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迄今最好的化工裝置閥門設置及選用原則（I），值得推薦！

1.1 概述

本規(guī)定適用于化工工藝系統(tǒng)專業(yè)。所提及的閥門不包括安全閥、蒸汽疏水閥、取樣閥和減壓閥等，但包括限流孔板、盲板等與閥門有類似作用的管件的設置，以切斷閥作為這些閥件的總稱。切斷閥的作用是用來隔斷流體或使流體改變流向，要根據(jù)生產(包括正常生產、開停工及特殊工況)、維修和安全的要求而設置，同時也要考慮經(jīng)濟上的合理性。
閥門設置和選擇合適類別(不是型號)。閥門是工藝系統(tǒng)專業(yè)人員在編制PI圖時的一項重要工作，本規(guī)定所述的內容考慮了生產和安全的一般要求。系統(tǒng)專業(yè)在參照本規(guī)定進行工程設計時，應結合該工程項目的具體情況、當?shù)貧庀髼l件、廠際協(xié)作關系、裝置操作要求、流體特性、用戶的特殊要求及經(jīng)濟性等進行取舍。

1.1.1 工程設計中的閥門類別選用

1.1.1.1 選用時須考慮的因素

選擇閥門是根據(jù)操作和安全及經(jīng)濟的合理性，綜合平衡比較的經(jīng)驗結果。在選擇閥門之前必須提出下述原始條件：

一.物性

(1) 物料狀態(tài)

a．氣體物料的物料狀態(tài)包括有關物性數(shù)據(jù)，純氣體還是混合物，是否有液滴或固體微粒，是否有易凝結的成份。

b．液體物料的物料狀態(tài)包括：有關物性數(shù)據(jù)，純組份或混合物是否含易揮發(fā)組份或溶解有氣體(壓力降低時可析出形成二相流)，是否含固體懸浮物，以及液體的粘稠度、凝固點或傾點等。

(2) 其它性質；包括腐蝕性、毒性、對閥門結構材料的溶解性，是否易燃易爆等性能。這些性能有時不只影響材質，還會引起結構上的特殊要求，或需要提高管道等級。

二.操作狀態(tài)下的工作條件

(1) 按正常工作條件下的溫度和壓力，還需結合開停工或再生時的工作條件。

a．泵出口閥應考慮泵的最大關閉壓力等。

b．當系統(tǒng)再生韞度高出正常溫度很多，而壓力卻有所降低，對這種類型的系統(tǒng)，要考慮溫度和壓力綜合的影響。

c．操作的連續(xù)程度：即閥門開閉的頻率，也影響到對耐磨損程度的要求，開關較頻繁的系統(tǒng)，應考慮是否安裝雙閥。

(2) 系統(tǒng)允許的壓力降

a．系統(tǒng)允許壓力降較小，或允許壓力降不小但不需要進行流量調節(jié)時，則應選用壓力降較小的閥型如閘閥、直通的球閥等。

b．需要調節(jié)流量，則應選擇調節(jié)性能較好，具有一定壓力降的閥型(壓力降占整個管道壓力降的比例與調節(jié)的靈敏度有關)。

(3) 閥門所處的環(huán)境：在寒冷地區(qū)的室外，特別是對化學物料，閥體材質一般不可用鑄鐵而應選用鑄鋼(或不銹鋼)。

三.閥門功能

(1) 切斷：幾乎所有的閥門都具有切斷功能。單純用于切斷而不需調節(jié)流量則可選用閘閥，球閥等，要求迅速切斷時，則以旋塞、球閥、蝶閥等較為適宜。截止閥則既可調節(jié)流量又可切斷。蝶閥也可適于大流量的調節(jié)。

(2) 改變流向：選用兩通(通道為L形)或三通(通道為了形)球閥或旋塞，可以迅速改變物料流向，且由于一個閥門起到兩個以上直通閥門的作用，可簡化操作，使切換準確無誤，并能減少所占空間。

(3) 調控：截止閥、柱塞閥可滿足一般的流量調節(jié)，針形閥可用于微量的細調；在較大流量范圍進行穩(wěn)定(壓力、流量)的調節(jié)，則以節(jié)流閥為宜。

