石油化工常用阀门的性能及选型要点分析

石油化工常用阀门的性能及选型要点分析

王鑫生

王鑫生

连云港沃利帕森工程技术有限公司北京分公司北京100012

摘要：阀门是石油化工管道系统的重要组成部件，正确的阀门选型是保障石油化工系统功能实现及安全稳定运行的基础。阀门选型不当，会造成生产效率低下、出现产品质量问题，严重的可能会导致管道系统堵塞、腐蚀、泄露、造成安全事故。本文对石油化工常用阀门的性能、用途、适用工况、优缺点进行了全面的分析和阐述；阐述了阀门选型的基本出发点：工艺参数、操作要求、经济性指标，旨在为工程设计工作者提供参考。

关键词：石油化工；阀门；性能；选型

引言：阀门是石油化工管道系统的重要组成部件。阀门在管道系统中的主要作用有以下几个方面：管道中介质的截断、流量和压力调整、介质的混合或分离、防止流体回流。阀门选型的选型是否合理，直接影响石油化工系统的功能实现、运行效率及使用寿命。因此，对石油化工系统常用阀门的性能进行分析，具有重要意义。

一、石油化工常用阀门性能分析

石油化工中的适用阀门种类繁多，不同阀门都具有其独特的性能及适用条件。本文主要分析石油化工常用的手阀的性能特点，主要包括闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、止回阀等。

（一）闸阀

闸阀是靠闸板和闸座密封面实现流体截断的阀门，在石油化工系统中应用最为广泛。和其它阀门相比，闸阀具有如下显著优点：形体简单，制造工艺性好；流体介质流过闸阀时不会改变流向，对介质产生的阻力相对较小；适用温度范围和压力范围比较广。因而闸阀广泛应用于油品、蒸汽等管道系统中。

闸阀的结构设计也带来了闸阀固有的缺点：体积大，高度大，不宜用于尺寸较大的情况；启闭时间长，启闭过程中，密封面容易容易受到介质的冲蚀；在含有结晶或悬浮物质的介质中不能使用；一般只能用于起切断作用的场合而不能用于调节，调节过程流体会对启闭件闸板造成强烈冲蚀；整体结构比较复杂，维修工作量大。

在工程设计选型中，容易忽略明杆式和暗杆式闸阀的不同适用条件。明杆式闸阀阀杆螺纹外露，可直接从螺纹外露长度判断阀门启闭程度，但外露螺纹易受污染而加速磨损，因此明杆式闸阀应尽量安装在室内。而暗杆式闸阀开启过程阀杆不升高，适合于操作空间受限的场合。这在闸阀选型的细节上应当注意。

（二）截止阀

截止阀工作原理是依靠阀杆压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，实现截流功能。根据其阀体的结构特点，可分为角式截止阀和直通式截止阀、Y型截止阀等。截止阀制造容易，维修操作方便，在石油化工装置中，广泛应用于流量调节要求不高的场合；最常见的是调节阀组的旁路阀和泵的出口阀门。。截止阀不但适用于中低压；而且适用于高压、超高压。工程中截止阀广泛用于蒸汽介质系统，不易用于易沉淀、易结焦、有高粘度的介质中使用，此外在真空系统和放空阀中也不宜使用。

截止阀和闸阀相比，具有下列显著优点：首先，截止阀阀杆开启高度远小于闸阀；其次，截止阀开关过程中，密封面所受到的摩擦力比闸阀小，因而比较耐用；最后，截止阀阀座一般都只有一个密封面，使得其更便于维修。

截止阀选型时，需注意以下要点：第一，含悬浮液管道系统上不宜选用截止阀，原因是悬浮液中固形物会在阀座上沉积；第二，与一般的闸阀相比，在其口径相同的情况下，截止阀的体积会比闸阀大，闭合时需要克服比闸阀大的的流体阻力；第三，截止阀并不能进行长时间的密封运行。

蝶阀

（二）蝶阀是靠阀瓣旋转实现流体调节和截断功能的阀门。蝶阀制造成对夹式，蝶阀具有尺寸小、质量轻、结构简单、阻力小、制造省材等优点。蝶阀尤其适用于大直径管道流量流体的调节，在有悬浮物流体介质中也可选用。在悬浮物流体中蝶阀安装应保持阀瓣水平以避免蝶阀悬浮物在管道系统中残留。蝶阀的结构长度和总体高度较小，开启、关闭速度块，有良好的流体控制特性，在压力低，管径大场合应用较多；使用温度一般不高于300°C,压力不高于1MPa。

