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石油化工保溫夾套球閥設計規范
點擊次數:1574      更新時間:2022-09-23

石油化工保溫夾套球閥設計規范概述

球閥通過啟閉件球體繞閥桿軸線旋轉90°實現閥門的開啟和關閉,在管路上主要用于切斷、分配和改變介質流向。球閥結構簡單、密封性好,并且在一定的公稱尺寸范圍內具有體積小、重量輕、材料消耗少、安裝尺寸小等優點。球閥的驅動力矩小、操作簡單、易實現快速啟閉和遠程控制,是近十幾年來發展最快的閥門品種之一。根據密封材料劃分,球閥分為非金屬密封球閥和金屬密封球閥。非金屬密封球閥密封副為非金屬材料,容易實現密封,早已成為成熟的產品。金屬密封球閥的密封副為金屬材料,對于溫度和流體介質領域適用范圍更廣,廣泛應用于苛刻工況。金屬材料的密封性較難達到非金屬材料密封的等級,特別是在高壓或高溫工況下,金屬密封球閥球體和閥座的彈性變形無法避免,由于彈性變形導致的密封失效在設計階段難以預判。本文采用有限元模擬分析和流體模擬分析法,以Class2500 NPS2金屬密封固定球閥為例,對金屬密封固定球閥的密封性能機理進行分析,為減少高壓或高溫下球體和閥座的彈性變形提供參考依據。

易凝結性介質(重油、瀝青、苯)專用球閥/一體式保溫球閥具有良好的保溫保冷特性,且閥門的通徑與管徑一致,同時又能有效降低管路中介質熱量損失。主要用于石油、化工、冶金、制藥、食品等各類系統中,以輸送常溫下會凝固的高粘度介質。由于采用整體式結構,因而BQ41F球閥比一般球閥更小,重量更輕,且無外漏,密封性能良好,夾套采用碳素鋼管焊接比鑄造的更加耐壓牢固。本產品主要采用不銹鋼生產,更具有良好的耐酸耐腐蝕能力。        

采用整體式夾套結構設計,是在球閥的基礎上焊裝金屬夾套,用于注入蒸汽或其它保溫/保冷介質。AMISCO夾套保溫球閥的通徑與管徑一致,能有效降低管路中介質的熱量損失,特別適用于輸送常溫下會凝固的高粘度介質,如石油、瀝青等。

石油化工保溫夾套球閥設計規范產品設計特點:

整體式閥體

夾套保溫球閥結構緊湊,閥體為整體鑄造式。整體式球閥可以提供最佳結構強度,同時將泄漏的可能性降到。浮動式球體,具有降低操作扭矩,延長使用壽命的特點。該類結實耐用、經濟型一級整體式的球閥是工業應用的理想選擇。

閥桿密封

該球閥具有活動加載,可自動調節初級和二級密封的特點。利用蝶形墊片,閥桿密封可自動調節由于溫度和日常磨損帶來的變化。該球閥利用一個獨立的填料密封壓蓋,方便調節而無需取下安裝的緊固件或執行機構。填料密封壓蓋可將填料均勻地分布在密封管內。

初級密封是止推軸承和止推墊片組成。可調式閥桿密封在閥桿和閥體之間形成一個二級密封。標準的閥桿密封填料由材質為RPTFE的V型環組成,而防火型閥門使用標準的石墨閥桿密封填料。

球體

夾套保溫球閥的球體加工精確,經過精密拋光處理可達到氣泡關閉密封和減少操作扭矩。處于多重安全考慮,在每個閥體的閥桿槽內在開一孔,以平衡閥門打開時,閥門內部和管道流動介質之間的壓力。

閥體

閥體為熔模鑄造,經固溶退火及正火處理以提高質量和增加強度。所有閥門鑄件都標有鑄造廠爐號供追溯。

閥座

閥座設計能確保雙向氣泡密封,并且操作扭矩低。

所有彈性閥座外徑上都有泄壓槽,來降低經過入口端的流體壓力,同時具有良好的預加負荷來確保低壓密封和真空密封。

防靜電裝置

作為標準,所有球閥都可選配防靜電裝置,可將球體和閥體攜帶的靜電導入地面。

安裝平臺

球閥有一個鑄造安裝平臺,使得與執行機構的連接簡單方便。2"及以下球閥平臺符合ISO5211標準。

閥桿組件

進口夾套式保溫球閥的閥桿具有承載重負荷、高品質特點,閥桿采用雙“D"結構連接球體和操作機構。閥桿與球體精確配合,所有閥桿都由閥體內部裝入,防吹式閥桿的設計增大了安全性。

智能閥桿設計

可互換的系列閥門,閥桿堅固,大直徑閥桿為活動加載式,自我調節密封。利用蝶形墊片,可自行調節補償因溫度和磨損對密封造成的松緊程度,禁止采用手動調節方式而造成密封和閥座的磨損。采用鞍形鎖緊墊片,可防止自控頻繁開關應用下的螺母松扣。

閥桿填料

可調整的V形填料密封環,在閥桿和閥體之間產生多重密封。每個組合式閥桿填料由3個或4個環組成(取決于閥門口徑),具有壽命長,抗蠕變和抗冷流特性。止推軸承和止推墊圈作為初級密封,具有減小扭矩和防止咬合特點。這種設計是的技術。

防火安全-API607第四版認證

法蘭式系列閥門可提供石墨閥桿密封,達到別的防火安全標準。如在一次煙火中,過高的溫度破壞了彈性密封,球體會與金屬閥座直接接觸,形成第二級金屬與金屬密封。閥體密封由不銹鋼和石墨構成的不銹鋼絲纏繞墊圈,能防止泄漏。石墨閥桿填料能防止閥桿泄漏。

