阀门结构与原理

阀门结构与原理第1页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门概述

阀门用途控制流体流动方向控制介质流量大小调节管线压力释放管线过高的压力管线吹扫或泄压维修或替换管线部件时进行管线或部件的隔离出现紧急事故时紧急关闭阀门中断管输第2页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门的分类

阀门通用分类法：这种分类方法既按照原理、作用又按照结构划分，是目前国际、国内最常用的分类方法。一般分：闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、止回阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、减压阀、安全阀、疏水阀、调节阀、排污阀等。第3页，共60页，2023年，2月20日，星期四常用类型阀门介绍

球阀

主要用途球阀主要被用来作为管输系统中的隔断阀，既可用作站内设备的隔离阀，这是因为它们能够形成可以用通过双截断—泄放达到绝对密封；又可用作管道线路的隔断阀，这是因为球阀中的流道口能够和管径保持一致。全通径球阀（指流量口的直径和管道的直径相等）主要被用在清管系统中，管内检测器可通过全通径球阀进行管道内检测，此时管道中的压力损失相对于其它阀门来说是最小的。第4页，共60页，2023年，2月20日，星期四球阀工作原理球阀的关闭件是球形的，而且球内流道孔也是圆形的，当球体中的流道口和管道平行时，阀门打开，天然气等介质从中流过。当球体旋转至流道口和管道垂直时，阀门关闭，天然气等介质不能流过。通常顺时针旋转球阀为关，此时球体旋转90度，球阀从全开位置转为全关位置。第5页，共60页，2023年，2月20日，星期四固定球阀门口径可以做的很大双阀杆结构阀座抱阀球密封低扭矩驱动成本低容易操作浮动球阀门口径有限制单阀杆阀球靠紧阀座密封球阀按结构分类第6页，共60页，2023年，2月20日，星期四

固定球阀构件1、阀体2、球体（阀球）3、阀座（座圈+密封）4、密封件（O型圈、石墨环、缠绕垫）5、阀杆（上、下）6、排气阀7、注脂阀8、排污阀第7页，共60页，2023年，2月20日，星期四内部构件第8页，共60页，2023年，2月20日，星期四固定球阀密封原理

阀门关闭时，利用介质自身的压力推动阀座向球体紧贴，达到密封效果。压力越大，密封效果越好。最低气密封压力：0.8MPa口径范围：DN50~压力范围：150LB~2500LB第9页，共60页，2023年，2月20日，星期四浮动球阀构件（防喷、防火设计）1、阀体2、球体3、阀杆4、阀座5、密封件第10页，共60页，2023年，2月20日，星期四浮动球阀构件第11页，共60页，2023年，2月20日，星期四浮动球阀密封原理阀门关闭时，利用介质自身压力推动球体向阀座紧贴，达到密封效果。最低气密封测试压力：0.8MPa口径范围：DN15~DN150压力范围：150LB~300LB第12页，共60页，2023年，2月20日，星期四球阀常见的几种材质配置阀体：WCB(铸造碳钢）；CF8、CF8M（铸造不锈钢）A105(锻造碳钢）；304\316（锻造不锈钢）球体：A105+（STL\Cr）、304、316阀座：1、浮动球：PTFE(聚四氟乙烯）、尼龙（NYLON)PEEK（聚醚醚酮）；2、固定球：A105+(STL\Cr）+PTFE\NYLON\PEEK阀杆：304、316密封件：1、O型圈：VITON（氟橡胶）2、垫片：石墨、316+石墨（金属缠绕垫）阀杆密封填料：石墨、PTFE第13页，共60页，2023年，2月20日，星期四球阀结构的几种设计①全焊接阀体：埋地管线和大陆架管线最常使用的是全焊接球阀。球形是全焊接球阀典型的外形，球体和端盖之间没有任何螺栓、螺母作为连接。第14页，共60页，2023年，2月20日，星期四球阀结构的几种设计②

分段段式螺栓连接阀体：分段式螺栓连接阀体设计常用于制造业。注意阀体两边的螺栓和螺母保护着末端封闭部分。第15页，共60页，2023年，2月20日，星期四球阀结构的几种设计③顶装式阀体：顶装式阀体是一种较新的球阀类型，特点是其中一半球体有可拆卸的阀盖。管线泄压后不需要拆卸阀门，只需要拆卸阀盖即可。这种设计方便了球阀或阀座的替换。第16页，共60页，2023年，2月20日，星期四球阀结构的几种设计轨道式球阀（Orbit）顶装式单阀座强制密封提升阀杆自清洗功能阀座双重密封零泄漏第17页，共60页，2023年，2月20日，星期四

阀座密封圈前后的表面特殊形状设计使得管线压力得以均匀的分布在密封圈上.阀腔与管线的压差越大,密封效果越好.

