第七章 管道与阀门的使用与维护

第七章管道与阀门的使用与维护第一节化工管路的使用与维护一、管道的分类（一）管道的类型公称压力（Pg或PN）：管路、管件在一定温度范围内（碳钢在200℃以下；合金钢在250℃以下）的最大允许工作压力。公称直径（Dg或DN）：管子、管件和阀件的名义直径。—般情况下，公称直径既非外径，亦非内径，而是与之相近的整数；某些情况下，如铸铁管等于公称直径。的内径铸铁管常用作埋于地下的给水总管、煤气管及污水管等，亦可用来输送矿液及浓硫酸．不可用铸铁管输送蒸汽及在压力下输送爆炸性与有毒害性的气体；铸铁管的公称直径有50、75、100、125、150、200、250、300、350、400，450、500、600、700、800、900和1000mm多种，长度有2、3、4、5和6m，视管径而异。2、水煤气管多是用低碳钢制的焊接钢管。常用于水、暖气、煤气、压缩空气和真空管路。可用于压力在表压0.6兆帕（6大气压）以下的蒸汽支管和凝液管路，也可用于输送无侵蚀性和非易燃、易爆的介质。分为普通（工作压力是表压1兆帕，10大气压）和加强（工作压力是表压1.6兆帕，16大气压）两级。镀锌的称白铁管（galvanizedirontube）。不镀锌的称黑铁管（blackpipe）。无缝钢管无缝钢管特点是品质均匀和强度高，可用于输送有压力的物料、蒸汽、高压水、过热水以及输送燃烧性、爆炸性和有毒害性的物料，极限工作温度为435℃。输送强腐蚀性或高温介质(可达900～950℃)则用合金钢或耐热钢制成的无缝钢管。有色金属管1.铜管与黄铜管制造换热设备，亦有用作低温管道、仪表的测压管线或传送有压力的流体。2.铝管用来输送浓硝酸、醋酸、蚁酸等物料，或用作换热管，不抗碱。3.铅管用作硫酸管道或酸性物料管道，但由于强度低、重度大、抗热性差等缺点，巳逐步为耐酸合金管，尤其是为塑料管所代替。非金属管1、陶瓷管耐蚀性能很好，缺点是陶瓷性脆、机械强度低和不能耐温度剧变。2、玻璃管耐蚀，清洁，透明，易于清洗，流体阻力小和价格较低；缺点是耐压低、性脆易碎。玻璃管可用于温度为-30～150℃的场合，温度骤变不得超过80℃。3、硬聚氯乙烯管对任何浓度的各种酸类、碱类和盐类浓液都稳定，但对强氧化剂是不稳定。可用来输送60℃以下的介质。二、管道的布置，安装及连接（一）管道的布置1、管道布置的一般要求：（1）管道布置设计的一般要求有；1）管道布置设计应符合工艺管道及仪表流程图的要求；2）管道布置应统筹规划，做到安全可靠、经济合理、满足施工、操作、维修等方面的要求，并力求整齐美观；3）在确定进出装置（单元）的管道的方位与敷设方式时，应做到内外协调；4）厂区内的全厂性管道的敷设，应与厂区内的装置（单元）、道路、建筑物。构筑物等协调，避免管道包围装置（单元），减少管道与铁路、道路的交叉；5）管道应架空或地上缴设；如确有需要，可埋地或敷设在管沟内；6）管道宜集中成排布置。地上的管道应敷设在管架或管墩上；7）在管架、管墩上布置管道时，宜使管架或管墩所受的垂直荷载、水平荷载均衡；8）全厂性管架或管墩上（包括穿越涵洞）应留有1O%－3O%的裕量，并考虑其荷重。装置主管廊管架宜留有10%－20%的裕量，并考虑其荷重；9）输送介质对距离、角度、高差等有特殊要求的管道以及大直径管道的布置，应符合设备布置设计的要求；10）管道布置不应妨碍设备、机泵及其内部构件的安装、检修和消防车辆的通行；11）管道布置应使管道系统具有必要的柔性。在保证管道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的惰况下，应使管道最短，组成件最少；12）．应在管道规划的同时考虑其支承点设置。宜利用管道的自然形状达到自行补偿；13）管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋。不可避免时应根据操作、检修要求设置放空、放净。管道布置应减少“盲肠”；14）气液两相流的管道由一路分为两路或多路时，管道布置应考虑对称性或满足管道及仪表流程图的要求。2.机、泵管道的布置（1）压缩空气管道上应设有减压装置（2）氨压缩机吸入管应有坡向蒸发器的0.005左右的坡度（3）所以泵的吸入管道在靠近泵进口法兰处应安装临时过滤网（4)泵的吸入和排出管道和阀门的重量不应由泵体承受（5）泵的吸入管应尽量缩短，少拐弯。