插头阀不锈钢组件

什么是插头阀?

1. 介绍

插头阀是四分之一的旋转阀,通过旋转阀体内的圆柱或圆锥形插头来调节流动.

当插头的透气与入口和出口端口对齐时, 流体自由通过; 90°旋转关闭端口.

现代插头阀 - 通过冶金的进步而造成, 加工, 和密封技术 - 石油必不可少的 & 气体, 化学, 水处理, 和动力产业.

2. 什么是插头阀?

一个 插头阀 很简单, 强大的四分之一孔阀用来启动, 停止, 或在管道系统中转移流体流动.

以其核心, 该阀由一个空心, 位于阀体匹配的腔内的圆柱或锥形“插头”.

当插头的内部段落 (孔) 与管道端口保持一致, 流体自由流动; 插头的90°转弯旋转孔从端口旋转, 关闭流程.

插头阀
插头阀

钥匙 阀成分

  • 身体: 容纳插头并提供入口/插座连接 (法兰, 螺纹, 或焊接).
  • 插头: 旋转元件, 形状是直圆柱或锥体, 包含端口(s).
  • 座位: 在塞子和身体之间提供密封; 可以是金属对金属表面或弹性插入物 (ptfe, 橡皮).
  • 干 & 处理/执行器: 从操作员传输扭矩 (杠杆, 变速箱, 气动或电动执行器) 到插头.

操作原则

旋转流控制

插头阀通过将插头围绕其轴旋转而操作 - 要求只有四分之一的转弯即可完全开放或完全关闭.

这允许快速驱动: 典型的手动操作不到一秒钟, 自动气动或电动执行器可以在0.5-2秒内完成中风.

密封形成

  • 金属到金属密封: 插头的硬面表面 (经常涂有星际) 直接接触身体的孔.
    在线压力下, 插头压入身体, 增强密封.
    这些阀承受最高温度 550 °C和高压应用 (ANSI课 600 及以上), 但是需要更高的分类扭矩 (100DN 50–200阀的–500 nm).
  • 有弹性的 (柔软的) 座位: 插头孔周围的弹性体或ptfe环提供了一个符合密封件,并具有最小的扭矩 (10DN 15–100阀的–50 nm).
    软化插头阀实现每个API的气泡直接关闭 598 但通常仅限于以下温度 200 °C和ANSI类下的压力 300.

扭矩要求 & 致动

操作插头阀的扭矩取决于尺寸, 座椅类型, 和服务条件. 根据经验:

  • 软糖DN 50 阀需要〜15 nm才能打开; 软糖DN 200 阀门 60 NM.
  • 金属式DN 50 阀可能需要 100 NM; 金属式DN 200 阀门 400 NM.

手动驱动: 杠杆或手轮, 通常带有用于较大阀的变速箱.
气动致动: 快速的双作用或弹簧返回气缸, 可靠的四分之一操作 - 循环时间 <1 s.
电动驱动: 提供与DCS/SCADA系统集成的精确位置控制和反馈; 典型的中风时间为2-5 s.

3. 插头阀的类型和基本设计

插头阀采用各种配置设计,以满足广泛的过程要求.

关键设计区别是基于润滑法, 插头几何, 端口配置, 和内部流道.

润滑插头
润滑插头阀

润滑. 非润滑插头阀

  • 润滑插头阀
    这些阀取决于注射密封剂 - 通常是石墨- 或基于PTFE的化合物 - 插头和阀体之间.
    润滑剂扮演多个角色: 它在操作过程中减少了摩擦, 增强密封完整性, 并提供防止腐蚀性或磨料媒体的保护性障碍.
  • 非润滑插头阀
    这些设计使用自润滑材料 - 例如PTFE (聚二氟乙烯) 使用玻璃纤维增​​强 - 用于座椅或使用硬涂的塞子 (例如。, 镍镍或硬镀铬涂层具有表面硬度 > 60 HRC) 最大程度地减少摩擦.

