調(diào)節(jié)閥的配備和選用二
2．管道的作用力
管道作用在閥門上的力作用在閥體和閥門連接端上的彎曲力矩、壓縮力和張力是由于冷開車、操作和停車時(shí)溫度和壓力的顯著變化所產(chǎn)生的。
口徑和管線尺寸相同的閥門一般不會(huì)發(fā)生問題的，除非出現(xiàn)了嚴(yán)重的情況，因?yàn)锳NSI B16．5和ANSI B16．34規(guī)范對(duì)于法蘭連接和端面焊接的閥門規(guī)定了足夠的閥體壁厚，使閥體的強(qiáng)度大于管道的強(qiáng)度。
無法蘭式閥門由制造廠限制其尺寸和壓力等級(jí)，以便提供適當(dāng)?shù)难b配件強(qiáng)度和保持墊片的嚴(yán)密性。
當(dāng)安裝口徑小于管道尺寸的閥體時(shí)，特別是當(dāng)閥體的尺寸小于管道尺寸一檔以上時(shí)應(yīng)當(dāng)給予考慮。用戶必須估計(jì)需要安裝管道的固定點(diǎn)，使閥體與過量的力隔開。
與使用條件配合的閥門動(dòng)作所產(chǎn)生的管道作用力
(1)下游測(cè)管道的應(yīng)力
閥門的快速打開，其閥體由蒸汽疏水器排凈，以便在閥門關(guān)閉的時(shí)候保持管線的操作溫度，結(jié)果使閥后的下游管線產(chǎn)生突然的熱應(yīng)力。在大多數(shù)情況下，閥體的熱應(yīng)力是很小的。經(jīng)常操作和重復(fù)發(fā)生熱松脫作用可能引起連接螺栓蠕變，并減小了墊片的密封性。在極端的情況下可能需要連續(xù)地預(yù)熱或冷卻。通過閥體的橋臂，球或蝶閥的閥盤傳熱，對(duì)閥的下游側(cè)部分只產(chǎn)生很小的影響。
(2)閥體的排凈不好
當(dāng)閥體的最低部分不能夠排凈，冷凝下來的液體可能積存于上游側(cè)和(或)下游側(cè)的管道中。高速的氣體或蒸汽最終可能把集聚的液體以足夠的速度推進(jìn)，使管道和某些型式的閥門損壞。管線應(yīng)該適當(dāng)?shù)匮b設(shè)汽水分離器和排凈口，甚至在水平管線安裝的孔板，在其下部聚集的液體也會(huì)折斷旋轉(zhuǎn)式閥門的閥芯，這是早已知道了的事情。
(3)閥門快速打開
在高壓差下，大口徑的閥門迅速地打開會(huì)引起產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的管線反作用力，結(jié)果可能使管道移動(dòng)、振動(dòng)和管線固定點(diǎn)的松動(dòng)。蒸汽排泄閥返回到收集器放空管的出口噴嘴，其壽命很短是眾所周知的。管道必須可*地固定。幾個(gè)閥門平行地打開會(huì)使總管損壞。
(4)閥門迅速關(guān)閉
用于液體的閥門迅速關(guān)閉會(huì)引起水錘作用，可能集聚相當(dāng)大的管線壓力，會(huì)使鑄鐵閥門和管件破裂，鋼法蘭脫焊及墊片脫落。在氣動(dòng)控制設(shè)備上裝一個(gè)導(dǎo)向小孔，并在快開式閥芯上的起始的15％行程中附加一個(gè)節(jié)流柱塞頭，使閥門的關(guān)閉時(shí)間減緩，并可以大大地減小水錘作用。
(5)高能場(chǎng)合使用
用于高能場(chǎng)合的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)當(dāng)考慮由于輔助設(shè)備如執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連桿、彈簧或動(dòng)力源可能發(fā)生故障而選定合適的截流方式。大多數(shù)的旋轉(zhuǎn)式閥門是被流體流動(dòng)的動(dòng)力關(guān)閉的，如果讓其任意地旋轉(zhuǎn)，迅速地關(guān)閉帶來了嚴(yán)重的管線震動(dòng)。
(6)大流量
大流量伴隨著高壓降的閥門經(jīng)常產(chǎn)生閃蒸和氣蝕，這就引起了下游側(cè)管線的嚴(yán)重振動(dòng)。在這種情況下，盡可能保持很短的下游側(cè)管段，立即進(jìn)入一個(gè)大容器，盡可能在管線上少裝彎頭。
（7）隔膜式閥門
隔膜閥、夾緊式閥門和套管式閥門都不能是在關(guān)閉時(shí)把流體擠進(jìn)管線中。它們和切斷閥不能安裝在管線的不流動(dòng)端上使用。無論是閥門發(fā)生故障而關(guān)閉，還是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源充足，都將損壞膜片。
閥門的端部連接必須和配管設(shè)計(jì)相配合閥門上的端部連接方式通常是由配管設(shè)計(jì)工程師指定，他們了解可能作用在閥體上的管道作用力，所以他們也應(yīng)當(dāng)知道由于閥門動(dòng)作在管道上所產(chǎn)生的力。
