空分配套主要阀门介绍.ppt

1 空分配套阀门 杭州杭氧工装泵阀有限公司张幼军电话 0571 88927116 2 一 概述阀门是流体管路的控制装置 其基本功能是接通或切断管路介质的流通 改变介质的流通 改变介质的流动方向 调节介质的压力和流量 保护管路的设备的正常运行 3 4 2空分设备用阀门型号的编制方法 阀门型号的组成及 代号含义 JB T308 2004 1 2 3 4 5 6 7 1 类型代号2 传动方式代号3 连接形式代号4 结构形式代号5 阀座密封面或衬里材料代号6 公称压力代号7 阀体材料代号 5 阀门类型代号 6 传动方式代号 7 阀门连接方式代号 8 截止阀 节流阀 9 蝶阀结构形式代号 10 安全阀结构形式代号 11 密封面或衬里材料代号 本体材料用W 12 阀体材料代号 13 型号和名称编制方法示例 1 法兰 用于铝管 连接 角式 阀座密封面材料由阀体直接加工 PN0 6Mpa 阀体材料为铜合金的低温截止阀 DJ44W 6T 2 手动 焊接连接 垂直板式小间隙型 阀座密封面材料由阀体直接加工 PN0 6Mpa 工作温度 196 80 阀体材料为铝合金的低温蝶阀 DD365W 6L 14 工厂代号的组成及 代号含义1 2 3 4 5 6 1 公称压力代号2 表温度代号3 变形代号4 阀门类型代号5 公称通径6 差异代号例 305J80 127DK300 15 二 阀门的构造和用途 蝶阀蝶阀是指关闭件 阀瓣 为圆盘 围绕阀座内的轴旋转来达到开启与关闭的一种阀 在管道上主要作用切断和节流用 16 蝶阀具有以下优点 1 体积小 重量轻 与相同压力级和同样口径的闸阀相比 它均可减轻约30 50 2 结构简单 开闭迅速 蝶阀的零件少 结构紧凑 开闭只需将阀瓣旋转90 即可 3 调节和密封性能良好 蝶阀可以实现分级控制流量 调节性能好 4 流体阻力和操作力矩小 根据对蝶阀所作的流阻试验证明 蝶阀的流阻小于其它类型的阀门 操作力矩小是由于阀瓣处于近似平衡状态 这样就可以用相当小的力量去开启 17 分子筛切换蝶阀公司生产空分配套的各种系列切换蝶阀 以其优质的产品质量广泛用于空分中的分子筛系统 其中100D系列切换蝶阀80年代中期就曾荣获原机械工业部优质产品奖 并经过技术的不断改进 至今仍畅销不衰 5万 6万等级配套的分子筛切换和空冷系统最大管道设计为DN1000 1200 分子筛切换系统配套蝶阀的特点 密封性好 使用寿命长 动作反馈准确 调节蝶阀是在切换蝶阀的基础上增加调节型装置 目前杭氧工装已具备生产口径 DN1400蝶阀的能力 公称压力 PN6 10温度 20 200 产品特点密封性能好 双向性好 开启灵活 可靠性高 疲劳试验 6 104次 18 执行标准 JB T7550 94 空气分离设备用切换蝶阀 GB T13927 92 通用阀门压力试验 GB T12238 1989 通用阀门法兰和对夹连接蝶阀 HTA4508 97 阀门装配与试验通用技术条件 19 动作机理 结构为卧式 齿轴 齿条活塞传递形式 运动方式精确 平稳 原为曲柄连杆式 密封机理采用自密封形式 当阀瓣开启时主密封圈与阀体O型槽处于腾空状态 有一定的空隙 如图1 当阀瓣关闭时 阀瓣与主密封圈间有一定的过盈量 这一定的过盈量压迫主密封圈变形 使得主密封圈向三个方向胀开 当气压压至主密封圈把主密封紧紧贴至阀瓣与阀体 从而达到比较好的的密封效果 当阀瓣开启时主密封圈的弹性作用又恢复原状 完成一个动作周期 阀体O形槽与主密封圈应设有一定的间隙 避免阀瓣开启 关闭时造成硬碰硬摩擦 可保证其有较长的寿命 阀瓣采用两耳形式 以增加它的流通能力 图1 21 构图 22 结构图 D671X 6109D切换蝶阀 23 蝶阀本体部结构图 24 切换蝶阀 PN0 6DN1200 25 低温蝶阀 用于空分中的分馏塔等系统驱动型式有手动 气动其密封形式有间隙型 密封型等 公称通径为DN50 DN800mm公称压力为0 6 6 4Mpa 适用温度为 196 80 低温型 特点 阀体本部采用铝合金等特殊材质 并且设计合适的保温长度 确保产品低温下的使用性能 