插件配置: 圆柱形, 锥 & Trunnion安装

  • 锥 (锥) 插头
    具有与气门车身座椅角相匹配的锥度, 圆锥形的插头在线压力下是自我对准的, 提供更安全,更泄漏的密封.
    它们在高压应用中特别有效 (≥2,500psi / 172 酒吧).
  • 圆柱插头
    这些插头具有平行的侧面,并依靠弹簧座的座椅或弹性插入物来保持接触.
    圆柱构型更适合低到中等压力系统,通常用于紧凑或低成本阀设计.
  • Trunnion安装的插头
    在这个设计中, 插头由上和下部的插头指导, 减少扭矩要求并在密封表面上磨损.
    该结构是大直径阀的首选 (≥12英寸) 或极高的压力应用 (到 15,000 psi / 1,034 酒吧), 例如海底或高融合压力保护系统 (嬉皮士).

多端口插头阀

  • 三向插头阀
    设计使用L形或T形插头通道,以在三个端口之间转移流动.
    在混合中常见, 绕过, 或转移服务 (例如。, 混合冷水流, 采样系统, 或行切换).
  • 四向插头阀
    包括交叉形或双L的内部通道,以在两个入口对之间重新路由流动.
    这些被广泛用于批处理化学操作和反应堆饲料交替, 允许使用最小阀门计数的复杂过程序列.

端口大小配置: 全港与. 减少港口

  • 全端口插头阀
    内部流段与连接管道的直径匹配 (例如。, 一个2英寸的阀门有一个2英寸的端口).
    这种设计可最大程度地减小压力下降,并且在流动效率或猪至关重要的地方至关重要.
    2英寸全端口塞阀的典型简历: 〜50.
  • 减少端口塞阀
    流路径是一个标称管道尺寸,小于入口/出口连接 (例如。, 一个2英寸孔的2英寸阀).
    这种设计降低了材料和制造成本,但引入了更高的压力下降.
    典型的CV,用于2英寸减少端口阀: 〜30.

4. 材料和插头阀的建造

插头阀的材料选择和构造对其性能至关重要, 耐用性, 和苛刻的工业环境中的化学兼容性.

每个组成部分 - 身体, 插头, 座位, 和内部密封件 - 使用量身定制的材料进行设计,以承受特定的压力, 温度, 和过程媒体.

延性铁塞阀
延性铁塞阀

身体 & 插头材料

材料 标准/等级 关键属性 典型的应用
铸铁 ASTM A126 B类 经济, 适用于低压系统; 有限的耐腐蚀性 供水, HVAC, 市政系统
碳钢 ASTM A216 WCB 高机械强度; 适用于中高压/温度 油 & 气体, 蒸汽, 石化管道
不锈钢 ASTM A351 CF8/CF8M (316SS) 优异的耐腐蚀性, 特别是针对氯化物和酸 化学植物, 食品/制药, 海洋环境
镍合金 Hastelloy C-276, inconel 625, 莫内尔 400 对侵略性化学物质和高温的抗药性 酸处理, 离岸, 气擦洗
延性铁 / 青铜 ASTM A536 / ASTM B62 具有成本效益的良好机械性能 农业, 饮用水, 一般管道

座位 & 衬里材料

材料 温度范围 关键功能 推荐服务
ptfe (特氟龙) –50°C至 +230°C 低摩擦, 出色的化学惰性 食物, 制药, 腐蚀性化学处理
填充的ptfe –50°C至 +260°C 用玻璃或碳加固,以更好地磨损和强度 高周期化学系统
弹性体 (EPDM, fkm) –30°C至 +200°C 良好的密封灵活性, 抗水, 空气, 和轻烃 水处理, HVAC
灵活的石墨 –200°C至 +540°C 高温阻力, 防火; 用于关键密封 蒸汽线, 炼油厂, 高温管道
金属对金属 (星际, 镀铬) 最多650°C 侵蚀或磨料液的硬密封表面 浆液, 磨料油, 肥料植物

润滑剂 (用于润滑插头阀)

润滑剂类型 关键特征 服务适用性
基于石墨的油脂 高温阻力, 低摩擦 蒸汽, 重油, 炼油厂应用
ptfe / Mos₂化合物 低摩擦系数, 化学惰性 腐蚀性气体, 化学饲料
基于硅酮的密封剂 中性行为, 在广泛的温度范围内有效 天然气分布, 一般服务

5. 插头阀的性能特征

插头阀以其简单的操作而闻名, 坚固的密封, 和双向流能力.

