阀门类型是由工艺工程师或与配管工程师一起根据管道操作的功能需要、介质的性质(包括介质的毒性、易燃易爆性能、对金属的腐蚀性等)、流量、流速、压力降并考虑经济性等因素进行确定的。阀门的类型常通过缩略图清晰地标记在工艺和仪表流程图(PID)上,并在PID的首页给予图例说明。阀门的类型也必须在配管图和相关文件上明确给出。
在应用工程技术高度发展的今天,工业生产装置可谓种类繁多,生产条件(指由介质类型、温度、压力等构成的介质条件)也千差万别,所用的阀门类型更是数不胜数。所以,全面介绍各种生产条件下的阀门选用是不现实的。不同的生产装置,都可能会用到一些特殊的阀门,但90%以上的阀门为通用阀门。本文小编仅给出通用阀门的选用指导原则。
一般情况下,阀门的选型应遵循下列基本原则:
①满足管道操作的功能性要求;
②满足介质工况条件对阀门的特殊要求;
③应兼顾经济性原则。
1.阀门的功能性要求
工业生产装置中的管道,根据工艺操作的需要,常常有关断、流量调节、超压泄放保护等不同的动作要求,并通过管道上的阀门来实现。因此,阀门的选型应首先满足这样的功能性要求。
下面是一些工程例子,但不限于这些。
①对于管道要切换操作或隔断的地方,例如泵、换热器的进出口,调节阀的上下游及旁路等,应设置关断阀。
②对于管道需要进行流量调节的地方,应设置调节阀。调节阀往往与液位计、流量计、温度汁等进行联锁,以实现温度、流量等方面的控制。
③对于可预见到管道有可能超压的情况,应在适当位置设置安全泄压阀或爆破片等、
④对于为防止管道介质因异常情况而回流的情况,应在适当位置设置止回阀。
⑤对于蒸汽管道,为防止凝结水的产生进而影响管道或设备的正常工作,应在适当的地方设置疏水阀。
2.阀门型式选用原则介质的适应性要求
具有同样功能的阀门,也有许多细分类型,并具有不同的特点。因此,在满足功能要求的情况下,阀门的选型还要同时考虑其他因素的影响,包括阀门的流动特性、密封性等。
下面是一些关于关断类阀门的工程例子,但不限于这些。
①对压力降比较敏感的介质工况,宜选用流阻较小、流动特性较好的阀门。例如,装置中有许多低压介质管道、负压管道、重力流管道等,都宜选用低压力降阀门,且不宜选用带弹簧复位的止回阀。
②对流动状态比较敏感的介质,宜选用流阻较小、流动特性好的阀门。例如,对于随压力波动而可能发生气化的介质工况,介质流经阀门时应尽量减少紊流,以免介质发生气化而给操作带来的不利影响。
③对于高压介质工况,宜选用流阻较小、介质流动特性好的阀门。因为高压下,介质的流速较快,会造成更大的阻力降,从而增加生产装置的操作成本。
④对于压力呈高频波动的介质工况,例如,往复压缩机和往复泵进出口管道上的切断阀,应选择流阻较小、流动特性好的阀门,除减少流体阻力并降低装置的操作费用外,还可降低因压力波动而产生的激振力,减缓管道的振动。
⑤对于有特殊要求的介质工况条件,阀门型式应能适应这样的特殊要求。例如,有通球要求的长输管道,阀门应能满足管道的通球要求。
⑥黏度比较大的介质,或粉料输送管道,所选阀门不宜有使介质滞留的死角,如闸阀的阀座槽等,以免介质堵塞阀门的关闭件而使阀门失去应有的功能。
⑦危害性比较大的介质,如GB/T 5044定义的极度危害介质,应选择密封性好的阀门,如波纹管阀、隔膜阀等。
⑧受环境温度的影响,可预见会发生气化的介质,不宜选用会形成密闭阀腔的阀门,或设置阀腔自动泄压系统。
3.经济性要求
经济性对工业生产装置建设来说是永远不可能撇开的考虑因素,阀门选型也不例外。阀门选用的经济性体现在两个方面:其一是阀门本身的价格;其二是阀门对装置运行成本的影响。
不同的阀门,制造成本不同,阀门的价格也不同,故当低成本的阀门能满足使用要求时,应尽可能采用低成本的阀门类型。例如,大直径低、中
压阀门,采用蝶阀代替闸阀可有效地降低阀门应用成本。再例如,球阀比较重,故其价格往往比闸阀、截止阀高,尤其是大直径阀门,球阀的价格会远远高于其他类型的切断阀,因此,如果没有其他特殊要求,应尽可能采用其他类型的切断阀。再例如,对于球阀和蝶阀来说,其金属密封型式的价格远高压非金属密封型式,故如果没有其他特殊限制,应尽可能采用非金属密封型式。
有时候,阀门的成本与其性能是相悖的,并且不是非此即彼的选择情况。此时应综合考虑阀门的使用性、可靠性和价格的平衡关系,最终选择一个性价比较好的阀门型式。