化工设备使用与维护7第七章管道与阀门的使用与维护课件

1、第七章 管道与阀门的使用与维护 炼油、化工生产的介质种类繁多，各类介质的特性不同，在管路中的状态、温度、压力也不尽相同，管道按不同的分类方法有不同的类型。 按管道的用途可将其分为工艺管道和辅助管道,工艺管道包括原料管道、半成品及产品管道等，是生产的主要管道。 辅助管道是指一切辅助生产的管道，包括燃料系统、蒸汽及冷凝水系统、冷却水系统、排污系统及供风系统等的管道。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 根据管路中介质压力的高低可将管道分为高压、中压、低压及真空管道，见表7 -1。 根据加强安全技术管理和监察的工业金属管道工程施工及验收规范(GB 50235-97)，由管道的使

2、用压力、温度、介质及材质等因素综合考虑将管道分为五类，见表7-2。 剧毒介质及穿越铁路、公路干线、重要桥梁、住宅区及工厂重要设施的甲、乙类火灾危险物质和有毒物质的管道的穿越部分按I类管道考虑；石油气（包括液态烃）和氢气的管道至少按类管道考虑。（二）化工用管 1、铸铁管 铸铁管常用做埋于地下的给水总管及污水管，化工厂用来输送碱液及浓硫酸，但铸铁管不能用于输送蒸汽及在压力下输送爆炸性与有毒的气体。铸铁管的公称直径有50 mm1000 mm多种。连接方式有承插式、单端法兰式和双端法兰式三种，连接件和管子一起铸出。 高硅铁管与抗氯硅铁管适用于输送公称压力0.25 MPa以下的腐蚀性介质，高硅铁能耐强酸

3、，含钼的抗氯硅铁更可耐各种含量、温度的盐酸。 2、水煤气管 水煤气管常用做给水、煤气、暖气、压缩空气、真空、低压蒸汽和凝液以及无侵蚀性物料的管道。水煤气管的极限工作温度为175，且不得用以输送有爆炸性及有毒性的介质。水煤气管分为普通（公称压力1MPa）与加强（公称压力1.6 MPa）两级，公称直径为8150 mm。 3、无缝钢管 无缝钢管在化工生产中应用很广泛，它的特点是品质均匀且强度高，可用来输送有压力的物料、水蒸气、高压水、过热水，也可输送可燃性和有爆炸危险及有毒性的物料，极限工作温度为435。 若输送强腐蚀性或高温（达900950）介质则用合金钢或耐热钢制成的无缝钢管，例如镍铬钢能耐硝酸

4、与磷酸的腐蚀，但它不宜用于输送具有还原性的介质。 4、有色金属管 （1）铜管与黄铜管 多用做低温管道（冷冻系统）、仪表的测压管线或输送有压力的流体（如油压系统、润滑系统），当温度高于250时不宜在压力下使用。 （2）铝管 常用来输送浓硝酸、醋酸、甲酸等物料，但不能抗碱腐蚀，在温度高于160时不宜在压力下使用，极限工作温度为200。 （3）铅管常用做硫酸管道或酸性物料管道，但由于强度低、密度大、抗热性差等缺点，已逐步为耐酸合金管，尤其为塑料管所代替。铅管在温度高于140时，不宜在压力下使用。输送硝酸、次氯酸盐及高锰酸盐类等介质时不可采用铅管。 5、非金属管 （1）陶瓷管 化工陶瓷耐腐蚀性能好，能

5、耐除氢氟酸、氟硅酸和强碱外的各种浓度的无机酸、有机酸和有机溶液的腐蚀，来源较广且价格低廉；缺点是性脆、强度低和不能耐温度剧变，常用做排除腐蚀性介质的下水管道和通风管道。 （2）硬聚氯乙烯管 硬质聚氯乙烯对于任何含量的各种酸类、碱类和盐类都是稳定的，但对强氧化剂、芳香族碳氢化合物、氯化物及碳氧化物是不稳定的，可用来输送60以下的介质，也可用于输送0以下的液体。常温下轻型管材的工作压力不超过0.25 MPa，重型管材(即管壁较厚）的工作压力不超过0.6 MPa。 其特点是质轻，抗蚀性能好，易加工；但耐热性差.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 在进行管道布置时应根据

