閥門用于石油和天然氣工業(yè)管道

了解石油和天然氣行業(yè)中使用的不同類型的閥門及其差異：API和ASME閘門，球形，檢查，球形和蝶形設(shè)計（手動或驅(qū)動，帶鍛造和鑄造車身）。簡而言之，v avves是用于管道應(yīng)用的機械裝置，用于控制，調(diào)節(jié)和打開/關(guān)閉流體的流量和壓力。鍛造閥門用于小口徑或高壓管道應(yīng)用，鑄造閥門用于2英寸以上的管道。
什么是閥門？
石化行業(yè)使用的不同類型的閥門適用于以下任何應(yīng)用：
石化閥門

 通過管道啟動/停止流體（碳氫化合物，石油和天然氣，蒸汽，水，酸）的流動（例如：閘閥，球閥，蝶閥，刀閘閥或旋塞閥）
 調(diào)節(jié)通過管道的流體流量（例如：截止閥）
控制  流體流量（控制閥）
改變  流動方向（例如三通球閥）
調(diào)節(jié)  過程的壓力（減壓閥）
保護  管道系統(tǒng)或設(shè)備（泵，電機，油箱）免受過壓（安全或壓力釋放）或背壓（止回閥）
過濾流經(jīng)管道的碎屑，以保護可能被固體部件（y和籃式過濾器）損壞的設(shè)備
用于石油和天然氣行業(yè)的閥門

通過組裝多個機械部件來制造閥門，關(guān)鍵部件是車身（外殼），裝飾件（可更換的接液部件的組合），閥桿，發(fā)動機罩和動作機構(gòu)（手動桿，齒輪或致動器）。

小孔徑（通常為2英寸）或需要高耐壓和耐溫的閥門采用鍛造鋼體制造; 直徑2英寸以上的商用閥門采用鑄造材料制成。

該閥門的市場價值每年約40十億美元在2018年，和各大廠商都設(shè)在美國，歐洲（意大利，德國，法國和西班牙），日本和中國。

閥門類型
石油和天然氣工業(yè)中使用的閥門以及管道應(yīng)用可以通過多種方式進行分類：

閥門類型的閥門

直線運動：閘門，球形，隔膜，夾緊和止回閥
旋轉(zhuǎn)運動：蝶閥，球閥，塞子，偏心和旋啟式止回閥
QUARTER TURN：需要大約四分之一圈運動的裝置，桿的0到90°從完全靠近移動到完全打開位置，反之亦然。
油氣閥類型 直線運動閥 旋轉(zhuǎn)運動閥 四分之一轉(zhuǎn)閥
閘閥 X   
截止閥 X   
止回閥   X 
提升止回閥 X   
傾斜盤止回閥   X 
停止止回閥 X X 
球閥   X X
夾管閥 X   
蝶閥   X X
旋塞閥   X X
隔膜閥 X   
安全閥/泄壓閥 X   
 