驱动装置采用蜗轮蜗杆手动机构或KOSO气动执行机构 可根据用户要求特殊设计 以满足用户的特殊使用要求 26 手动间隙型结构图150D 27 间隙型结构图167D 28 密封型结构图277D 29 低温蝶阀 PN0 6DN600工厂代号 167D 30 三偏心蝶阀结构及原理 蝶阀的三偏心结构密封副型式为圆锥斜切锥面型 其蝶板为圆锥斜切而得 圆锥半锥角为 三个偏心分别为 蝶板回转中心 轴心 相对于蝶板中面偏心a 蝶板回转中心 轴心 相对于流道中心的径向偏心e以及圆锥轴线相对于流道中心线的角度偏心 结构设计原理如图所示 31 结构设计原理图 1 蝶板回转中心 轴心 相对于蝶板中面偏心a 2 蝶板回转中心相对于流道中心的径向偏心e 3 圆锥轴线相对于流道中心线的角度偏心 32 通常蝶阀为单偏心或双偏心结构 单偏心结构是设计时将阀门轴中心线偏离密封面中心线 即形成了单偏心结构 109D系列及710E系列 双偏心结构是设计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 三偏心是在两偏心的基础上增加了第三个偏心 斜锥 33 这一独特的偏心组合不仅利用了原有的凸轮效应 而且完全消除了90 行程中阀座与密封面之间的全部磨擦 消除了磨损而引起的泄漏 还优化了阀座与密封圈之间的接触特性 密封圈与阀座接触面是 锥中锥 结构 两者接触角产生 楔形效应 达到较好的密封效果 阀门的接触角大于锁定锥度范围 从几何形状上排除了卡死的可能 从而确保阀门开关所需扭矩在阀门使用年限内不会产生很大的变化 34 结构图 35 技术参数 公称压力 PN1 6 PN10 0Mpa公称通径 DN100 DN600使用温度 低温型 常温型驱动方式 气动 手动适用介质 空气 氮气 氧气 天然气连接方式 对夹式阀体材质 CF3M WCB 阀体密封面堆焊司太莱合金阀瓣密封圈 双相不锈钢 36 三偏心结构特点 扭矩密封确保阀门持续的双向密封特性 通过一个独特的三偏心原理实现90 回转无磨擦设计 它消除了阀门90 旋转阀座与密封圈之间的磨擦 一体式硬面阀座可以满足多种工况使用 寿命长 维修少 采用平面轴承 强度好 寿命长 减少磨擦力矩 填料采用四氟石棉填料 可靠性强 37 硬面阀座确保阀门在各种恶劣工况 高温 低温 下耐用且密封可靠阀瓣密封圈采用双相不锈钢材质 阀体密封面堆焊司太莱合金 抗磨蚀能力强 38 适用场合 膨胀机进出口 液体泵进出口 高压差场合 切换系统 39 产品实物图低温型常温型放大图 40 三偏心蝶阀低温试验 41 三偏心蝶阀运动模拟 42 截止阀 截止阀是指关闭件 阀瓣 沿阀座中心线移动的阀门 在管道上主要作切断用 它有以下优点 开闭过程中 密封面间的磨擦力比闸阀小 耐磨 开启高度小 通常只有一个密封面 制造工艺性好 亦便于维修 43 公司生产空分配套的各种系列截止 节流 阀 以其优质的产品质量广泛用于空分中的空冷 分子筛纯化 分馏塔 变压吸附等系统 型式有直通 角式 公称通径为DN4 DN600mm 公称压力为0 6 25Mpa 根据零件选材的不同 适用温度为 196 80 低温型 20 80 常温型 其中冷箱内配套的低温阀是公司产品的主导产品 并可根据用户要求特殊设计 以满足用户的特殊使用要求 44 一 低温截止阀 1 这里着重介绍用于空分分馏塔内的低温冷阀 又称冷阀 空分设备分馏塔中管道大都采用铝材管道 由于空分的大型化 同样对配套的低温截止阀也提出了大口径的要求 为其配套的铝合金制低温截止阀是公司产品的一大特点 公司目前具有生产DN 600铝合金制低温截止阀的能力 产品特点 无可见泄漏 性能可靠 维修方便 45 结构特点 采用双阀瓣结构 由于口径的增大 势必产生较大的密封力矩 阀杆承受较大的轴向力 采用双阀瓣可避免阀门结构过于庞大 还可减小手轮直径 使得阀门开启关闭更容易 再者 采用双阀瓣结构 介质流向是由阀瓣上方流向下方 在介质压力的作用下 阀门关闭更可靠 金属密封达到无可见泄漏 结构上另一特点是使用现场可抽芯维修 因为冷箱内充灌珠光砂等保温材料 维修阀门和更换备件应尽可能避免耙珠光砂 