管道的敷设方式管道敷设方式一般可分为明设和暗设。(1)明设明设主要是架空敷设或沿墙、池敷设。(2)暗设即将管线埋在地下，可采用埋地敷设和在管沟中敷设两种。埋地敷设其优点是不阻挡通路，不占据空间，节约土地，且距离短，不需要管架，因而节省材料和安装费用。其缺点是不易发现管道的跑、冒、滴和漏，检修十分不便管沟中敷设管沟有人可站立行走进行安装检修的可通行管沟（用于室外、距离长、经常检修的管道）、人不能站立安装和检修的不同行管沟介于两者之间半通行管沟三种。（二）管道的安装管道连接管道连接是按照设计图纸和有关标准规范的要求，将管子和管子或管子与管件和阀门等5、管道连接1)焊接：施工方便、可靠不漏，用于不需拆卸的管道连接。2)螺纹连接：简单，拆卸方便，成本低，可靠性差。3)法兰连接：结合强度高，密封可靠，拆卸方便，，费用高，适用于大管径、密封性要求高的管道连接。4）承插连接：适用于埋地或沿墙敷设的供排水管，如铸铁管、陶瓷管和水泥管等。5）卡箍连接：适用于金属管插入非金属管的连接。3.管道的保温，防腐管道无论在地下还是地面，其表面都会受到周围土壤或大气不同程度的腐蚀，使管道使用寿命减少，因此对管道应采取适当的防腐措施。对于一些输送高温介质的管道，如蒸汽管道，热油管道等，为了减少热量损失，节约资源，保证工艺过程的控制和操作人员的安全，需要采取保温措施。三、管道配件一般地讲，在整条管线中，除直管以外的各种配件可以统称为管配件。不过习惯地，我们将弯头、三通、大小头、管帽及各种管接头径称为管件，同时将法兰、阀门、膨胀节、管道支架等分别称呼。四、管道的使用与维护1，管道的投用新设管道施工完毕后，在管内留有焊渣，铁锈，泥土等杂物，如不及时清除会堵塞管路，损坏阀门，因此在投用前需要清洗和吹扫。2.管道的检查管道投用后应进行定期检查，管道的定期检查分为外部检查，重点检查和全面检查，检查的周期应根据管道的综合分类等级确定。3、输油管道的维护油品在管道输送过程中，为防止油品由于粘度增加或而凝结而影响输送，在输油管道内安装小直径的蒸汽管或把蒸汽管用保温材料包扎在一起，这些用来加热油品的辅助性管道称为伴热管。第二节阀门一、阀门的分类与型号（一）阀门的分类1.按用途分类按用途，根据阀门的不同用途可分：1．启闭用：用来接通或切断管路介质，如截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等。2．止回用：用来防止介质倒流，如止回阀。3．调节用：用来调节介质的压力和流量，如调节阀、减压阀。4．分配用：用来改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等。5．安全阀：在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介质，保证管路系统及设备安全，如安全阀、事故阀。6．他特殊用途：如疏水阀、放空阀、排污阀等2、按结构特征，根据关闭件相对于阀座移动的方向可分：1．截门形：关闭件沿着阀座中心移动，如图1—1所示。2．闸门形：关闭件沿着垂直阀座中心移动，如图1—2所示。3．旋塞和球形：关闭件是柱塞或球，围绕本身的中心线旋转，如图1—3所示。4．旋启形；关闭件围绕阀座外的轴旋转，如图1—4所示。5．碟形：关闭件的圆盘，围绕阀座内的轴旋转，如图1—5所示。6．滑阀形：关闭件在垂直于通道的方向滑动，如图1—6所示。3、按压力，根据阀门的公称压力可分：1．真空阀：绝对压力0.1Mpa即760mm汞柱高的阀门，通常用mm汞柱或mm水柱表示压力。2．低压阀：公称压力PN≤1.6Mpa的阀门（包括PN≤1.6MPa的钢阀）3．中压阀：公称压力PN2.5—6.4MPa的阀门。4．高压阀：公称压力PN10.0—80.0MPa的阀门。5．超高压阀：公称压力PN≥100.0MPa的阀门。（二）阀门的型号我国阀门产品型号由七个单元组成（三）阀门的标识1、闸阀是指关闭件（闸板）沿通路中心线的垂直方向移动的阀门。闸阀在管路中主要作切断用。闸阀是使用很广的一种阀门，一般口径DN≥50mm的切断装置都选用它，有时口径很小的切断装置也选用闸阀，闸阀有以下优点：①流体阻力小。②开闭所需外力较小。