由身體材料制成的閥門
CAST（主體通過鑄鋼獲得）。本文列出了閥門的主要鑄造材料。
FORGED（車身由鍛鋼制造）
本文介紹了鑄鋼與鍛造之間的區(qū)別。

按行動類型劃分的閥門
手動：閥門通過杠桿，車輪和/或齒輪手動操作;
ACTUATED：閥門通過稱為執(zhí)行器的機電設(shè)備進行操作，可以是電動，氣動，液壓和油氣
閥門設(shè)計
GATE VALVE：此類型在管道和管道應(yīng)用中使用最多。閘閥是用于打開和關(guān)閉流體流動的截止閥（截止閥）。閘閥不能用于節(jié)流應(yīng)用，即調(diào)節(jié)流體的流量（在這種情況下應(yīng)使用球閥或球閥）。因此，閘閥可以完全打開或關(guān)閉（通過手動輪，齒輪或電動，氣動和液壓執(zhí)行器）
GLOBE VALVE：這種類型的閥用于節(jié)流（調(diào)節(jié)）流體流量。截止閥也可以關(guān)閉流量，但對于此功能，閘閥是首選。截止閥在管道中產(chǎn)生壓降，因為流體必須通過非線性通道。
檢查閥：這種類型的閥門用于避免管道系統(tǒng)或管道中的回流，這可能會損壞下游設(shè)備，如泵，壓縮機等。當流體有足夠的壓力時，它會打開閥門; 當它在設(shè)計壓力下返回（反向流動）時，它關(guān)閉閥門 - 防止不需要的流動。
球閥： 球閥是用于關(guān)閉應(yīng)用程序四分之一圈閥門。閥門通過內(nèi)置球打開和關(guān)閉流體流動，球體在閥體內(nèi)部旋轉(zhuǎn)。球閥是開關(guān)應(yīng)用的行業(yè)標準，并且比用于類似目的的閘閥更輕且更緊湊。兩個主要設(shè)計是浮動和耳軸（側(cè)面或頂部入口）
蝶閥：這是一種多功能，經(jīng)濟實惠的閥門，用于調(diào)節(jié)或打開/關(guān)閉流體流量。蝶閥可采用同心或偏心設(shè)計（雙/三），結(jié)構(gòu)緊湊，與球閥相比，由于其結(jié)構(gòu)簡單，成本更低，因此越來越具有競爭力。
夾緊閥：這是一種直線運動閥，可用于處理固體材料，漿液和稠密流體的管道應(yīng)用中的節(jié)流和關(guān)閉應(yīng)用。夾管閥具有夾管以調(diào)節(jié)流量。
插頭閥：旋塞閥被歸類為用于關(guān)閉應(yīng)用的四分之一轉(zhuǎn)閥。羅馬人引進了第一個旋塞閥來控制輸水管道。
安全閥：安全閥用于保護管道裝置免受可能威脅人類生命或其他資產(chǎn)的危險超壓。基本上，安全閥在超過設(shè)定值時釋放壓力。
控制閥：這些是自動化復雜石化過程的閥門。
Y型過濾器：雖然閥門不合適，Y型過濾器具有過濾碎屑和保護下游設(shè)備的重要功能，否則可能會損壞
閥門尺寸
為了確保不同制造商的閥門可以互換，關(guān)鍵類型閥門的面對面尺寸（即閥門入口和出口之間的毫米或英寸距離）已通過ASME B16.10規(guī)范標準化。

指導-ON-閥門類型選擇

ASME B16.34：閥門合規(guī)性
ASME閥門標準B16.34是全球公認的標準，用于設(shè)計，制造和測試石油和天然氣行業(yè)中使用的閥門。ASME B16.34也在更一般的ASME規(guī)范ASME B31.1 “Power Piping Design”中提到。

早在1988年，該標準的范圍被修改為包括螺紋端閥和焊接端閥以及法蘭端閥。

滿足以下條件時，閥門符合ASME B16.34：

閥體和殼體材料符合ASME和ASTM材料化學和強度標準
對殼體和殼體材料進行熱處理，以確保適當?shù)木Я＝Y(jié)構(gòu)，耐腐蝕性和硬度。
閥體和其他含壓部件的壁厚符合ASME B16.34規(guī)定的每種壓力等級的最小值。
NPT和SW端連接符合ASME B1.20.1或ASME B16.11。
莖是內(nèi)部裝載和防爆的。
所有螺栓均為ASTM等級，最大應(yīng)力由B16.34控制。
每個閥門在1.5倍額定壓力下進行殼體測試，持續(xù)時間為特定測試時間。
在特定的測試持續(xù)時間內(nèi)，對每個閥門進行兩個方向的閥座泄漏測試。
每個閥門都使用結(jié)構(gòu)材料，操作限制和制造商名稱永久標記。
控制閥
控制閥用于石油和天然氣工業(yè)中，以根據(jù)由控制器管理的信號調(diào)節(jié)管道或過程中的流體的流速（以及相關(guān)的過程參數(shù)，如壓力，溫度和水平）。流量控制閥在復雜石化過程中的作用是關(guān)鍵，因為過程中涉及的多個回路應(yīng)保持嚴格和動態(tài)控制，以確保整個過程按預期工作并產(chǎn)生所需的輸出在數(shù)量，質(zhì)量和時間方面。