6、管道的用途、周围建筑物的位置、所输送介质的特性及与管道连接的机械设备的布置情况等综合考虑，合理配置。一般应遵循以下原则， （1）布置管道时，应对全装置的所有管道（包括工艺管道、热力管道、供排水管道、仪表管道及采暖通风管道等）通盘规划，各安其位，做到安全、经济和便于施工、操作及维修，防止顾此失彼。 （2）布置管道时，应了解周围建筑物的位置、与管道连接的设备的特点，以便管道可靠安装固定。 （3）除能满足工艺、机械设备及整个系统的正常运行外，还应能适应开工、停工和事故处理的要求，备有必要的旁通管路或采取其他措施。 （4）在满足操作和工艺流程要求的前提下，尽可能紧凑，避免繁琐，防止浪费。 （5）管道通

7、过人行道时，最低点离地面不得小于2m，通过工厂主要交通干线时，管底离地面不得小于4.5 m；通过铁路时不小于6m。 （6）输送有毒或腐蚀性介质的管道，不得在人行道上空设置阀件、法兰等，以免泄漏时发生事故；输送易燃易爆介质的管道，一般应设有防火、防爆安全装置。 （7）为便于安装、检修和管理，管路尽量架空敷设。必要时可沿地面敷设或埋地敷设，也可沿管沟敷设。 （8）管道不应挡门、挡窗；应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在有吊车的情况下，管道的布置应不妨碍吊车工作。管路的布置不应妨碍设备、管件、阀门、仪表的检修。塔和容器的管路不可从入孔正前方通过，以免影响打开人孔。 （9）在焊接或螺纹连接的管路

8、上应适当配置一些法兰或活接头，以利安装、拆卸和检修。 （10）管子与管子间、管子和墙间的距离，以能容纳活接头或法兰以及能进行检修为度。 2、机泵管道的布置 (1)压缩空气管道上应设置减压装置，对流量稳定、压力波动不大的管道，可以设置节流孔板；对压力波动较大的管道则应设置减压阀；对压力波动不大但需要调节流量的，可串联节流阀。 压缩空气管道上应设置排水管，人工定期排水，为便于清洗，应在适当部位安装若干个公称直径1525 mm的吹扫接头。 (2)氨压缩机吸人管应有坡向蒸发器的0.005左右的坡度（指单位长度管道中心线倾斜的距离），氟压缩机吸入管应有0. 02的顺向坡度；压缩机的排出管应有0.010.

9、02的顺向坡度。为防止往复泵和压缩机吸入、排出管道的振动，应采用弹性支架。 (3)所有泵的吸入管道在靠近泵进口法兰处均应安装临时过滤网（已安装了永久性过滤器者除外）。 (4)泵的吸入和排出管道和阀门的重量不应由泵体承受，应在靠近泵体的管段上设置吊架。 (5)泵的吸入管应尽量缩短、少拐弯，如必须拐弯时，应采用曲率半径较大的弯头，避免突然缩小管径；泵吸入管应有0.02的坡度，当泵比水源低时坡度朝向泵，泵比水源高时反之。（二）管道的安装 1管道安装的一般要求 (1)管道安装前必须将全部管架及支架紧固，对于安装在沉陷量大的基础上的设备，必须在设备找正定位并经水压沉陷稳定后，再安装与其连接的管道。 (2

10、)管子在组合前或管子和组合件在安装前，应将管子和管件内部清扫干净。 (3)安装有缝钢管管道时，应使其纵缝位于管道水压试验时易于检查的方位。 (4)凡穿过楼板、墙壁、基础、铁道及公路的管道，应加保护套管且套管内的管段一般不得有焊口，若不得不有焊口时应先进行试压，合格后再安装。钢管与套管间应填满保温材料。 (5)管道对口时应在离接口200 mm处测量平直度，如图7-1所示。当管子公称直径小于100 mm时，允许偏差为1 mm；当管子公称直径大于等于100 mm时，允许偏差为2 mm。但全长允许偏差不得超过10 mm。管道连接时不得强力对口，一般不允许将管子的重量支承在机泵设备上。 (6)法兰连接应

11、与管道同心，并应保证螺栓自由穿入，法兰螺栓应错开排管的排列方向，法兰盘间应保持平行，其偏差不得大于法兰外径的1.5%。且不大于2 mm，不得用强紧螺栓的办法消除歪斜。 (7)输送含有固体介质的管道，主管和支管除设计上有规定者外，一般要求不大于30o角相接；接口焊缝根部应光滑，在管内壁无组焊瘤。 2管道的连接 管道的连接有焊接、法兰连接、螺纹连接和承插连接四种，其中以焊接连接和法兰连接应用最多。 焊接连接焊口强度高、严密性好、不需要配件、成本低、使用方便，适用于输送各种介质的钢管道，其缺点是不能拆卸。焊接连接时要求两平行焊缝间距离不小于管子外径且不得小于200 mm;为避免十字焊缝，若是钢板卷制