所以除性能可靠外 维修方便是冷箱内低温截止阀的一个重要特点 在设计中应充分考虑阀门可抽芯维修 46 阀体部分铝合金材质 为提高密封面硬度 采用分离式阀座 阀体的密封圈经阳极氧化 液氮浸泡后用冷套方式压入 阀杆的导向套采用无油润滑Du轴承 既可增加导向精度 使阀杆上下运动更可靠 又能给维修带来方便 冷箱上大阀门还有一特点是其与冷箱的连接是非刚性的 而是浮动性的 这样便于阀门在冷箱内与管道的连接和工作中低温带来的管道变形补偿 所以在填料函上法兰部位配有浮动套结构 47 冷套工艺 冷阀阀座 48 结构图 DJ64L 10LDN600低温角式截止阀 49 单阀瓣冷阀结构图 50 冷箱内用低温截止阀 PN6 64DN10 600 2 并联流程阀门的安装并联流程示意 分馏塔液体工艺泵循环输送系统 膨胀机系统 在上述流程中 往往用到设备一用一备并联使用流程 该流程使用阀的特点是一台设备停时 其进出口阀均关闭 对于该出口阀来说 主要是防止反向气流倒窜 因而该阀位号往往是画反装符号 但阀门结构不同 阀的安装是不同的 应该注意的问题 1 对于大口径 例 250JJ400A 600 与高压 例 650JJ100 300 截止阀来说 阀本身是双阀瓣结构 流向是侧进底出 因而在该出口位置 合理安装应使反向气流从阀门侧进底出 2 对于单阀瓣结构的阀门来说 合理安装是应使反向气流从底进侧出 起到密封同时还可以避免填料处跑冷 但应注意的是 251JJ350与151JJ400这两只阀 阀瓣是单阀瓣 但由于阀杆强度安全系数不够 往往在0 5Mpa压差以上会出现密封不稳定现象 所以这两只阀合理安装应使反向气流从阀门侧进底出 3 目前开发的几种高压低温截止阀 556J系列PN40DN100 25 650JJ 651JJ系列 56 执行标准 JB 9081 97 空气分离设备用低温截止阀和节流阀 GB T13927 92 通用阀门压力试验 JB T7749 1995 低温阀门技术条件 HTA4508 97 阀门装配与试验通用技术条件 57 安全阀 安全阀是为了防止介质压力超过规定数值起安全作用的阀门 当工作压力超过规定数值时 阀门便自动开启 排放多余介质 而当压力恢复到原来数值时 又自动关闭 58 公司生产空分配套的各种系列安全阀 是空分设备中不可缺少的一种安全保护装置 安全阀在弹簧选材及工艺上均作特殊处理 从而保证低温下性能可靠 尤其分馏塔上塔使用的大口径低温安全阀 DN300 DN400 采用先导式结构 解决了低温常态下大口径起跳的难题 公司生产安全阀有全启式 微启式等多种型式 公称通径为DN4 DN400mm 公称压力为0 6 25Mpa 根据零件选材的不同 适用温度为 196 80 低温型 20 80 常温型 并可根据用户要求特殊设计 以满足用户的特殊使用要求 59 先导式安全阀结构图245A A49W 10PDN400 2 先导式安全阀 工厂代号 275A 61 作用原理 先导式安全阀分为主阀和导阀两部分 主阀的进口端引出一根先导气源控制管 通过一只三通L型球阀与导阀的进口端A处相通 当容器或管道内的压力升高超过规定值时 导阀活塞压缩小弹簧 带动小阀芯上移 超压气体进入主阀活塞腔 压缩大弹簧 使活塞推杆 大阀瓣 下移 从而打开主阀 超压气体得以全量排放 当容器或管道中的压力降到正常工况压力时 导阀活塞腔内的压力随之也降低 活塞受弹簧反向作用 关闭导阀切断进入主阀活塞腔内的气源 此时操作人员可以打开紧急开启装置中的 见图一 电磁阀 2 加速降低活塞腔内的压力 同时在弹簧的反作用力下使主阀快速回座 当容器和管道进入正常工况后 关闭电磁阀 2 完成一次超压排放过程 如不打开电磁阀 2 回座时间会很长 为防止自动控制系统 先导 失灵 本阀特设计一组紧急开启装置 见下图 当自控装置失灵报警后 操作人员应立即打开紧急开启装置中的电磁阀 1 使仪表空气 压力 整定压力 直接进入主阀的活塞腔 迅速打开主阀达到全量排放 当工作压力进入正常工况后 关闭电磁阀 1 打开电磁阀 2 使主阀快速回座 最后再关闭电磁阀 2 全启式结构图 63 安全阀的常用术语 开启压力 