保溫球閥是一種比較新型的球閥類別,它有著自身結構所的一些*性,如開關無摩擦,密封不易磨損,啟閉力矩小。這樣可減小所配執行器的規格。配以多回轉電動執行機構,可實現對介質的調節和嚴密切斷。廣泛適用于石油、化工]、城市給排水等要求嚴格切斷的工況。 

保溫球閥07.jpg

  【石油化工保溫夾套球閥設計規范產品特點】          

1、 啟閉無摩擦。這一功能完了傳統閥門因密封面之間相互摩擦而影響密封的問題。    

2、 上裝式結構。對裝在管道上的閥門可直接在線檢查與維修,能有效減少裝置停車,降低成本。    

3、 單閥座設計。消除了閥門中腔介質因異常升壓而影響使用安全的問題。    

4、 低扭矩設計。特殊結構設計的閥桿,只需配一個小手把閥門就能輕松啟閉。    

5、 楔形密封結構。閥門是靠閥桿提供的機械力,將球楔壓到閥座上而密封,使閥門的密封性不受管線壓差變化的影響,在各種工況下密封性能都有可靠保證。    

6、 密封面的自清潔結構。當球體傾離閥座時,管線中的流體沿球體密封面成360°均勻通過,不僅消除了高速流體對閥座局部的沖刷,也沖走了密封面上的聚積物,達到自清潔的目的。  

保溫球閥32.jpg

2石油化工保溫夾套球閥設計規范 密封原理

固定球閥球體以上下軸或支撐板固定,采用浮動式結構閥座,在彈簧力和介質壓力共同作用下,經過精密研磨的金屬閥座密封面緊貼球面實現密封。

圖1所示為固定球閥閥座密封部位局部放大視圖。閥門處于關閉狀態時,以石墨密封圈或O型密封圈為界將流體截斷,此時閥座受到彈簧預緊力F、流體壓力P產生的介質力G、密封圈摩擦力f以及球體對閥座的反作用力,起密封作用的密封力為向右的合力(F+G-f)。當密封力產生的密封比壓大于密封的必需比壓時則實現密封。

保溫球閥也稱夾套保溫球閥,是在球閥的基礎上焊裝金屬夾套,用于注入蒸汽或其它保溫、保冷介質,確保球閥內介質能夠正常工作。保溫球閥具有良好的保溫保冷特性,且閥門的通徑與管徑一致,同時又能有效降低管路中介質熱量損失。球閥主體材料:WCB、CF8、CF8M、CF3、CF3M。

夾套保溫球閥結構特點:

保溫夾套球閥采用整體式夾套結構設計,更能均勻地保溫、保冷,保溫球閥比一般球閥體積更小,重量更輕,且無外漏,密封性能良好,夾套采用碳素鋼管焊接比鑄造的更加耐壓牢固。 夾套、閥體外側與夾套接管焊接,允許蒸汽或冷水的壓力為1MPa。

夾套保溫球閥具有良好的保溫、保冷特性,除縮徑保溫球閥外,閥門的通徑和管徑一至,介質呈直線流動,阻力小,能有效降低管路中介質熱量的損失,因此,對容易凝固、高粘度的液體介質具有優良的性能。

石油化工保溫夾套球閥設計規范泄露原因分析

通過對密封原理進行分析,總結金屬密封固定球閥泄漏的主要原因。

(1)O型圈或石墨密封圈部位泄漏。

(2)閥座密封面與球面研磨程度不夠,密封副不吻合。

(3)球體不圓或密封面粗糙。

(4)球體、閥座、固定軸強度不足產生塑性變形。

(5)球體與閥座在介質壓力下產生彈性變形導致密封副剝離。

對于前4種泄露原因,一般廠家都有處理經驗,比較容易解決。但是泄露原因不易發現,尤其是在高壓或高溫工況下,進行低壓氣體密封試驗時效果良好,壓力越高泄漏量越大,但是當壓力卸除后球體與閥座又恢復至初始形態,檢測球體圓度和密封面吻合度都合格。此種情況通常先推測閥座背面O型圈或石墨圈泄漏,往往忽略了高壓或高溫下球體與閥座都發生了不同步的彈性變形,從而導致密封面剝離的情況。而彈性變形復雜,不同部位變形量不同,無法直接計算,一般需要借助計算機有限元模擬加以分析驗證。以NPS2-CL2500金屬密封固定球閥為例進行分析,主要參數如下:

球體材質  F304+NI60

閥座材質  F304+NI55

球體直徑  Sφ90mm

流道直徑  φ42mm

密封面內徑  φ54mm

密封面外徑  φ62mm

閥座受介質作用力外徑  φ68mm

閥座小臺階外徑  φ58.6mm

閥座大臺階外徑  φ88mm

彈簧力  1100N

石油化工保溫夾套球閥設計規范

該系列閥門具有保溫、保冷特性。按GB標準設計制造,法蘭連續按79-94標準制造,用于石油、化工、瀝青、冶金、制藥等行業。該閥門由于采用了蒸汽夾套保溫,即使外界溫度降到零度以下,該閥門仍操作靈活,保證輸油管道能斷能開,其優點是一般控制閥門所沒有的。它是重油輸送管道理想的控制閥門。根據用戶需要夾套注入蒸汽、導熱油、冷卻水、冷氣等。使用整個閥門長溫或降溫達到所需要的溫度,能防止介質結晶。

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