12、焊接而成的管子，在对口时应使相邻两管的纵焊缝错开200 mm以上。管道的对接焊缝应离开支架100 mm以上。 法兰连接是通过连接管子和管件端部的法兰盘，把管子和管件连接在一起。其拆装灵活方便，管道可定期清洗、检修或更换；但需要各种规格的法兰，耗用钢材多，而且由于温差、压力波动及腐蚀等原因，有时在连接处会发生泄漏，造成介质损失，甚至引起事故。 螺纹连接主要用于生产或生活水、供暖设施的管道上，在机泵的冷却水管道或压力表与控制阀的引压线连接上也广为应用。这种连接需要活接头、三通、管箍、丝堵等多种配件；螺纹连接拆装方便，但施工麻烦，接头处也容易发生泄漏。 承插连接主要适用于铸铁管、陶瓷管、混凝土管及塑

13、料管的连接。 3管道的保温、防腐 管道无论在地下还是在地面，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。普通的地面架空管道，如果不需要保温则采用涂料使金属与周围大气、水分、灰尘等腐蚀性介质相隔绝，通常是管外壁先除锈，再涂刷一层红丹底漆，然后再刷一遍醇酸磁漆；如果需要保温，则在保温层外再加一层玻璃布或镀锌铁皮，铁皮表面刷两遍醇酸磁漆。埋于地下的管道受到土壤的腐蚀，主要是电化学腐蚀，应根据土壤的性质采用不同的措施，最常用的是涂沥青防腐层。 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，节约能源，保证工艺过程的控制和操作人员

14、的安全，需要采取保温措施。保温层的厚度和结构应根据管道所处的环境、用途、经济指标等综合考虑，应使全年热损失的价值和保温层投资的折旧费之和为最小，一般是由理论分析并结合实际经验确定。 在管道的配置中，为了连接管段或改变管道的方向和管径，经常需要使用专门的零件，如弯头、三通、异径管（大小头）及各种接头等，这些零件统称为管件。按用途和所用材质管件可分为钢制管件、铸铁管件和非金属管件，炼油化工系统大多采用钢制管件。钢制管件适用于多种介质和用途的管道，目前成型产品主要有压制弯头、异径管和三通。 压制弯头有无缝弯头和焊接弯头两种，无缝压制弯头是用10、20钢或不锈钢无缝钢管在特制的模具上压制而成，它分为9

15、0。和45。两种，其中最常用的是90。弯头。三、管道配件第二节 阀门一、管道的分类与型号（一）阀门的类型1按用途分类 (1)通用阀门 工业企业中各类管道上普遍采用的阀门。 启闭用：用来启闭管路用的阀门，此类阀门称为闭路阀门，如截止阀、闸阀、球阀、旋塞、蝶阀等。 止回用：用于防止介质倒流的阀门，如止回阀。 调节用：用于调节管内的介质压力和流量，如减压阀、节流阀等。 分配用：用于改变管路的介质流动方向和分配介质用，如三通旋塞阀等。 疏水隔气用：用于排除凝结水，防止蒸汽跑漏，如疏水阀。 安全用：用于超压安全保护，排放多余介质，防止压力超过规定数值，如安全阀、溢流阀等。 (2)专用阀门 用做专门用途的

16、阀门，如计量阀、放空阀、排污阀等。 2.按结构特征分类 阀门按结构特征，即根据启闭件相对于阀座的移动方向可分为：截门形、闸门形、旋塞和球形、旋启形、蝶形和滑阀形，如图7-7所示。3按压力分类 (1)真空阀 工作压力低于标准大气压力的阀门。 (2)低压阀 公称压力PN1.6 MPa的阀门。 (3)中压阀 公称压力PN在2.56.4 MPa的阀门。 (4)高压阀 公称压力PN在10. 080.0 MPa的阀门。 (5)超高压阀 公称压力PN100 MPa的阀门。另外，还可按工作温度、连接方式及阀体的材料等进行分类。二、常用阀门的结构及特点（一）常用阀门的结构及特点 1闸阀 闸阀又称闸板阀，是由阀杆