(4) 止回：需防止物料倒流時可選用止回閥。

(5) 不同生產過程可以選擇有附加功能的閥門，如有帶夾套、帶排凈口和帶旁路的閥門，有用于防止固體微粒沉降的帶吹氣口閥門等。

四.開關閥門的動力：就地操作的閥門絕大多數(shù)用手輪，對與操作帶有一定

距離的，可采用鏈輪或加長桿。一些大口徑的閥門因啟動力矩過大在閥門設計時已帶有電機。在防爆區(qū)內要采用相應等級的防爆電機。

遙控閥門：采取的動力種類有氣動、液壓、電動等，其中電動又可分為電磁閥與電機帶動的閥。應根據(jù)需要和所能提供的能源來選擇。

1.1.1.2 各種類型閥門的特點及適用范圍

一.閘閥

(1) 流體流經(jīng)閘閥時不改變流向，當閘閥全開時阻力系數(shù)幾乎是所有閥門中最小的，而且適用的口徑范圍、壓力溫度范圍都很寬。與同口徑的截止閥相比，其安裝尺寸較小，因而是化工生產裝置中用得最多的一種類型。

(2) 閘閥手柄分明桿、暗桿兩種：明桿閘閥用于兩套以上相同設備的交替切換時，特別有利，其明桿可明顯標示出閥門的開關情況。

(3) 當閘閥半開時，閥芯易產生振動，所以閘閥只適用于全開或全閉的情況，不適于需要調節(jié)流量的場合。

(4) 閘閥閥體內有刻槽，所以不適用于含固體微粒的流體。近年來有帶吹氣口的閘閥可適用于這種情況。

二.截止閥

(1) 截止閥是化工裝置廣泛應用的閥型。它的密封性能可靠，也適于調節(jié)流量，一般多裝在泵出口、調節(jié)閥旁路流量計上游等需調節(jié)流量之處。

(2) 流體流經(jīng)閥芯時改變流向，因而壓力降大，同時易在閥座上沉積固形物，故不適用于懸浮液。

(3) 截止閥與同口徑的閘閥相比，體積較大，因而限制了它的最大口徑(最大DNl50～200)。

(4) Y型截止閥和角式截止閥與普通直通閥相比，壓力降較小，且角式閥兼有改變流向功能。

(5) 針形閥也是截止閥的一種，其閥芯為錐形，可用于小流量微調或用作取樣閥。

三.旋塞、柱塞閥、球閥

(1) 三者功能相似，都是可以迅速啟閉的閥門。閥芯有橫向開孔，液體直流通過，壓力降小，適用于懸浮液或粘稠液。閥芯又可作成上形或丁形通道而成為三通、四通閥。外形規(guī)整，易于作成夾套閥用于需保溫的情況，這幾類閥可較方便地制成氣動或電動閥進行遙控。

(2) 三者的不同在于柱塞閥，球閥的工作壓力略高。

四.蝶閥

有一定的調節(jié)功能，特別適用于大流量調節(jié)，使用溫度受密封材料的限制。

五.止回閥

(1)止回閥是用以防止流體逆向流動的閥。一般用于防止由于流體倒流造成的污染、溫升或機械損壞。

(2) 常用的有旋啟式、升降式和球式三類。旋啟式直徑比后兩種較大，可安裝在水平管或垂直管上，安裝在垂直管上時流體應自下而上流動。升降式和球式口徑較小，且只能安裝在水平管路上。

(3) 止回閥只能用以防止突然倒流但密封性能欠佳，因此對嚴格禁止混合的物料，還應采取其它措施。

(4) 離心泵進口為吸上狀態(tài)時，為保持泵內液體在進口管端裝設的底閥也是一種止回閥。當容器為敞口時，底閥可帶濾網(wǎng)。

六.隔膜閥及管夾閥

這兩種閥在使用時，流體只與隔膜或軟管接觸而不觸及閥體其它部位，特別適用于腐蝕性流體或粘稠液、懸浮液等。但使用范圍受隔膜或軟管的材質所限。
1.2 邊界處閥門設置
1.2.1 工藝物料和公用物料管道在裝置邊界處(通常在裝置界區(qū)內側)應設切斷閥，下列幾種情況例外：
(1) 排氣系統(tǒng)。
(2) 緊急排放槽設于邊界外時的泄放管；這兩種情況如必須設閥門時，亦需鉛封開啟(C．S．O)。
(3) 不會引起串料和事故的物料管。
(4) 不需計量的物料管。