③介质的流向不受限制。④全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小。⑤体形比较简单，铸造工艺性较好。闸阀也有不足之处：①外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大。②开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象。③闸阀一般都有两个密封面，给加工、研磨和维修增加一些困难。楔形单闸板二、常用阀门的结构及特点（一）常用阀门的结构及特点截止阀是关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。截止阀在管路中主要作切断用。截止阀有以下优点：1．在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小，耐磨。2．开启高度小。3．通常只有一个密封面，制造工艺好，便于维修。截止阀使用较为普遍，但由于开闭力矩较大，结构长度较长，一般公称通径都限制在DN≤200mm以下。截止阀的流体阻力损失较大。因而限制了截止阀更广泛的使用。上、下螺纹阀杆截止阀蝶板在阀体内绕固定轴旋转的阀门，叫蝶阀。结构简单，外形尺寸小。由于结构紧凑，结构长度短，体积小，重量轻，适用于大口径的阀门。流体阻力小，启闭方便迅速，调节性能好，低压密封性能好。蝶阀主要由阀体、蝶板、阀杆、密封圈和传动装置组成。旋塞阀是指关闭件（塞子）绕阀体中心线旋转来达到开启和关闭的一种阀门。旋塞阀在管路中主要用作切断、分配和改变介质流动方向的。旋塞阀是历史上最早被人们采用的阀件。由于结构简单，开闭迅速（塞子旋转四分之一圈就能完成开闭动作），操作方便，流体阻力小，至今仍被广泛使用。目前主要用于低压，小口径和介质温度不高的情况下。球阀和旋塞阀是同属一个类型的阀门，只有它的关闭件是个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。球阀是近年来被广泛采用的一种新型阀门，它具有以下优点：1．流体阻力小，其阻力系数与同长度的管段相等。2．结构简单、体积小、重量轻，维修方便。3、操作方便，开闭迅速4、适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。球阀已广泛应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等各部门，以及人们日常生活中。止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。止回阀根据其结构可分一、升降式止回阀：阀瓣沿着阀体垂直中心线滑动的止回阀，如图2--16二、旋启式止回阀：阀瓣围绕阀座外的销轴旋转的止回阀，如图2—17所示。旋启式止回阀应用较为普遍。三、碟式止回阀：阀瓣围绕阀座内的销轴旋转的止回阀。如图2—18所示。碟式止回阀结构简单，只能安装在水平管道上，密封性较差。四、管道式止回阀，阀瓣沿着阀体中心线滑动的阀门。如图2--19（二）阀门的选用原则1、所选用阀门的用途、使用工况条件和操纵控制方式。2、工作介质的性质：工作压力、工作温度、腐蚀性能，是否含有固体颗粒，介质是否有毒，是否是易燃、易爆介质，介质的黏度等等。3、对阀门流体特性的要求：流阻、排放能力、流量特性、密封等级等等。4、安装尺寸和外形尺寸要求：公称通径、与管道的连接方式和连接尺寸、外形尺寸或重量限制等。5、对阀门产品的可靠性、使用寿命和电动装置的防爆性能等的附加要求。（在选定参数时应注意：如果阀门要用于控制目的，必须确定如下额外参数：操作方法、最大和最小流量要求、正常流动的压力降、关闭时的压力降、阀门的最大和最小进口压力。）三、阀门的使用与维护1.阀门的使用与维护（1）新安装的阀门应有产品合格证，使用阀门的压力，温度等级应与管道工作压力一致（2）阀门开关应回半圈，以防误为开关。（3）阀门的填料，大盖，法兰，螺纹等连接和密封部位不得有泄漏。（4）室外阀门，特别是明杆闸门阀，阀杆上应加保护套。（5）对减压阀，调节阀等自动阀门在启用时，应将管道冲洗干净。（6）对蒸汽阀在开启前应先预热并排除凝结水。（7）应经常保持阀门