阀体的外部安装有注脂接头。即每个密封圈至少配备一个密封注嘴。球阀的注脂系统.第18页，共60页，2023年，2月20日，星期四球阀密封前提是必须保证球体与阀座的贴合，在出厂时位置已调试好，在开关过程中当发现已经到限定位置时不宜用死劲再扳，以免损坏限位螺栓，导致球体密封面位置不准确，失去密封效果第19页，共60页，2023年，2月20日，星期四闸阀闸阀是通过闸板的垂直下行来关闭阀门。闸阀有两种类型：平板闸阀指它的关闭件是平板，上面有导流孔（这类阀有时也称为“直通－导管”闸阀）。充当闸板的平板随阀杆上下移动。当闸板完全堵住流道口时，阀门被关断。当闸板上的导流孔和管线在一条直线上时，阀门完全打开，流体可以无阻碍流经阀门；楔形闸阀有一个楔形的关闭件。当楔形关闭件上升后，流体可以通过阀门。当楔形闸阀处于关闭位置时，楔形关闭件阻止管线中的流动。（开启后闸板与阀座脱离，可达到自清洗功能，但同时也容易导致密封面收到介质冲刷）第20页，共60页，2023年，2月20日，星期四闸阀的几种分类

按阀杆的螺纹位置划分(1)明杆闸阀：许多闸阀都有一个提升杆设计。提升杆的其中一部分为螺纹设计，通过驱动轴承机械装置的转动来升高或降低阀杆，阀杆与闸板相连接。第21页，共60页，2023年，2月20日，星期四（2）暗杆闸阀：在暗杆闸阀的设计中，通过阀杆螺纹旋进金属闸板来控制闸板的移动。美国石油学会（API）规定使用在井口、尺寸较小、耐压较高的阀门通常也具有相同的特征。第22页，共60页，2023年，2月20日，星期四（3）平板闸阀平板闸阀或直通闸阀，其结构是流体由平钢板的预留孔通过。将平钢板的预留孔移动至管线通径，则该阀就被打开了密封原理：与固定球阀密封相同，利用介质本身的压力推动阀座向闸板紧贴，达到密封效果平板闸板一般用在长输管线，需要日常维护，可进行管道清扫。由于是平板密封，关闭阀门时并不是扳的越紧密封就越好。到达限定位置就无须再继续用力旋转阀杆第23页，共60页，2023年，2月20日，星期四平板闸阀构件1、阀体2、闸板3、阀座（座圈+阀座）4、阀杆5、密封件第24页，共60页，2023年，2月20日，星期四（4）楔形闸阀结构

楔形闸阀，该阀适用于小管经、较低的压力管线中。楔形阀板是实心的，在降低实心楔形闸板进入楔形阀座的过程中，流量得到了控制。第25页，共60页，2023年，2月20日，星期四楔式闸阀构件及密封原理1、阀体2、闸板3、阀座（焊接式）4、阀杆5、密封件6、楔式闸阀通过闸板向下运动达到密封效果，向下压的越紧密封效果会越好。第26页，共60页，2023年，2月20日，星期四闸阀常见的材质配置阀体：WCB、CF8、CF8M闸板：楔式WCB/CF8/CF8M+STL；平板A105+ENP、316阀座：楔式WCB/CF8/CF8M+STL；平板A105+(STL\Cr）+PTFE\NYLON\PEEK阀杆：316,316+HCr密封件：石墨、PTFE、316+石墨（金属缠绕垫）O型圈（平板）:VITON第27页，共60页，2023年，2月20日，星期四截止阀截止是通过阀芯板的垂直下行来关闭阀门。截止阀有两种类型：平面截止阀和锥形截止阀（指的是阀芯形状）第28页，共60页，2023年，2月20日，星期四平面截止阀常用于小口径低磅级阀门结构与构件与楔式闸阀几乎相同第29页，共60页，2023年，2月20日，星期四锥形截止阀可用于大口径高磅级阀门结构与构件与楔式闸阀几乎相同但阀芯常用的材质为316第30页，共60页，2023年，2月20日，星期四止回阀通常处于常开状态，防止介质倒流利用介质本身的压力推动阀芯向阀座紧贴，达到密封效果分为蝶式对夹止回阀，旋启式止回阀由阀体、阀座、阀瓣、弹簧组成第31页，共60页，2023年，2月20日，星期四常用阀门必须测试的压力项目1、球阀壳体强度测试、高压阀座密封测试、低压气密封测试2、闸阀阀杆倒密封测试、壳体强度测试、高压阀座密封测试、低压气密封测试3、截止阀阀杆倒密封测试、壳体强度测试、高压阀座密封测试、低压气密封测试4、止回阀壳体强度测试、高压阀座密封测试5、参照标准：API6D\API598。通常为壳体强度压力不低于公称压力的1.5倍，高压密封压力不低于公称压力的1.1倍。第32页，共60页，2023年，2月20日，星期四采购阀门需要提供的几个参数1、介质；2、使用压力3、使用温度；4、法兰连接标准；5、结构长度标准；6、操作方式7、开关时间（紧急关断阀SDV,紧急放空阀BDV,快速切换阀KV）8、流量系数（仪表阀需要）第33页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门问题与预防1、存放不当2、安装不当3、焊接不当4、使用不当5、腐蚀6、材料的选择不当9、传动机构问题第34页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门常见的问题操作困难或无法操作阀门内漏阀座泄漏、座圈泄露壳体外漏壳体外漏、阀杆外漏第35页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门是输油气管道的重要组成部分，关键部位的阀门失效会导致生产操作的困难、增加事故几率第36页，共60页，2023年，2月20日，星期四在站场建设期间，存在于管道中尺寸较大的固体颗粒或其它异物（焊条、石块）对密封面会造成极大的损伤。甚至出现阀门卡死的情况。第37页，共60页，2023年，2月20日，星期四管道中的杂质的存在使阀座和阀球之间的软（硬）密封经常被气流或颗粒冲刷，造成阀门产生泄漏。如何保护阀座和阀球的密封问题，是目前管道阀门维护的重点问题。第38页，共60页，2023年，2月20日，星期四常见缺陷第39页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门的保养与维护