然而, 他们的性能根据设计差异很大, 材料选择, 和服务条件.

插头阀碳钢组件
插头阀碳钢组件

压力温度等级

插头阀根据行业标准进行评分 API 599ISO 17292, 哪个在各种温度下定义安全的工作压力限制.

这些评分在很大程度上取决于阀门 身体材料座椅设计.

材料 ASME课程 最大压力 (psig) 最大温度 (°C)
碳钢 (WCB) 150 〜285 @ 38°C 〜425°C
不锈钢 (CF8M) 300 〜740 @ 38°C 〜540°C
合金 (inconel 625) 600 >1,480 @ 38°C >650°C

密封紧密度 & 泄漏类

插头阀, 尤其是柔软的座椅或注入的油脂, 可以实现 泡泡密度关闭. 测试泄漏标准:

  • API 598: 工业阀的压力测试协议
  • ISO 5208: 阀泄漏分类
  • 泄漏类VI (柔软的座椅): 本质上为零可见泄漏
  • 泄漏级IV (金属座椅): 大多数工业气和液体服务可接受

润滑插头 依靠油脂来保持密封完整性并需要定期重新注入, 尽管 非润滑版本 使用弹性体或PTFE袖子可以随着时间的推移磨损.

流动特征 (简历值)

插头阀展览 线性或等级控制行为, 取决于端口几何形状 (圆与. 矩形或v-核).

虽然主要用于隔离, 一些插头设计允许 中等节流.

  • 全端口插头阀 (2-英寸):
    • 简历≈45–55 (高流量效率)
  • 减少端口塞阀 (2-英寸):
    • 简历≈25–35 (较高的压降)

简历 (流量系数) 表示在60°F处的加仑/分钟水的流速,该流量将以A 1 PSI压降.

扭矩要求 & 致动

插头阀通常需要 较高的工作扭矩 由于塞子和座椅之间的接触范围较大,因此比球或蝴蝶阀.

阀类型 典型的扭矩 (2英寸阀的NM)
润滑插头阀 〜50–100 nm (取决于润滑膜)
PTFE衬里的插头阀 〜30–60 nm
金属座的插头 >100 NM (需要装备或执行器)

6. 插头阀的应用程序字段

三道插头阀
三道插头阀
  • 油 & 气体 (上游, 中游, 下游)
  • 化学 & 石化行业
  • 水 & 废水处理
  • 发电
  • 纸浆 & 纸业
  • 矿业 & 矿物加工
  • HVAC & 建筑服务
  • 食物 & 饮料行业
  • 海军陆战队 & 离岸工程
  • 药物 & 生物技术行业
  • 液化天然气 & 低温系统
  • 钢 & 冶金植物
  • 精制 & 批量存储终端
  • 纺织品 & 染色行业
  • 消防系统

7. 插头阀的优点和局限性

插头阀的优势

  • 简单设计: 最小内部组件, 使维护直接.
  • 快速操作: 90-学位四分之一转弯允许快速开放/关闭动作.
  • 紧密关闭: 出色的密封能力, 特别是具有弹性座椅或润滑剂.
  • 双向密封: 在两个流方向上有效密封.
  • 紧凑的尺寸: 与门或地球阀相比,短面对面的尺寸.
  • 多端口选项: 可用于流动或混合的3向或四向配置.
  • 高耐用性: 适用于磨料, 腐蚀性, 或泥浆媒体 (使用适当的材料).
  • 在线维护: 许多设计允许维修而无需从管道中卸下阀门.

插头阀的局限性

  • 高工作扭矩: 特别是在金属座或更大的阀中; 可能需要装备或执行器.
  • 摩擦穿: 金属对金属设计会随着时间的流逝而经历累加和磨损.
  • 润滑需求: 润滑塞阀需要定期重新润滑以保持密封和易于操作.
  • 成本: 在类似的压力/温度范围内,比球阀更昂贵.
  • 有限的节流: 由于潜在的侵蚀和部分开放位置而导致的精确流量控制并不理想.
  • 大小约束: 上面的尺寸不太常见 24 由于扭矩和制造极限,英寸.