在選擇連接方式的同時(shí)也要考慮強(qiáng)度要求，以保持在整個(gè)操作條件下所希望的墊片密封壓緊應(yīng)力和墊片密封的嚴(yán)密性，如有關(guān)毒性、在真空情況下使用的允許產(chǎn)品污染程度、火災(zāi)危險(xiǎn)和人為燃燒危險(xiǎn)。磨損和隙間腐蝕也可能是用來確定閥門端部連接方式選擇的因素。
例如，美國(guó)國(guó)家腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）的技術(shù)規(guī)定150關(guān)于高壓高濃度的硫化氫使用的法蘭，要求是和閥體整體鑄造或鍛造的。隙間腐蝕是不允許的?？趶降扔诤托∮?英寸的閥門，端部連接不允許采用承插焊。應(yīng)當(dāng)采用對(duì)焊連接。焊接端部的和鉬鋼閥門往往焊到碳鋼管道上。這種閥體是規(guī)定供高溫使用，以防止在閃蒸場(chǎng)合的磨損。焊接和鉬鋼或任何管壁厚度大于1英寸的管道，要求消除局部應(yīng)力，以防止在球形閥中的閥橋臂變形，產(chǎn)生一個(gè)橢圓的閥座接合面。
許多采購人員不愿意購買需要在現(xiàn)場(chǎng)焊接，然后消除局部應(yīng)力的閥門，寧愿購買在制造廠焊好的帶一段碳鋼管的閥門。
上述實(shí)踐也強(qiáng)烈地推薦用于安裝鉻鉬鋼的管道。這是用爐子退火消除閥體與接管或異徑管組合件的應(yīng)力（全部是鉻鉬鋼）。然后加工閥體，為使上閥蓋墊片和閥座接合面是真正對(duì)準(zhǔn)中心。
在防腐蝕的場(chǎng)合使用，包有襯里的閥體（閥體對(duì)襯聚四氟乙烯或其他的彈性材料），必須特別注意保證保護(hù)閥體的連接端面和保護(hù)管道的連接端面，用裝入適當(dāng)?shù)膲|片來組裝。這種培育填是受到限制的，也是很重要的，即螺栓的堅(jiān)固不過份地?cái)D壓襯墊。這是配管設(shè)計(jì)人員的責(zé)任。現(xiàn)場(chǎng)管道管件工長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。
地震力引起的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和上閥蓋變形 閥門的技術(shù)規(guī)定，尤其是對(duì)于火力發(fā)電裝置和核動(dòng)力裝置，要求閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)輔助設(shè)備單元在它的三個(gè)主要軸線方向上能經(jīng)受得住地震沖擊荷載，并且仍然處于操作狀態(tài)。荷載隨著閥門在裝置中的標(biāo)高而變化，在有些情況下甚至可高達(dá)重力的3倍。3倍重力的實(shí)際荷載輸入到閥體，可能構(gòu)成比閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)高得多的力，這取決于一個(gè)閥是否支撐良好。只要組合件的計(jì)算頻率不低于33周/秒，則靜態(tài)分析是適用的，如果存在著低頻，可以規(guī)定進(jìn)行實(shí)際測(cè)試和動(dòng)態(tài)操作，因?yàn)閼?yīng)變是非常大的。
地震力地震力改變上閥蓋法蘭的彎曲應(yīng)力，并使連接螺栓變形，設(shè)計(jì)人員有時(shí)需要增加這部分的尺寸。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重量和支撐，包括輔助設(shè)備的定位，可能限制了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型。
在地震期間控制的暫時(shí)失調(diào)在振動(dòng)發(fā)生后可以迅速地恢復(fù)到正常的操作條件。從電動(dòng)閥位開關(guān)指示出已出現(xiàn)過故障，對(duì)于長(zhǎng)頸執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是用緊固件把執(zhí)行機(jī)構(gòu)牢固地支撐在適當(dāng)?shù)闹鞴艿郎稀?/span>