由于大多數(shù)行業(yè)的過程自動化日益增長，流量控制閥的應(yīng)用在過去幾年中不斷增加。

這些類型的閥門通過簡化對過程變化的響應(yīng)并為人員和設(shè)備提供更高的安全性，用于灌溉系統(tǒng)，水處理廠，石油和天然氣廠，發(fā)電，防火系統(tǒng)，食品加工行業(yè)。

用于石油和天然氣工業(yè)的流量控制閥可以具有球形，蝶形或球形，并且可以具有多種材料等級和尺寸。最常用的執(zhí)行器類型是氣動執(zhí)行器，因為與其他類型的執(zhí)行器相比，它涉及較少的輔助設(shè)備（如電纜，開關(guān)設(shè)備）。

閥門的打開和關(guān)閉及其調(diào)節(jié)是通過電子控制器，定位器和閥門的執(zhí)行器（可以是電動，氣動或液壓）的組合效果來完成的。

執(zhí)行器響應(yīng)關(guān)鍵過程參數(shù)的變化（例如壓力，液位，溫度和流量的變化）打開和關(guān)閉控制閥。

通過這樣的動作，工藝參數(shù)保持在所需的目標范圍內(nèi)，以確保整個過程按預期工作并產(chǎn)生所需數(shù)量和質(zhì)量的最終產(chǎn)品。

流量控制閥組件
控制閥的主要組成部分是：

所述閥 主體：其中調(diào)制元件被包含并操作
所述定位器：這是元件來控制閥的開度，并安裝在閥的主體
所述致動器：是用于移動所述閥的調(diào)制元件，該裝置例如，球（球閥），該盤（蝶形）或干（截止閥）
該控制器
流量控制閥

流量控制閥執(zhí)行器
執(zhí)行器的選擇基于桿的所需推力和閥的運動。

工程師必須確定圖表或活塞執(zhí)行器是否是最合適的類型。致動器是用于將流量控制元件移動和定位在閥體內(nèi)的主要能量源。

有多種類型可供選擇，包括氣動，電動，液壓，電動液壓和手動。氣動執(zhí)行器是最廣泛用于節(jié)流應(yīng)用的。

一個多世紀以來，它被認為是自動控制的標準，有三種類型的氣動執(zhí)行器可供選擇：活塞，彈簧和隔膜，以及旋轉(zhuǎn)葉片。前兩個可適用于旋轉(zhuǎn)閥或滑閥桿; 后者僅用于旋轉(zhuǎn)閥。

流量控制閥配件
通常情況下，定位器傳感器，增壓器，電磁閥，限位開關(guān)，手輪和行程限位器，緩沖器，調(diào)節(jié)器，傳輸線等附件的選擇基于工程規(guī)范。

成本是材料選擇的主要因素。

不僅是每磅美元的材料成本，而且制造和檢查的成本也導致了閥門的未安裝成本。安裝成本不僅包括安裝成本，還包括因安裝不當造成的任何損壞的成本以及檢查成本。

后者包括諸如材料化學分析，射線照相和鑄件和焊縫的表面檢查，以及檢查所安裝的閥門是否正確以及它是否正確定向。

選擇合適的或最佳的控制閥類型取決于管道系統(tǒng)的特定研究及其流體的狀況，但控制閥的尺寸應(yīng)使壓力通過它而不是管道的壓力下降是控制流量的那個。

所有閥門，包括蒸汽控制閥，均設(shè)計為滿足允許的內(nèi)部泄漏標準（FCI / ANSI）。泄漏次數(shù)越多，允許的內(nèi)部泄漏率越低。

I級閥門具有最高的內(nèi)部泄漏率，通常成本最低; 而VI級閥門將具有最低的允許內(nèi)部泄漏率。必須規(guī)定蒸汽閥的泄漏率不低于IV級。IV級蒸汽控制閥將保持較長的使用壽命。

流量控制閥類型
根據(jù)閥桿運動，控制閥可分為兩種主要類型：

直線運動/往復運動：球形（直線，角度，3向），隔膜和夾緊控制閥
旋轉(zhuǎn)閥桿：球閥，蝶閥和插頭控制閥類型
截止閥可以是單座或雙座。

往復式和旋轉(zhuǎn)式控制閥

控制閥選擇
工藝工程師必須考慮許多因素來選擇正確的控制閥�？紤]選擇的一般標準總結(jié)如下：

控制類型; 控制程度; 關(guān)閉的程度。
設(shè)計溫度; 設(shè)計壓力; 允許的壓降。
流體腐蝕性; 流體侵蝕特性; 其他特性，如結(jié)垢或焦化。
固有特性，如閥門Cv：泄漏危險程度; 保溫或保冷; 成本。
由于設(shè)計標準是已知的，過程工程師可以著手選擇正確類型的控制閥和相關(guān)設(shè)備，以及閥門本身的材料。