1.2.2 邊界處閥門設置見圖1.2所示的幾種方式。其中(1)適用于一般物料的切斷；當串料可能引起爆炸、著火等安全事故或重要產品質量事故的地方，為防止閥門內漏，采用圖1.2中(2)、(4)、(5)加盲板；圖1.2中(3)和(5)適于送料后需向上游或下游掃線的情況，閥a可兼作吹掃、排凈、檢查泄漏之用，也可將檢測計量儀表裝在串聯(lián)的兩個閥門之間。圖1.2中(5)適用于壓力變化可能較大之處，止回閥可起瞬間的切斷作用。
1.3 根部閥的設置

1.3.1 一種介質需輸送至多個用戶時，為了便于檢修或節(jié)能、防凍，除在設備附近裝有切斷閥外，在分支管上緊靠總管處加裝一個切斷閥叫根部閥。通常用于公用物料系統(tǒng)(如蒸汽、壓縮空氣、氮氣等)。當一種工藝物料通向多個用戶時(例如溶劑)，需作同樣設置。圖1.3中所示閥門即為根部閥。壓力管道人全網(wǎng)首發(fā)。在有節(jié)能防凍等要求時，根部閥與主管的距離應盡量小。
1.3.2 化工裝置內所有的公用物料管道分支管上都應裝根部閥，以免由于個別閥門損壞引起裝置或全廠停車。
1.3.3 蒸汽和架空的水管道，即使只通向一個裝置或一臺設備，當支管超過一定長度時也需加根部閥以減少死區(qū)，降低能耗，防止凍結。
1.3.4 兩臺以上互為備用的用汽設備應根據(jù)在生產中的重要程度確定是否分別設分支管根部閥。
1.3.5 公用物料分支管的根部閥由管道專業(yè)在管道布置設計時設置，工藝系統(tǒng)專業(yè)需復核分支是否恰當。
1.4 公用物料站(公用工程站)
1.4.1   化工裝置內的公用物料站(簡稱公用站)可按覆蓋面積約15m半徑的區(qū)域來設置，裝置區(qū)外的廠區(qū)公用站則按設計需要來設置。
1.4.2   各介質的切斷閥規(guī)格自DNl5至DN50視裝置特點而定。
站上公用物料的閥門、接頭的型號規(guī)格可有意地不一致，而各公用站介質排列的順序要一致，這樣可避免緊急情況下接錯介質擴大事故。
1.4.3   寒冷地區(qū)室外公用站的水管可按下述作法：
(1) 多層框架：按常規(guī)配管設置閥門，在底層地面附近截斷并設快速接頭，用水時從附近水閥門井內引出。壓力管道人微信公眾號全網(wǎng)首發(fā)。若采用固定管道加排凈閥的方式，則排凈閥應設于閥門井內。
(2) 儲罐區(qū)或裝卸站臺等，可與給排水專業(yè)協(xié)商適當調整閥門井位置，將供水閥門設在閥門井內。
(3) 與蒸汽管一起保溫。
1.4.4   為適應維修時使用風動工具，可將公用站上壓縮空氣管的管徑及切斷閥適當加大，例如由DN25加大為DN50。
1.4.5   設備、管道與公用站相匹配的管接頭對小型裝置可與設備管道的排凈放空口共用；對大型裝置，可在設備上設專用的公用物料連接口(U．C)，此連接口和放空閥應分別設在立式設備的下部和上部或臥式設備長度方向的兩端。