---标准要求美国机械工程师协会（ASME）对气体输送管线的指导-1992192.745联邦标准输送系统的阀门维修：每个应急的输气管线阀门必须在不超过间隔15个月时间里进行检验和部分操作，并且每年至少一次。美国机械工程师协会（ASME）对分输管线系统的指导-1992192.747联邦标准输送系统的阀门维修：每个用于安全运行的分输系统阀门必须在不超过间隔15个月时间里进行检验，并且每年至少一次。石油天然气行业标准SY/T6470-2000：维护分为日常维护和定期维护第40页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门的保养与维护

---实际要求有效定期的阀门维护和保养，可以：1）及时排除阀门存在的问题2）延长阀门的使用寿命3）避免或减少因阀门出现的安全事故4）最大的发挥在生产中的作用第41页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门维护

维护前提条件管道阀门的各类故障会给运行带来极大的不安全因素，因此这种现象必须以在线阀门维护来消除。维护应该具备以下条件：（1）维护阀门前尽所能掌握有关管线及其特征的资料，并且查找出阀门的具体症状。（2）获得必要的许可。在开始对任何带压阀门进行作业时，需要从合适的权威部门获得必需的危险作业许可证。获得安全工作许可证是处理任何阀门维护方面的问题和其他现场问题的先决条件，许可证是指完成具体工作的正式批准。切断管路的授权当要关掉阀门时需要获得授权。开阀门许可：需要获得打开已正常关闭的阀门的许可。第42页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门的维护新阀门的预防性维护1）在项目设计阶段正确的阀门选择十分重要，在阀门技术书中必须要对材料、附件、测试标准等明确要求2）明确密封脂接头、内部单向阀、阀门放空/排污接头的大小和类型3）在阀门的出厂、运输、现场安装时对阀门应作充分的保护4）在阀门投运前应该对阀门进行维护保养：在施工过程中阀门每一次活动后水压实验结束后调试结束后投产一年内每季度维护一次，投产后第二年每半年维护一次，投产两年后每年维护一次第43页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门投产前维护保养1）目测检验• 所有运输包装符合技术规格书要求；• 连接口有防污物和潮气的木盖；• 焊接端和法兰端带有防腐保护层;• 阀门内的缝隙有粘贴带；• 外观检测无明显损伤，如砂眼、气孔。2）吊装监督• 使用作了记号的吊环；• 用链条吊装时，对外涂层采取保护措施；• 当阀门带支架和传动机构时，将吊绳固定在阀门吊环上，而不是传动机构上；• 吊绳和吊装链条不能碰到伸到高处的管子或将管子作为支撑。3）阀门法兰安装或焊接时的养护作业• 确认阀门处于阀门厂家要求的位置；• 根据不同品牌和规格的阀门需要，注入相应滑润脂，保护好阀体及密封管路；• 擦拭阀门内部，涂抹保护油脂；第44页，共60页，2023年，2月20日，星期四加固阀门端口；• 对所有螺纹进行防锈处理；• 确认所有阀杆、注脂口接头没有任何涂料;• 安装阀门。4）阀门水压测试时的监测和对密封系统的保护• 在水压测试前清扫管道时，确定阀门在全“开”状态；• 在管道注满水后，确定球阀半开在10°-45°;• 在管道有压力时，检查所有接头是否泄漏；• 测压结束后实施排污作业，清除阀体的压力和杂质；• 阀门回复全“开”状态；• 添加滑润脂；• 现场人员应正确操作阀门；• 试压时间符合技术要求。