下一步是創(chuàng)建詳細規(guī)范（通常由專業(yè)管道工程師起草）并創(chuàng)建描述供應(yīng)商閥門的采購規(guī)范。

規(guī)范應(yīng)至少包含：控制閥類型的描述（旋轉(zhuǎn)，滑動）; 孔徑和額定壓力; 最終連接; 身體關(guān)節(jié)類型; 車身部件，閥內(nèi)件，墊圈和螺栓連接的材料規(guī)范; 定位器和控制器要求; 閥門類型的工業(yè)設(shè)計標準的參考。

通常，計算機化系統(tǒng)可幫助工程師根據(jù)工藝參數(shù)確定最合適的控制閥及其功能。

控制閥安裝
始終將排放蒸汽管道管道至少擴展一個管道直徑。將排放管道擴展至少兩個或三個管道直徑并不罕見。應(yīng)該注意的是，管道的膨脹會降低閥門的出口速度，從而延長閥門的使用壽命。閥門制造商將在控制閥后提供合適的管道尺寸。使管道尺寸與傳熱入口連接相匹配。
在任何傳熱的入口連接之前，蒸汽控制閥之后的距離應(yīng)至少為10個管道直徑。在減壓應(yīng)用中，在改變流動方向之前必須留下至少20個水平管道直徑。
控制閥必須始終安裝在水平蒸汽管路中，不得垂直安裝。
在假定的高流量操作條件下，在低流量操作條件下正確選擇閥門更為重要。
必須在控制閥安裝中使用旁通閥。如果閥門故障或維護反應(yīng)，預防和預測，旁通閥用于允許工業(yè)設(shè)施的人員在沒有控制閥的情況下操作該過程。
在蒸汽控制閥之前和之后安裝壓力表可實現(xiàn)線路診斷。正確安裝的重要性不容小覷。在許多情況下，麻煩的啟動源可以追溯到未正確安裝的控制閥。強烈建議至少使用具有儀表背景的人員來監(jiān)督控制閥的安裝和設(shè)置。
如何訂購閥門
石油和天然氣行業(yè)使用的閥門制造商需要知道以下信息才能提供合適的設(shè)備：

閥門類型
NPS或DN的孔徑
閥門壓力等級（等級范圍從150＃到4500＃）
規(guī)范（示例API 6D，API 600，API 602等）
車身和裝飾材料（至少）
所需的端部連接（法蘭，螺紋，對接焊，凸耳等）
管道中的流體（>油，氣，水，蒸汽，固體）
工作溫度和壓力
數(shù)量
交貨時間
原產(chǎn)地限制（允許或不允許中國和印度的原產(chǎn)地）
示例如何訂購油和氣門，全球，檢查閥門

每個制造商都有自己的閥門訂購表，用于映射用戶必須考慮的閥門配置參數(shù)：

GS  - F - 6“/  150  -  316  -  B.

  1 2 3 4 5

1.閥門類型 2.結(jié)束類型 3.尺寸/等級 4.身體材料 5.選項
C：止回閥
CL：提升止回閥
CS：檢查壓力密封閥
CW：旋轉(zhuǎn)止回閥
G：閘閥
GG：鍛造閘閥
GL：輕型閘閥（API 603）
GS：閘閥壓力密封閥
O：截止閥
OB ：Globe Bellowed密封閥
OS：截壓閥
Y：Y型過濾器 F：法蘭端
T：螺紋端
W：對接焊端
S：套筒焊端 尺寸：NPS 1/2 - 80“
 

ANSI標準：
150：150 LB Class
300：300 LB Class
600：600 LB Class
1500：1500 LB Class

DIN標準：

PN16
PN25
PN40

JIS標準：

10K：JIS 10K
20K：JIS 20K