1.4.6   公用物料管道可能由于工藝流體倒流而遭到污染時，則在公用物料管切斷閥下游設止回閥。

1.5 塔

1.5.1 保持塔頂冷凝器內冷凝的蒸汽壓力盡可能與塔頂壓力相同，應把塔頂管道的壓力降限至最小，除工藝控制的特殊需要外，塔頂至冷凝器的管道上不設置切斷閥。
1.5.2 再沸器(包括中間再沸器)與塔體的連接管道，除工藝控制需要或需在裝置運行中清理者外，均不設置切斷閥。

熱虹吸式再沸器與塔體的連接管上需裝閥門時，應采用與連接管直徑相同的閘閥。在閥門與再沸器間設8字盲板，同時，再沸器應設各自的排凈閥。強制循環(huán)的再沸器在再沸器至塔的管道上，靠近塔體處安裝一個節(jié)流閥。此閥可用限流孔板代替。但當過量閃蒸不會降低由于強制循環(huán)而提高的效率或降低對數(shù)平均溫差的情況下可取消此節(jié)流閥。
1.5.3 汽提塔側線出料及蒸氣返回管道除因工藝控制需要外，不設置切斷閥。
1.5.4 進料組成可能有變化的塔，應按設計變化幅度增設進料口，各進料口的切斷閥應貼近塔體的進料管口。由于減壓會產生兩相流的物料(液化氣或飽和吸收液)，進料切斷閥亦應盡量接近塔的進料管口。1.5.5塔板數(shù)多、塔身過長而分為兩段串聯(lián)的塔頂部至另一塔底的氣相管道上不設置切斷閥。釜液因工藝控制需要而加的切斷閥或控制閥應盡量接近受料塔的管口，
1.6 換熱器
1.6.1 除了控制需要或在裝置運行中需(可)切斷的換熱器，一般在工藝物料側不加切斷閥。
1.6.2 換熱器兩側均為工藝流體，則按操作和控制的情況只在一側裝切斷閥。
1.6.3 換熱器因生產或維修需設置旁路時，則進出管道及旁路均設切斷閥。通常在下列情況需設旁路：
(1) 生產周期中某些過程不需傳熱，應切斷換熱器；
(2) 自動的或人工調節(jié)工藝溫度；
(3) 因維修需臨時切斷換熱器。
1.6.4 蒸汽加熱設備
(1) 加熱蒸汽進口管應設調節(jié)性能較好的手動調節(jié)閥或自動控制閥。
(2) 必須在適當位置設不凝氣排放閥，此閥應位于設備上遠離蒸汽進口一側的最高處，

(3) 用蛇管加熱的情況，采用疏水閥前的檢查閥排除不凝氣，不另設不凝氣排除閥。
1.6.5 水冷卻設備
(1) 冷卻水在運行中被加熱并釋放出溶解氣，需在換熱設備的適當位置(參見 1.6.4規(guī)定)設排氣閥。此閥也用于開工時排出設備內氣體，或停工排凈時進氣。
(2) 每臺設備的進水口以及機泵的各冷卻回路進口均應設各自的切斷閥。當需要調節(jié)水量時，此閥應是自控閥或調節(jié)性能好的手動閥。
(3) 自流回水：出水口不設切斷閥。
(4) 壓力回水：出水口一般均應設切斷閥。只有可同時停用的數(shù)臺設備才可在出口共用一個切斷閥。
(5) 通常在管道的低點設排凈閥。當管道上排凈閥不能排凈設備內的水時，才在設備上加排凈閥。多程列管式換熱器及裝有折流板的換熱器采用在隔板上開淚孔的方式排液。
(6) 寒冷地區(qū)室外的水冷卻器，若需在裝置運行中停工檢修，則應設防凍副線。
1.6.6 空冷器
空冷器進出口管道上一般不設置切斷閥，但進料是兩相流的情況居多，所以要特別注意每組冷卻管束的壓力降分布，在設計中對進出口管道要采取對稱布置。
工藝過程需要隔斷操作或需在運行中維修的空冷器，應在其進出口設切斷閥、排凈閥和放空閥等。
1.7 容器

