阀根据阀盘前后介质的压力差而自动启动的阀门 流体只能向一个方向流动 从而阻止介质的逆流 当介质顺流时 阀盘或摇板被顶开 介质逆流时 阀盘或摇板受介质压力作用而自动关闭 分为升降式和旋启式两种 止回阀结构简单 不用驱动装置 但不适于含有固体颗粒和粘度大的介质 常用于泵 压缩机 排水管等不允许介质逆向流动的管路上 隔膜阀 7 隔膜阀依靠柔软的橡胶膜或塑料膜来控制流体流动的截断类阀门 阀门隔膜将工作介质与阀瓣 阀杆分隔开 有屋脊式 截止式 直流式 直通式等形式 其中屋脊式是最常用的一种 关闭时 带有隔膜的阀瓣下移 使其去阀体的脊背密封 达到切断流体的目的 结构简单 检修方便 流体阻力小 密封可靠 阀盘 阀杆不受介质腐蚀 用于低温 低压并含悬浮和结晶颗粒的介质和腐蚀性介质 节流阀 8 节流阀又称针型阀 靠缩小流通截面来控制流体流量和降低流体压力的手动阀 结构与截止阀大体相同 比截止阀有更好的调节性能和耐冲刷能力 但由于阀芯与阀座为线性接触 密封性能较截止阀差 柱塞阀 1阀体2衬圈3阀盖4阀杆5阀芯 柱塞 6密封圈 玻璃钢阀 阀门选用一般要考虑下述原则 1 输送流体的性质如流体为液体 气体 蒸汽 浆液 悬浮液 粘稠液等 流体是否带有固体颗粒 粉尘 化学物质等 2 阀门的功能选用时应考虑每种阀门都有它的特性和适用场合 3 阀门的尺寸根据流量和允许压降确定 一般与工艺管道尺寸一致 4 阻力损失根据阀门功能和阻力综合考虑阀门型式和结构 5 温度和压力根据工作温度和压力决定阀门的材质和压力等级 6 阀门的材质根据压力 温度等级和流体特性选择阀门的材质 阀体 压盖 阀瓣 阀座等可能是由好几种不同材质制造的 以获得经济 耐用的最佳效果 需要耐腐蚀时既可采用不锈钢等材料制作阀门 也可采用防腐材料衬里 第二节阀门的使用和维护 一 阀门检修的一般程序 1 首先清洗阀门内外表面 可用压缩气体 高压水或煤油进行清洗 2 检查并记下阀门的铭牌及其他标志 3 依序拆下阀门各零部件 4 用煤油或清洗剂清洗零件 5 检查零件的缺陷 水压实验检查阀体强调 检查阀座与阀体及关闭件与密封圈的配合情况 并进行严密性实验 检查阀杆及阀杆衬套的螺纹磨损情况 检查法兰的结合面 6 修理阀体 补焊缺陷和更换密封圈或堆焊密封面 对新换的密封圈及连接处 进行密封性试验 修整法兰结合面 研磨密封面 7 修理关闭件 焊补缺陷或堆焊密封面 车光或磨光密封面 8 检查并修理填料室 修整压盖和填料室底部的锥面 9 更换不能修复的零件 10 重新组装阀门 11 进行阀门整体的水压试验 12 阀门涂漆并按原始记录做标志 阀门在修理之前和重新组装之后都要进行水压试验 二 阀门的使用维护 日常使用维护应注意以下几点 1 阀门阀杆的螺纹部分应保持一定的油量 以保证启闭灵活 不经常启闭的阀门 也要定期转动手轮 2 开启蒸汽阀门前 应先预热 排除凝结水 然后开启阀门 以免发生汽水冲击 当阀门全开启后 应将手轮倒转少许 使螺纹之间严密 3 对明杆闸阀 阀杆上加保护套 以防风雪侵蚀和尘土锈污 4 新投产的管道 可先轻型关闭 再开启少许 冲净脏物 再投入生产 不能快关猛关 以免残留杂质损伤密封面 5 阀门零件 如手轮 手柄等损坏或丢失 应尽快配齐 活扳手会损坏阀杆头部的四方 导致启闭不灵 发生事故 6 减压阀 调节阀等自动阀门启用时 均要用冲洗阀将管路冲洗干净 未装旁路或冲洗管的疏水阀 将疏水阀拆下 吹净管路 再装上使用 7 长期停用的水阀 汽阀 应排除积水 阀底如有丝堵 可打开排水 8 应保持阀门的清洁 不能支撑其他重物 三 阀门的常见故障及消除方法 1 关闭件损坏 该用适当材料2 阀门升降不灵活 螺纹粗糙 润滑剂 更换阀套3 填料室泄露 填料方法 阀杆 温度4 密封圈不严密 更换 修补5 弹簧损坏 更换6 密封面损坏 研磨 更换 第三节管路的安装 学习目标 1 掌握管路的主要连接形式 2 管路安装要求 管路安装的质量直接影响整个装置的生产效率 产品质量及管路的使用寿命 所以应选择合理的连接方式并对管路进行合理的布局 一 管路连接 管路连接包括管子与管子的连接 管子与各种管件 阀门的连接 还包括设备接口处的连接 管路连接的常用方法有焊接 法兰连接 螺纹连接 胀接连接及卡套连接等 1 焊接连接是最重要且应用最广泛的连接方式 平焊法兰带径对焊法兰 优点 焊接密封性能好 结构简单 焊口连接强度高 可是与承受各种压力和温度的管路上 