17、带动阀板做升降运动的阀门。 闸阀流体流动阻力小；启闭所需力矩小；介质流向不受限制；启闭无水击现象；形体结构比较简单，制造工艺性较好；外形尺寸和安装高度较大，所需的安装空间亦较大；在启闭过程中，密封面有相对摩擦，磨损较大，甚至在高温时容易引起擦伤现象；闸阀一般都有两个密封面，给加工、研磨和维修增加了一些困难。 闸阀应用范围广泛，常用于公称直径DN50 mm的给水管路上。 2截止阀 启闭件为阀瓣，由阀杆带动，沿阀座（密封面）轴线做升降运动的阀门称为截止阀。截止阀是最常用的阀门之一，可广泛应用于各种参数的蒸汽、水、空气、氨、氧气、油品以及腐蚀性介质的管路上。由于截止阀大量应用于蒸汽管路，所以截止阀有

18、“气阀”、“气门”之称 截止阀安装有方向性，一般阀门上都标有箭头，箭头方向代表介质流动的方向。若无标注，则应按“低进高出”的原则进行安装。截止阀宜水平安装，阀杆朝上，不得朝下安装。截止阀具有结构简单、安装尺寸小、密封性能好、密封面检修方便等优点；缺点是介质流动阻力大。它常用于DN200 mm的管路上。 3蝶阀 启闭件为蝶板，绕固定轴转动的阀门为蝶阀，如图7 -10所示。特点是结构简单，体积小，重量轻，节省材料，安装空间小，而且驱动力矩小，操作简便、迅速等。 传统意义上的蝶阀是一种简单的且关闭不严的挡板阀，通常用于水管路系统中作为流量调节和阻尼用。近十几年来，蝶阀制造技术发展迅速，使用品种也在不

19、断扩大，并向高温、高压、大口径、高密封、长寿命、优良的调节性以及一阀多功能的方向发展，其密封性及安全可靠性均达到了较高的水平，并已部分取代了截止阀、闸阀和球阀 蝶阀广泛应用于给水、油品、燃气等管路。 4.旋塞阀 启闭件呈塞状，绕其轴线转动的阀门称为旋塞阀。旋塞阀如图7 -11所示，旋塞阀中的塞子中部有一孔道，旋转90即可全关或全开。 具有结构简单、启闭迅速、操作方便、流体流动阻力小等优点；缺点是密封面维修困难，输送介质参数较高时其密封性及旋转的灵活性较差。 5球阀 启闭件为球体，绕垂直于通路的轴线转动的阀门称为球阀，如图7 -12所示。 浮动式球阀球体中部有一圆形孔道，操纵手柄旋转90即可全开

20、或全关，它具有结构简单、体积小、流体阻力小、密封性能好、操作方便、启闭迅速、便于维护等优点；缺点是高温时启闭困难，水击严重，易磨损。球阀是由旋塞演变而来，传统意义的球阀主要用于切断、分配和改变介质的流动方向。 6.止回阀 止回阀是闭路阀门，又是功能阀门，如图7-13所示。凡是防止介质逆流的地方，均应安装止回阀。 重力升降式止回阀只能安装在水平管路上； 底阀只能安装在水泵吸水管可安装的垂直管路上； 旋启式止回阀的安装位置不受限制，可安装在水平管路上，也可安装在垂直管路上。 止回阀的类别可根据管路中输送介质的种类来确定，当介质倒流速度较大时，应选用带缓闭装置的止回阀。（二）阀门的选用原则 阀门种类

21、繁多，选用时应考虑介质的性质、工作压力和工作温度及变化范围、管道的直径及工艺上特殊要求（节流、减压、放空、止回等）、阀门的安装位置等因素，本着“满足工艺要求、安全可靠、经济合理、操作与维护方便”的基本原则选择相应的阀门。 (1)对双向流的管道应选用无方向性的阀门，如闸阀、球阀、蝶阀；对只允许单向流的管道应选止回阀，对需要调节流量的地方多选截止阀。 (2)要求启闭迅速的管道应选球阀或蝶阀；要求密封性好的管道应选闸阀或球阀。 (3)对受压容器及管道，视其具体情况设置安全阀，对各种气瓶应在出口处设置减压阀。 (4)蒸汽加热设备及蒸汽管道上应设置疏水阀。 (5)在油品及石油气体管道上就连接形式而言，应多选法兰连接的阀门