1.7.1 包括裝置內容器及儲罐兩大類
下列情況應裝閥門；
(1) 有多個進口或出口需更替操作的，在管口處裝閥門。
(2) 盛裝易燃、有毒、有腐蝕性物料的容器出口的管口處裝閥門，裝置內容器一般裝單閥，中間或全廠罐區(qū)的儲罐裝雙閥。應在工程設計中針對特殊情況作出工程規(guī)定。
(3) 最低點設排凈閥，出料管位置應略高于排凈閥。
(4) 體積小(不設檢修用人孔)或可與系統(tǒng)一起置換的容器以外，均需在容器下部設公用物料接管(U．C)并裝切斷閥，并在容器頂部離公用物料管口較遠的一端設放空閥。
(5) 對需作惰性氣體保護的容器和儲槽應設自力式控制閥并串接止回閥，參見行業(yè)標準《氣封的設置》(PS305-03)。
(6) 大型錐頂、拱頂常壓儲罐在儲存易揮發(fā)物料時應裝呼吸閥。在有條件或放空組分量超出環(huán)境保護和衛(wèi)生標準的場所，采用低溫冷凝系統(tǒng)代替呼吸閥。

1.8 壓縮機

1.8.1 除了從大氣中吸氣的空壓機不裝進口閥外，所有的壓縮機進出口需裝切斷閥。在裝置運行中有可能檢修的壓縮機，還應在進出口內側加8字盲板。并聯(lián)的空壓機應各有獨立的吸風口。

1.8.2 壓縮機進出口閥門間應有旁通管并設連通閥。

(1) 往復式壓縮機設置旁通管用以在啟動時保持低負荷啟動，在檢修后的試車時可與系統(tǒng)切斷不致憋壓，同時亦用來保持進口處的正壓，這在操作介質為易燃易爆氣體時特別重要。

(2) 多級往復式壓縮機的旁通管可逐級連通，這樣除節(jié)省能量外還可以在調試過程中調節(jié)各級負荷使之均衡運轉。當工藝或安全有需要，可再設一個終段與進口間的旁路。

(3) 空壓機只需在出口閥上游加一個帶切斷閥的直通大氣的出口。

(4) 對離心式壓縮機，旁路的通過能力應至少相當于壓縮機喘振點的負荷。

1.8.3 壓縮機的輔助系統(tǒng)

(1) 輔助系統(tǒng)一般包括冷卻水、潤滑油、密封油、沖洗油、放空及排凈等。

為充分利用冷卻水，可按溫度要求串聯(lián)使用，冷卻水先至后冷器再至汽缸夾套。每一冷卻水回路進口均應設各自的切斷閥，并在出口采取措施：常壓回水出水口要高出回水漏斗的上沿，壓力回水裝視鏡等，以便觀察水流情況。壓力回水的冷卻水出口必須設切斷閥，以便停車檢修。同一臺設備的各出水口可合并后裝一個切斷閥。

(2) 壓縮機產品資料說明不隨機配帶潤滑油、密封油及沖洗油系統(tǒng)時，應按資料要求配置管道、閥門。對重要部位(例如軸承處的潤滑)必須有獨立的回路。

(3) 壓縮機各級間分離罐應設各自的排凈閥。當所有的液體排向一根總管時，應核算壓力降，確?？偣芴帀毫Φ陀诟骷壍膲毫?，并在各段分離液體出口加止回閥。

(4) 絕不允許液滴進入壓縮機，這對往復式和離心式來說，會立即引起機械損壞；對螺桿式液環(huán)式壓縮機損壞不顯著但會影響密封油(液)的質量。所以，在壓縮機進口一定要設置性能良好、能力足夠的分離罐；配管設計要合理并避免將氣體中凝液帶入壓縮機。

a．設置管道放凈閥，將管道中凝液、液滴排出。

b．限制壓縮機進出管道處的高于壓縮機的垂直直管高度。

(5) 壓縮機需要置換時，可在吸入分離罐或并聯(lián)壓縮機的每臺進出口加公用物料接管，出口應排至安全位置（未完待續(xù)，敬請期待）。

摘自壓力管道人
2022-9-25 發(fā)布

2022-09-29 09:57:05