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如何为工业流体系统选择阀门

如何为您的工业流体系统选择合适的阀门

2020 年 9 月 22 日 | Joe Bush,世伟洛克高级产品经理

阀门的选择是工业、管道和仪表系统正确设计和维护实践的重要组成部分。如果没有针对特定应用的正确阀门,经营者可能会面临不适当或低劣的流体系统性能,更长的停机时间以及可避免的安全风险。

阀门通常在流体系统设计的初始阶段选择。在系统的整个生命周期中,维护技术人员通常会按照规范使用系统中已经存在的相同类型的组件来更换阀门和大多数其他组件。因此,从一开始就选择正确的阀门就显得尤为重要,可以帮助经营者避免以后再过早地更换阀门。

您如何做出正确的选择?

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为了正确选择阀门,设计人员和技术人员可以遵循 STAMPED 方法,其考虑了尺寸、温度、应用、介质、压力、端部或接头,以及交付。充分考虑这些操作条件中的每一个条件可以指导工业流体和分析采样系统专业人员选择正确的阀门。

下文说明了如何将 STAMPED 应用于您的流体系统设计:

S:尺寸

阀门的大小决定了它的流量,需要与系统的期望的(或要求的)流速相对应。制造商将提供流量系数 (Cv),该流量系数表示阀门两端的压降与相应流量之间的关系。

流量系数或 Cv 是在 60°F 温度下每分钟流经压降为 1 psi 的阀门的水量(以加仑为单位)。对于像天然气这样的可压缩流体,计算和使用 Cv 参数来预测流量更加复杂,但是对于给定的应用,仍然提供了一种有效的阀门尺寸选择方法。

影响 Cv 的阀门设计因素包括流路的大小和几何形状;阀门的孔口尺寸会影响通过它的流体流量。孔口越大,潜在的流量越大。不同类型阀门的孔口可能有很大差异;例如,球阀将提供很小的流阻,但针阀会限制或减慢流速。这些应该是您选择过程中的考虑因素。

如有疑问,请咨询您的制造商,好的制造商将帮助您确定所需的阀门尺寸。为此,世伟洛克提供了一个方便的 Cv 计算器,可以将其用作选择适合您的应用的阀门的起点。

T:温度

请记住您的阀门的工作温度。这包括您的阀门将帮助控制的系统介质温度,及周围环境的环境工作温度。问自己:“这些温度会保持恒定,还是会经常变化?”这些情况可能会影响您的阀门选择或需要执行预防性维护的频率。

考虑可能导致密封材料膨胀和收缩的温度波动。此外,金属部件可能会在高温下失去强度,从而降低压力额定值。请务必与您的制造商联系,以确保阀门已通过极端条件下的全面测试。

A:应用

考虑一下阀门在系统中需要做什么。您需要启动或停止介质的流动?调节流量水平?控制流向?保护系统避免超压?

您对这些问题的回答将指导您为设计选择的阀门类型。再强调一遍,请以一个简单的双向球阀为例。尽管其他制造商的某些球阀可提供节流功能,但大多数球阀都不应该用于节流或调节流量,而应在全开或全关状态下使用。如果您的目标是节流或调节流量,则针阀或计量阀可能是更好的选择。

M:介质

当您试图选择具有适当材料成分的正确阀门时,也应仔细考虑系统内部的流体介质。确保系统介质与构成阀体、阀座、阀杆尖端的材料以及其他较软的材料兼容。不兼容可能会导致腐蚀问题、脆化或应力腐蚀开裂 — 所有这些都会带来安全风险以及代价高昂的生产问题。

与温度一样,您还应考虑阀门使用的位置。它是在气候受控的环境中运行,例如工厂内部或加热的仪器外壳中?会是在户外使用,暴露于直射阳光、雨、雪、霜、冰和温度波动等气候因素下吗?大量接触氯化物的海洋环境?阀门及其组件有多种材料。选择适合这些因素的阀门,以尽可能地延长阀门的使用寿命和增强阀门的功能性。

P:压力

压力是选择阀门时的另一个重要考虑因素。请注意使用该术语的两种情境:

  • 工作压力:您的系统中的正常工作压力。
  • 设计压力:阀门制造商提供的最大压力极限值;除非在受控的测试条件下,否则切勿超过任何流体系统组件的设计压力。

流体系统的压力限制基于其最低额定组件-选择阀门时请记住这一点。过程流体的压力和温度对组件性能有很大影响。您选择的阀门需要承受压力,并在需要时在各种温度和压力范围内工作。设计、材料选择和验证都是阀门性能的关键方面。还要记住的是,压力和温度的相互影响很大。通常,随着过程流体温度的升高,额定工作压力将降低。

E:端接

阀门附带各种不同的端接。这些可能是不可或缺的卡套管接头、管道螺纹、管道法兰、焊接端等。尽管传统上不与阀门的结构相关联,但是端接的选择对于阀门的整体构造及其保持密封系统的能力至关重要。确保您的端接适合您的系统压力和温度,并且尺寸合适 - 正确的端接可以简化安装并避免额外泄漏点。

D: 交付

在考虑了所有这些因素并选择了适合您的应用的阀门之后,请问自己:“我什么时候需要阀门?我需要多少?

与任何其他因素一样,按时交货和可靠的供应对于保持流体系统的运行和效率十分重要。作为 STAMPED 方法的最后一步,请审查您的供应商。当您需要零件时,他们能够满足的需求吗?他们是否容易联系到?他们会和您一起了解您的系统需求吗?

阀门的选择对于设计安全、高效的流体系统必不可少。有兴趣了解有关阀门选择和流体系统设计的更多深度信息吗?考虑参加我们的培训课程,以丰富您的工作设计知识。了解有关我们今天即将讲授的虚拟课程的更多信息:

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Joe Bush 是世伟洛克的高级产品经理,负责为通用工业阀门产品线设定长期愿景和战略。在效力世伟洛克的 26 年中,他积累了广泛的经验,包括担任高纯度服务小组的技术服务领导、高级定价分析师以及石油和天然气市场的市场经理。

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