蝶阀选择还应注意以下密封特殊要求：（1）在节流调节或要求密封严格，或磨损严重、低温等工况条件下使用蝶阀时，需使用特殊设计金属密封带调节装置的三偏心或双偏心的专用蝶阀。（2）金属对金属线密封双偏心蝶阀适用于城市供热、供气、供水及煤气、油品、酸碱等管路，作为调节和截流装置。

（三）旋塞阀

（四）旋塞阀密封性能好，具有双向封闭特性，因而在一些危险性高的物料系统使用较为广泛；对粘度介质适用；旋塞阀还广泛用于分配和改变介质流向，工程设计中的三通阀、四通阀的应用大大简化了管道设计。但旋塞阀制造成本较高，开合力矩也较大。

球阀

（五）球阀是由旋塞演变而来的阀门。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向。球阀按球体固定形式分为浮动球阀和固定球阀。浮动球阀球体具有一定的浮动量，在介质压力下，可向出口端位移，并压紧密封圈，密封圈会承受介质压力；因此浮动球阀适用于中低压小口径阀门。而固定球阀则可制作高压阀门。

球阀在所有阀门中阻力最小的阀门，对于要求快速启闭的场合一般选用。球阀重量重、结构尺寸大，不宜用于直径较大的管道。球阀在磨损或热胀下容易造成密封不严，浆料管道不得选用球阀。

隔膜阀

（六）隔膜阀工作原理是用隔膜作启闭件封闭流道、截断流体，其阀体内腔和阀盖内腔由隔膜隔开。常用隔膜氯丁橡胶、丁晴橡胶、天然橡胶、聚全氟乙丙稀塑料等。隔膜阀结构简单、防腐和密封性能较好，流体阻力小。在流体腐蚀、粘性、浆液介质及食品医疗卫生行业洁净度要求高的场合应用最为广泛。隔膜阀缺点是耐压不高、耐温性能也受隔膜限制。一般只适用于1.6MPa公称压力和150℃以下。隔膜阀不能用于压力较高的场合。

止回阀

（七）止回阀作用是保证管道系统中中介质流向只向一个方向流动，止回阀又称为单向阀。工程设计中泵出口管道为避免泵口介质回流损毁叶片常设置止回阀、主管与直管连接处为避免各介质相互窜通也常设置止回阀。

止回阀按结构分类，有升降式止回阀和旋启式止回阀，以及蝶式止回阀三种类型。止回阀选型要充分考虑其安装特性要求。升降式止回阀只能安装在水平管道上；旋启式止回阀流动阻力比升降式止回阀小，适用于低流速和流动不常变化的大口径场合，但不宜用于脉动流，其密封性能不及升降式，安装在水平管道上垂直管道均可；碟式止回阀结构简单，密封性较差，只能安装在水平管道上。

二、阀门选型要点

石油化工生产过程复杂，不同生产工艺对阀门要求不一样，且工业应用阀门种类繁多；因此，阀门选型应在了解其基本性能的基础上，着重从以下两点出发：

首先，应了解生产工艺特点，明确阀门的功能用途及应用工况。阀门是为安全可靠地实现工艺系统功能服务的。不同的介质特性、操作温度、管道尺寸基本就决定了阀门的选型。应综合分析介质粘度、介质腐蚀性、毒性、可燃性，是否含有颗粒或悬浮物，系统密封要求，系统压力降要求等因素。

其次，应合理选择阀门端面连接形式。常见阀门端面连接形式有法兰、螺纹、焊接、卡套、快装等。蝶阀及止回阀采用对夹式较多，法兰连接是最常用的形式，螺纹连接拆卸方便，在严格控制泄露的场合会采用焊接阀门。

结束语：

在实际生产过程中，由于阀门选型不当，会造成生产效率低下、出现产品质量问题，严重的可能会导致管道系统堵塞、腐蚀、泄露、造成安全事故。正确的阀门选型，是保障石油化工系统高效、安全、稳定运行的基础。应在充分了解石油化工工艺生产过程的基础上，以阀门的应用工况为出发点，结合操作要求，充分理解各类阀门特性及适用条件，才能合理选择阀门。还应考虑操作性和经济性两个主要指标考虑。

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