球阀在实际管网中的选型和应用

为了选择出合适的球阀,我们既要考虑使用目的(切断或调节控制),还要考虑阀门具体的应用场合(普通环境或恶劣环境)。

图1. 正确的球阀选型, Fisher Model V260A型号高精度阀门,能够很好的实现预期调节功能,并降低了后期维护。所有图片来源于艾默生。

现场经常会发现球阀被错误应用。例如切断阀被用来当调节阀使用,导致不能达到很好的调节效果,有时甚至会破坏阀门。这是因为他们的密封结构和填料设计通常不适合节流应用。
多数情况下,通过调节阀的压损相对很大,这就会产生噪音,汽蚀或振动。没有足够的压差,调节阀很难起到调节作用。其调节的精度在很大程度上取决于球体轴的连接、导向轴和填料设计以及执行机构的类型。然而,切断阀在截流上的应用并没有上述要求。调节阀基于规范ANSI/FCI 70-2要求,是存在内部泄漏的,这使得它们不适合切断的应用。大多数调节阀也没有像切断阀那样经过防火测试。并且,流量系数CV值的计算对于切断阀和调节阀来说是不同的。
内部切断阀管网中,当附近的调节阀关闭时,切断阀经常用来阻隔流体流动。针对每一个调节阀,在其上下游均应设置切断阀。切断阀使用非机械密封结构实现切断。这些阀门具有o形环式填料(见图2),非常适合低循环应用,填料包括防火密封垫。这些阀门既可是手动阀也可以是自动阀。

图2切断阀具有几个专为气密性关闭和防火安全而设计的特性

球/轴连接通常是固定的或采用双d型设计。执行机构/阀门轴的连接是关键。这些连接在设计中具有固有的运动损失,阀门在节流时性能很差。选择切断阀时,应注意:
 切断密封端口
 应用埋地时的稳定性
 O型环构造
 是否适合手动操作
 是否符合API 6D要求
切断阀适用于低循环应用,但它们并不适合动态变化的场合。切断阀不应该像控制阀那样开度在0到90度之间变化,应该完全关闭或完全打开。
普通调节阀普通调节阀的应用一般不需要消声、防汽蚀或严密控制。因此,普通阀门没有花键轴或衰减器,但仍然适用于动态应用场合。恶劣环境下的应用可能产生过大噪音或汽蚀。

图 3. 普通调节阀, 如Fisher Model V270调节阀适应压力高达1480 psi.

普通场合下,耳轴安装和全通径管道球阀(如图3所示)可用于控制和隔离应用。它具有节流所需的机械密封,不会出现密封失效的风险。在低行程节流时,通过阀门的高压力降会使非机械保持密封从载体中被吸出,从而损坏密封并防止阀门关闭。
其他特点包括活负载填料和一个坚固的传动系统,用于吸收行进中的能量。当调节阀节流时,它吸收能量,在阀轴上产生载荷。在这种情况下,活载荷填料引导阀轴。机械密封件可防止调流产生压损时,对阀内件的损坏。
选择普通调节阀时,应注意:
 设计符合B16.34和API 6D要求
 机械密封件
 活载荷填充物
普通调节阀可用于大多数场合,这些场合通常没有降噪和极高精度控制的要求。然而,双D或销式球轴连接并不能提供最好的调节能力,因为普通调节阀没有严格的节流要求。
高精度调节阀
在恶劣的外界条件下,通常需要精度更高调节性能更好的调节阀。这需要快速的反应速度或更高的循环条件。选择恶劣环境下的阀门时,需要考虑合适的O形圈、执行机构附件和其他阀门部件和特性。为了降低空动,在恶劣环境下,通过耳轴固定和全通径管道球阀(如图4所示)需要使花键将球和轴连接以及轴和执行机构的连接。

图4可应用于恶劣环境下的防喘振阀门,如Fisher V260A型,其可靠耐用的执行机构,且具有反应迅速,寿命长,调节能力好等特点

在恶劣条件下的应用,气蚀可能是一个严重问题。当流体通过固定的阻力元件时比如调节阀,产生压损时,此时汽蚀的产生取决于压损大小和工艺流体物性。
当流体的压力低于饱和蒸汽压时就会产生汽蚀,然后在下游恢复。汽蚀会对阀体产生严重损害。如果是气体介质,通过调阀时,由于大的压损,会产生噪音和振动。因此在恶劣环境下的阀门,为了保护阀门,要做好防汽蚀和噪音的措施。
具有抗汽蚀和噪声保护的管道球阀能有效降低压降和防止气蚀。这使得阀门不用一次性承受全部压降。空气动力式内件可将噪音水平降低到合理水平。这些内件要满足不同的启动工况,并满足满负荷的设计要求。
当选择高精度阀门时,应注意:
 防汽蚀内件
 花键-轴连接方式
 快速响应能力
 特殊条件下的适应能力
管网中的应用
球阀可应用于以下场合:
 阀站内
 作为工作/监控阀
 用于超压保护
 作为泵站压力调节阀
 压缩机厂房内
 用于防喘振
当管道气体从高压管道输送到城市内的低压管道时,气体会一个阀站来降低压力。阀门控制压降来维持下游区的低压。太大的压降会产生噪音和振动。
通常情况下,需要具有噪声衰减和准确节流控制的功能特点。监控阀作为工人的备用工具;如果发生什么情况,它会接管并控制下游压力。虽然监控阀可能需要较少的节流控制,但它仍然需要像控制阀一样工作。
超压保护阀,或超级监控阀,通常用作普通阀门。它可以安装在工人和监视器的上游,也可以在闸站或压气站的入口。如果厂站需要关闭,该阀门将关闭,因此节流控制和切断功能对于该场合应用非常重要。
泵站压力控制阀在完全打开时将压降降到最小。这些阀门需要能够处理瞬态的高压降(通常在启动期间发生),这可能导致气蚀产生。
压气站可以每隔50到100英里设置一处,以帮助提高压力。通常情况下,防喘振控制阀用于防止压缩机发生喘振,防止对设备造成很大的损坏。
结论
合适球阀的选择将有助于延长阀门使用寿命和发挥更好的工作性能,并且可以防止密封件“吸出”和传动系的损坏。合适的阀门控制能力更好,能够有效减少后期维护。
用户应当核实阀门的规格书,以确保阀门符合上述要求。阀门制造商应能够提供技术支持,并证明所提供的阀门已在类似的管道应用过。

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