• 检查阀门的密封性• 对所有球阀实施全开操作• 再次排污后，关闭排污嘴• 再次补充滑润脂，做好试运行准备第45页，共60页，2023年，2月20日，星期四日常在线阀门维护在线阀门可以维修且泄漏可以密封，管线阀门泄漏问题能够经济、快速、容易地消除掉。通过采取安全预防措施并遵循这些被证明可行的步骤，突发喷射事故可从源头上得到遏制。一次一个阀门，有效的阀门养护使产品将长时间保证密封，从而将阀门的维修寿命延长数月甚至数年。第46页，共60页，2023年，2月20日，星期四（1）活动阀门①活动阀门作为日常维护的一部分，好处是：活动阀门会使密封剂在密封表面区域周围蔓延开来。抑制阀门生锈和可能发生的卡死。②活动阀门的条件：在活动任何阀门之前，得获得来自监督人员以及管线维护和施工部门的书面许可。因为阀门带压所以这通常被称之为高危作业许可证。活动阀门之前，停止注射密封脂或阀门清洗液并注脂枪泄压。活动阀门之前，要确保所有的排污/放空咀已经紧紧关闭了。活动阀门之前，要润滑齿轮组轴承。使用低压注油枪并通过齿轮组上不同位置的油嘴儿注射少量的VAL-TEX2000润滑脂。第47页，共60页，2023年，2月20日，星期四运行设备故障的判断（2）排除阀门内聚集已久的污染物如果在气体中存在氢氧化合物，则排污/放空咀或加长杆可能会在高压气排放过程中冻结。这有可能造成混淆，因为看上去似乎阀腔已经完全泄压了。警告：关闭排污/放空咀等候冰融化，然后再打开测试是否还有泄漏物进入阀腔。（3）注阀门清洗液、润滑剂或密封剂警告：在注入清洗液或密封脂时不要转动阀门。在转动阀门之前停止泵压并泄放注脂压力。观看压力表：（4）检测阀座的密封性能：泄漏速度取决于实际操作运用因素，在许多情况下低于30CFM（立方英尺/分钟即0.85立方米/分钟）的泄漏速度是可以接受的。可使用气体测量装置来检测泄漏速度。在处理泄漏之前要记录泄漏速度。第48页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门泄漏的解决办法①重新校正阀门开关②注入清洗液、润滑脂，可能需要使用密度越来越大的密封脂警告：在注入新鲜的润滑脂或密封脂之后活动阀门至少3次。不能超过6000PSI(414Bar)的注脂压力。第49页，共60页，2023年，2月20日，星期四定期全面阀门维护保养全面的阀门维护保养工作应该每年进行一次，即使阀门并不存在任何泄漏或故障。全面的阀门维护保养工作是预防泄漏发生或泄漏扩大化的预防性措施。内容包括：清洗阀座密封系统阀座密封系统的重新注脂阀腔排污按要求调整阀门限位多次开关阀门增加阀杆密封压力润滑阀杆、变速箱及所有需润滑的设备测试阀座密封泄漏情况检测法兰、注脂口及阀杆的泄漏情况第50页，共60页，2023年，2月20日，星期四阀门投产运行后的维护频率①投产一年内每季度维护一次②投产后第二年每半年维护一次③投产两年以后每年维护一次。④每年入冬前的阀门维护是在生产运行中重要环节。⑤阀门操作工况、频率等因素。第51页，共60页，2023年，2月20日，星期四1.5阀门维护工具1.5.1注脂设备手动注脂枪

手动液压注脂枪

超高压螺旋推动注脂枪该设备能产生10,000PSI(690Bar)的压力。注入1盎司密封脂需要50次操作

能产生15,000PSI(1034Bar)的压力。注入1盎司密封脂需要25次操作脚踏式注脂枪第52页，共60页，2023年，2月20日，星期四气动注脂机

气动注脂泵

气动马达产生10000psi（690Bar）的压力。

气动注脂机

第53页，共60页，2023年，2月20日，星期四电动注脂枪

电动注脂枪该设备能产生10,000PSI(690Bar)的压力，动力源为12V直流充电电池。注入8盎司密封脂需要约0.5-1分钟第54页，共60页，20