8. 比较: 插头阀与. 球, 门, 和蝴蝶阀

方面 插头阀 球阀 闸阀 蝴蝶阀
设计 简单的车身和锥形/圆柱插头 带孔旋转球形球 上升的楔子或平行门盘 圆盘在中央轴上旋转
手术 90°四分之一转 90°四分之一转 多转 (慢的) 90°四分之一转
密封能力 出色的 (特别是润滑类型) 非常好 (紧密关闭) 好的 (金属与金属接触) 中度到良好 (取决于座椅设计)
节流 有限的, 不建议 有限的 (不理想的节流) 可接受的最小控制 公平地控制,具体取决于设计
扭矩要求 高的, 特别是对于较大的阀门 缓和 低到高 (取决于压力/尺寸) 低至中等
维护 缓和 (某些类型所需的润滑) 低的 (最小维护) 高的 (座椅磨损, 茎包装) 低至中等
适合浆液/磨料媒体的适用性 好的 (特别是金属座) 贫穷的 (可能堵塞或侵蚀球座) 公平的 合适的光盘材料公平到良好
多端口选项 是的 (3-方式, 4-方式) 是的 (有限的3路可用性)
压降 低至中等 (取决于端口大小) 低的 (完整的孔设计) 低的 缓和
空间要求 紧凑的面对面, 较大的扭矩执行器 袖珍的 长面对面 (需要垂直空间) 非常紧凑
成本 中度至高 (特别是金属座的) 缓和 低至中等 低至中等
申请 化学, 油 & 气体, 泥浆, 多向流 一般使用, 水, 油 & 气体, 关闭 水工厂, 隔离, 非频繁的操作 HVAC, 水, 低压气体, 大型管道直径

概括:

  • 使用插头阀 当您需要紧密关闭时, 双向密封, 或多端口流量,例如泥浆或化学物质等艰难服务.
  • 球阀 非常适合快速关闭和清洁媒体应用中的压力下降最小.
  • 闸阀 在大孔系统中不经常隔离.
  • 蝴蝶阀 在空间限制中表现出色, 较大直径的低压环境.

9. 浆纱, 选择 & 安装指南

镍青铜阀座椅
镍青铜阀座椅
  • 媒体和条件: 匹配身体和座椅材料与流体化学, 温度, 和压力.
  • 浆纱: 使用简历计算来确保在预期ΔP处流量; 选择执行器以交付1.5×突发扭矩.
  • 安装: 在润滑阀中垂直插头,以防止油脂聚集; 在每侧保持1×阀长度管的长度,以获得最佳性能.

10. 维护, 检查 & 故障排除

  • 润滑: 每6-12个月或 5,000 周期; 使用制造商批准的油脂.
  • 更换座椅: 在许多设计中, 座椅可以在线更改而无需拆除身体.
  • 常见问题: 通过宽带纠正的金属座椅; 通过重新包装纠正的石墨包装泄漏; 插件侵蚀是由星状覆盖或座椅翻新来解决的.

11. 标准, 认证 & 测试

  • API 599: 检查和测试程序.
  • ISO 17292: 插头的性能要求, 球, 和蝴蝶阀.
  • MSS SP ‑ 79/SP ‑ 80: 润滑和非润滑插头阀指南.
  • 认证: API会标, CE标记, 安全仪表系统的SIL评级.

12. 结论

插头阀提供了独特的混合物 简单, 速度, 和 多功能性 在各种各样的流程行业中.

通过仔细选择身体, 插头, 和座椅材料 - 并遵守尺寸的最佳实践, 安装, 和维护 - 工程师可以利用插头阀进行可靠的隔离, 导流, 和几乎任何流体服务中的基本流量控制.

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插头阀制造商
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常见问题解答

我什么时候应该在球阀上选择插头阀?

选择 插头阀 在高温或磨料服务中, 或简单的四分之一转。, 需要双向操作.

应重新润滑一次润滑塞阀的频率?

通常每6-12个月或5,000–10,000周期之后, 取决于服务严重性.

插头阀可用于节流服务?

有限的节流插头可能有限, 但是座椅磨损增加; 地球阀在精确的流量控制下表现出色.

是什么导致插头阀泄漏?如何修复?

座椅和插头磨损或损坏导致泄漏; 通过更换座椅的补救措施, 插件重新打开, 或重新润滑金属到金属阀.

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