物體的震動(dòng)例如在裝置爆炸時(shí)可能產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)，可以要求所有的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架和支撐都用韌性材料制成，以防止發(fā)生故障。震動(dòng)也可能永久性地移動(dòng)儀表的給定值，安裝的儀表往往會(huì)松動(dòng)，影響了控制調(diào)整。當(dāng)發(fā)生疑問時(shí)，規(guī)定進(jìn)行震動(dòng)試驗(yàn)，但必須準(zhǔn)備花費(fèi)較高的費(fèi)用。已經(jīng)關(guān)閉的和壓力加載的大多數(shù)的閥門結(jié)構(gòu)在震動(dòng)時(shí)仍然是嚴(yán)密的，沒有壓力漏損。部分地打開閥門可能暫時(shí)地改變閥芯的位置，但是一般都不能能很快恢復(fù)。閥門本身是很牢固的，如果發(fā)生故障，通常是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)或儀表安裝方面。
3、壓力條件
壓力的周期性變化引起零件的疲勞和控制不良 大幅度的快速壓力波動(dòng)將使上閥蓋的連接螺栓和墊片疲勞。在這種情況下應(yīng)把附加壓力周期性變化莫測(cè)下所期望的閥門使用壽命通知制造廠。在管線的端頭上使用，蝶閥的軸、球閥的支軸和閥體的連接處受到影響，控制作用可能是不穩(wěn)定的。
控制高壓雙缸或三缸往復(fù)泵的出口壓力時(shí)，閥門的上閥蓋雙頭螺栓可能產(chǎn)生疲勞。脈動(dòng)試驗(yàn)業(yè)已表明，一個(gè)合適的剛性上閥蓋結(jié)構(gòu)和抗張應(yīng)力達(dá)45000磅/英寸2的合金鋼連接螺栓可以得到滿意的長(zhǎng)壽命。在現(xiàn)場(chǎng)維修重新連接時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用力矩扳手，使所有的雙頭螺栓的負(fù)荷達(dá)到均勻。在閥桿上可以安裝一個(gè)壓力減震器（液壓式）來穩(wěn)定不規(guī)則的脈動(dòng)和管線壓力波動(dòng)。
在泵和閥門之間的管線上安裝一個(gè)減震緩沖器（如圖1中所示）是非常有交益的。可以用改變空氣壓力負(fù)荷和用手動(dòng)閥節(jié)流液體的輸入及排出來調(diào)整。否則高壓脈沖可能很快地穿過控制壓力的部分打開的調(diào)節(jié)閥，幾乎成了不能控制的死系統(tǒng)。
過大壓差的危險(xiǎn)性 壓差通常對(duì)球形閥的影響較小，但從閥芯的下部向上流動(dòng)的球形閥除外，其壓差可以克服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力，并在動(dòng)力源發(fā)生故障時(shí)引起閥門打開。這種情況的安全事故應(yīng)當(dāng)估計(jì)到。流向從閥芯的上面向下流動(dòng)的推力使非平衡式球形閥的閥芯與閥座的接觸更緊密，閥座操作可能發(fā)生在極為狹窄的閥座接合面上，假如閥座是軟的材料可能產(chǎn)一塑性變形；如果是用硬功夫的或脆性材料制成的，則可能碎裂。相反地，若需要在動(dòng)力源發(fā)生故障時(shí)閥門是關(guān)閉的，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能沒有足夠的功率來打開閥門。
通過蝶閥的壓差過大可能導(dǎo)致閥桿彎曲?；蛘邏毫Τ^閥桿的剪力而突然斷裂。球閥通常密封更為嚴(yán)密，雖然浮動(dòng)球的結(jié)構(gòu)形式或能操作下游側(cè)的閥座，支軸式結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)軸承損壞或支軸彎曲。旋塞閥能夠承受過大的壓差荷載，很少損壞或泄漏，但是增加了操作轉(zhuǎn)矩。
管線壓力過大的異常影響 球形閥的閥桿推力可能使一個(gè)推力小的執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉閥門受到阻礙，或者在節(jié)流式閥門中使閥芯大范圍地打開，產(chǎn)生過大的下游側(cè)流量。隔膜閥的隔膜可能破裂，使流體能夠流到下游側(cè)去。在這些情況下，用金屬上閥蓋來防止主要的外部泄漏。
閥體在破裂之前往往能夠承受住額定壓力的幾倍的壓力。管道一般首先破裂。但是在管道破裂之前，上閥蓋的雙頭螺栓通常產(chǎn)生變形，上閥蓋的法蘭旋轉(zhuǎn)，使上閥蓋泄漏，在極端的情況下把墊片吹出來。
壓力密封的上閥蓋，利用一塊軟金屬的三角形密封墊，可以用于危險(xiǎn)的放熱工藝過程中，口徑為6英寸或更大的閥門。這種連接方式在極高的壓力下仍然保持嚴(yán)密，一直到閥體破裂之前，上閥蓋產(chǎn)生變形，然后整個(gè)上閥蓋破損。在這類工藝過程中通常安裝帶爆破板的安全閥，以防止上述事故。壓力密封的上閥蓋最好在ANSI900磅壓力等級(jí)的閥門上開始運(yùn)用，較低的ANSI壓力等級(jí)在連接湎上不能提供足夠的推力來有效地密封
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