当介质压力上升到安全阀安装时调整好的预定压力时 阀瓣便自行开启 介质明显地急速喷出 此时阀门进口处的压力称为开启压力 以PsMPa表示 排放压力 阀瓣开启后 如设备中介质压力继续上升 当达到设备允许的最高压力时 阀瓣应全开 排出额定的排量 这时阀门进口处的压力称为排放压力 以PdMPa表示 关闭压力 安全阀开启 排除了部分介质后 设备中的压力逐渐降低 当压力降到小于设备工作压力的预定值时 阀瓣关闭 开启高度为零 介质停止流出 这是阀进口处的压力称为关闭压力 又称回座压力 以PKMPa表示 64 安全阀的常用术语 工作压力 设备正常工作时的介质压力 称为安全阀的工作压力 以PgMPa表示 此时 安全阀应处于密封状态 看不到有介质在关闭件的密封面间泄出 也听不到有漏气声 在规定的持续时间内 压力表无降压现象 排量 在排放压力时 阀瓣处于全开状态 这时从阀出口处测得的介质单位时间排出量 称为阀的排量 以G表示 对于蒸汽常用kg h或T h为单位 对于气体常用m3 min或kg s为单位 对液体则用T h或l min为单位 调节阀 调节阀是按照调节器所给信号的大小和方向 通过执行机构来改变阀的开度以实现调节流体流量的调节机构 公司生产空分配套的各种精小型气动系列调节阀 有单座和套筒型 公称通径为DN20 DN200mm 公称压力为1 6 4 0MPa 根据零件选材以及保温长度的不同 适用温度为 196 80 低温型 20 80 常温型 并可根据用户要求特殊设计 以满足用户的特殊使用要求 1 调节阀的流量特性 1 线性 介质的瞬时流量Q与阀芯的位移h成线性关系 阀芯的总位移为H dQ dh CQ c h Q0 c为常数 Q0为L 0时的流量 为Qmin 也就是说 流量的变化量与行程的变化量之比为常数 特点是 例如 C 10当阀门处于小开度时 流量不大 如5m3 h 此时行程增加1 流量的变化量为10m3 h 想慢慢调整而慢不了 很难控制 当阀门处于大开度时 流量很大了 如100m3 h 此时行程再增加1 流量的变化量还是10m3 h 想快快不了 即 线性的调节阀在开度变化相同的情况下 显然流量小时 流量的变化值相对较大 调节作用较强 易产生超调和引起振荡 流量大时 流量的变化值相对较小 调节作用进行缓慢 不够灵敏 2 等百分比 介质瞬时流量的变化率与阀芯位移的变化量之比为常数 dQ Q dh cdQ Q c dh两边积分 lnQ c h c1假设h 0时 流量Q 0 则C1 0当h H时 最大流量Q为常数QM则c lnQM HlnQ lnQM H hQ e lnQM H h elnQM h H QMh H所以等百分比特性也叫对数特性 特点是 例如 当阀门处于小开度时 流量不大 如5m3 h 此时行程增加1 流量的变化量为0 05m3 h 当阀门处于大开度时 流量很大了 如100m3 h 此时行程再增加1 流量的变化量是1m3 h 流量的变化始终是基于当时的瞬时流量的 即 等百分比的阀在开度变化相同时 流量变化的百分比总是相等的 阀的控制精确度在全行程范围内是不变的 相同规格的阀门在同一开度下 等百分比特性的阀通过的流量总是小于直线特性的阀 因此 等百分比特性阀的最大开度往往比直线特性阀选得大一些 3 抛物线特性 dQ dh C Q 1 24 快开特性 dQ dh f h 一般很少选用 以上都是阀门的固有特性 只有在阀门前后的直管段足够长的前提下才能得到这样的调节性能 在实际的管系中 由于各种因素的影响 等百分比畸变为线性 而线性畸变为快开 2 调节阀口径的选定 1 调节阀口径计算选定的步骤1 根据工艺要求 选定阀的型式 流向及流量特性 并决定流量系数KV的计算方法 2 确定计算KV值的各项参数值 如阀前 后压力 最大 常用 最小流量 阀前后压差 密度以及其它辅助修正系数 3 判别工况是阻塞流 还是非阻塞流 如为阻塞流工况 且流量较大 则应进行噪音预估计算 如为非阻塞流 一般可不进行噪音预估计算 4 选定合适的KV值计算公式 计算最大流量下阀的KV值 并圆整之 5 按圆整的Kvmax值在所选阀型的标准系列中 找出与KV Kvmax 8