故在化工生产中得到广泛应用 但不能拆卸 属于不可拆连接方式 按焊口的结合形式可分为熔焊法 钎焊法和胶合法等 其中熔焊法 钎焊法适于金属管和塑料管的焊接 胶合法仅用于塑料管和橡胶管的胶合连接 进行焊接时 要对焊口进行清洁 以露出金属光泽为宜 根据管材选择合适的焊接方式 对于厚壁管应分层焊接以确保质量 2 法兰连接一般用于带法兰的阀件 仪表和设备 应尽量减少法兰连接 因过多使用 将会增加泄漏的可能性 法兰的密封面必须加工平滑 不能有沙眼和沟槽等缺陷 不能使用斜垫片或双层垫片 法兰连接形式主要有 带径对焊法兰 螺纹法兰和活套法兰 活套法兰带径对焊法兰 2020 3 31 带径对焊法兰 密封组成被连接件 一对法兰 连接件 若干螺栓 螺母 密封元件 垫片 2020 3 31 螺纹法兰法兰和管壁通过螺纹进行连接 法兰对管壁产生的附加应力较小 常用于高压管道 法兰的形状 除常见的以外 还有方形和椭圆形 带径对焊法兰施工困难 且接触面大 浪费材料 而螺纹法兰施工方便 接触面小 以较小的螺栓紧固即可达到密封目的 故应用广泛 如在合成氨 甲醇 尿素等高压化工管路中 除焊接外 几乎全部采用螺纹法兰连接 3 螺纹连接螺纹连接是通过内外管螺纹拧紧而实现的 常在内外螺纹间加填料 又称丝扣连接 以增加严密性 常用填料有加铅油的油麻丝或石棉绳等 也可用聚四氟乙烯带缠绕 在管道连接中应用广泛 可分为内牙管连接 外牙管连接和活管接连接三种 内牙管外牙弯头 内牙管连接 螺纹连接方法简单 易于操作 但密封性较差 主要用于压力不高 直径不大的自来水和煤气管道 也常用于一些化工机器的润滑油管道中 4 胀接连接用胀管器把管子扩大 使管壁变薄而使管孔产生弹性形变 胀管器取出后 管孔对管子产生挤压力 从而使两接管紧密相连 主要用于水管锅炉的沸水管道与锅筒的连接 5 粘合连接在两管的接合处 涂以合适的粘合剂 依靠粘合剂的粘和力 使两管紧密结合在一起的连接方法 一般用于塑料管 玻璃管 石墨管和玻璃钢等耐腐蚀非金属管道上及金属管道上 可代替焊接 螺栓连接 所以应用范围越来越广 二 管路的布置要求 一 管路布置的基本要求 P296距离 空间位置 管距 二 管路安装的要求1 排列整齐 切符合设计要求 管道坡度一般为2 1000 2 同心大小管在垂直管道上 偏心大小管在水平管道上 3 管道排列原则 1 热介质管路在上 冷介质管路在下 2 无腐蚀介质管路在上 腐蚀介质管路在下 3 气体管路在上 液体管路在下 4 不经常检修的管路在上 反之在下 5 高压介质管路在上 低压介质管路在下 6 保温管路在上 不保温管路在下 故 在管道铺设过程中 位置矛盾时 需遵循低压让高压 常温让高温或低温 辅助管道让物料管道 支管让主管 管道让梁柱等原则 4 管道安装完毕 应进行详细检查 核对管子 管件 阀门无误 内部清理干净 检查管道布置 安装 质量是否符合设计要求 有无遗漏 全面检查后 再进行强度及严密性试验 注意 在试验未合格前 焊缝及接头处不能涂漆及保温 三 管道的隔热 为了维持工作环境温度 针对需要对管道进行保温或保冷 管道隔热的主要目的 1 节约能源 减少能量损失 2 满足工艺要求 避免设备或介质凝固 冻结 3 减少介质和设备的温差变化 提高设备的生产能量 4 降低和维持工作环境温度 防止温度过高导致火灾或操作人员烫伤 常用的保温材料有 岩棉板 岩棉管壳 硅棉毡 硅酸铝毡 板 硅酸铝纤维 及硅酸钙制品 常用的保冷材料 硬泡沫聚苯乙烯板 管壳 硬质闭孔型聚氨酯塑料管壳 板 低容重闭型泡沫玻璃管壳 板 膨胀珍珠盐散料等 四 管道的使用和维护 学习目标 1 了解管路的日常维护及管理 2 能对常见故障进行分析 及时处理 在化工企业中 管路担负着连接设备 输送介质的重任 为了保证生产的正常进行 对管路要精心维护 及时发现故障 排除故障 一 管路的日常维护主要应注意以下几个方面 1 做好巡回检查工作 用看 听 摸 闻等方法来检查介质内流体的流动情况及管路附件的正常工作情况及各种仪表指示是否正常 2 定期检查冷凝液排放装置 对含有较多灰尘的气体管道应及时进行清洗和冲洗 油水管道定期排污和积水 3 管路中的安全阀 调压器 盲板等附件 要定期校正和调整 确保管路安全 阀门丝杆 螺栓等定期加润滑油 确保工作时灵活 检修拆装方便 4 经常检查管路连接处 如法兰 填料 发现泡 冒 滴 漏等 及时处理 5