【文章內(nèi)容簡介】 程中由內(nèi)壓（或外壓）造成的壓力。我們稱之為設計壓力。對于無安全泄壓裝置的離心泵派出管道設計壓力，應取以下兩項中數(shù)值較高的一項：⑴ ；⑵ 離心泵的最大吸入壓力加泵的進出口壓差。[7, 14]在本實驗系統(tǒng)中的設計壓力：=4Mpa *= （41）由泵的型號以及泵出入口的直徑可以確定我們所要選擇的管子的公稱直徑，出口處的公稱直徑為50，入口處的公稱直徑為65。確定了公稱直徑、管子的材料可以計算出表號，表號公式42。 （42）式中： P——設計壓力；S——設計溫度下材料的許用應力MPa。= （43） 碳鋼和合金鋼無縫鋼管管子表號選用圖由=。且由泵出口處管子的公稱直徑50查得對應外徑為60mm和57mm。實驗系統(tǒng)的壓強不是很大，所以選擇外徑為57mm的鋼管。進一步計算求得鋼管內(nèi)徑為50mm。所以在泵的出口處選擇公稱直徑50 mm、外徑57mm、內(nèi)徑50mm鋼號為10的碳素鋼無縫輸液鋼管。同理可以選擇泵的入口處的鋼管公稱直徑為65 mm、外徑76mm、內(nèi)徑65mm鋼號為10的碳素鋼無縫輸液鋼管。 管壁厚度校核緊接著我們必須對所選管子進行壁厚校核，由于泵進口的壓力很小所以不必校核壁厚，單泵出口的壓力可以達到2Mpa則進口管線的壁厚進行下面設計計算。[7, 14, 17] （44）式中： ——管壁厚度，單位mm。P——管內(nèi)介質(zhì)工作壓力，單位kg/cm；壓力不高時，式中分母的p=0。D——管子外徑，單位mm；——焊縫系數(shù)，無縫鋼管=1，直接焊接鋼管=。 ——管材的許用應力，單位kg/mm。C——管子壁厚附加量，單位mm。 無縫鋼管和石油裂化用鋼管壁厚負偏差鋼管種類壁厚（mm）壁厚偏差（%）冷拔（冷軋）鋼管115熱軋鋼管15〉20管子壁厚附加量按45式確定。=++ （45）式中： ——管子壁厚負偏差附加量，單位mm；——腐蝕裕度，單位mm；——管子的加工減薄量mm。介質(zhì)對管子材料的腐蝕速度毫米/年時（包括大氣腐蝕），單面腐蝕取=，雙面腐蝕取=。當管子外面涂腐蝕油漆時，可以認為是單面腐蝕，當管子內(nèi)外壁有嚴重的腐蝕時，則認為是雙面腐蝕。車螺紋的管子，即為螺紋的深度；如管子不車螺紋，則=0。關于55圓錐狀管螺紋（YB82257） 。 55圓錐狀管螺紋深度公稱直徑（in）螺紋深度（mm）公稱直徑（in）螺紋深度（mm）121213 查《化工管路手冊》冷拔無縫鋼管的許用應力為： =1330kg/cm= kg/mm （46）由泵試驗臺最高工作壓力2MPa得：P=4MPa=2/=（47）由于選用無縫鋼管所以=1， 由前面設計管子外徑D=60mm，由于是冷拔（冷軋）鋼管壁厚1所以 =15%，由于管子單面腐蝕且腐蝕速度毫米/年，所以=。由于出口管上有聯(lián)接的彎頭，其公稱直徑為2in 所以螺紋深度=。則由式48知：= +++= （48）解得 =。所以管壁厚度符合設計要求。 閥門的選擇閥門是介質(zhì)流通系統(tǒng)或壓力系統(tǒng)中的一種設施，它用來調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量或壓力，它可以通過改變其流道面積的大小來控制流體流量、壓力和流向的一種機械。其重要功能是：接通和截面介質(zhì)；防止介質(zhì)倒流；調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力、流量；混合或分配介質(zhì)；防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)量，以保證管道或設備安全運行等。閥門的這些功能是靠調(diào)節(jié)閥門關閉件的位置來實現(xiàn)的。這種調(diào)節(jié)可用手工操，也可以是自動操作的，手工操作還包括用手工控制的驅(qū)動器的操作。 閥門的分類閥門種類繁多，分類方法也很多，目前大致按照以下幾種：⑴ 切斷閥類、調(diào)節(jié)閥類、止回閥類、分流閥類、安全閥類；⑵ 按照驅(qū)動型式可以分為：手動閥類、動力驅(qū)動閥門類、自動類。⑶ 按公稱壓力來分類：真空閥門（工作壓力低于標準大氣壓）、低壓閥門（）、中壓閥門（、）、高壓閥門（公稱壓力為10MPa到80MPa）、超高壓閥門（公稱壓力大于或等于100MPa）；⑷ 通用分類法：閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、旋塞閥、球閥、夾管閥、隔膜閥、柱塞閥等。綜合以上幾種分法，通用分類法是既按閥門的工作原理和作用來劃分，同時又考慮閥門結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，這是目前國內(nèi)外最常用的分類方法。 閥門選擇的原則閥門的選用過程中我們通常會考慮以下幾個方面：⑴ 閥門的功能 閥門用于控制介質(zhì)的切斷或流動。不同結(jié)構(gòu)的閥門，其對介質(zhì)切斷和控制的性能是不同的。當閥門用于切斷時，往往選用流阻較小，流道為直通的閥門。當閥門用于控制流量時，通常選用易于調(diào)節(jié)流量的閥門，這種閥門介質(zhì)流經(jīng)時的壓降會較大。閥門的開度和流量之間有著密切的聯(lián)系，流量受到閥門開度的影響。[3] 閥門的開度和流量特性圖a) 輸送流體的性質(zhì) 閥門是用于控制流體的，而流體的性質(zhì)各種各樣，因此在我們選擇閥門的時候必須了解流體的各種特性，本試驗系統(tǒng)各種獲得流體主要為清水，因此在閥門選擇的過程中不用考慮流體中的其它物質(zhì)對流動的影響或者是流體對管子的腐蝕作用。b) 閥門的尺寸 根據(jù)流體的流量和允許的壓力損壞來決定閥門的尺寸。一般應與工藝管道的尺寸一致。c) 阻力損失 管道內(nèi)的壓力損失有相當一部分是由于閥門所造成。有些閥門結(jié)構(gòu)的阻力大，而有些??；但各種閥門又有其固有的功能特性。同一種形式的閥門有的阻力大，有的阻力小，選用時要適當考慮。d) 溫度和壓力 應根據(jù)閥門的工作溫度和壓力來決定閥門的材質(zhì)和壓力等級。在我們的試驗臺設計過程中根據(jù)整個管匯系統(tǒng)的需要，我們主要會選擇閘閥、止回閥、球閥和安全閥。閘閥主要是控制流體的流動路線，止回閥又稱逆止閥或單向閥，其作用是防止管道中介質(zhì)倒流。止回閥屬于自動閥類，其啟閉動作是由介質(zhì)本身的能量驅(qū)動的，為了安全起見，選用一個安全閥，防止管內(nèi)壓強過大時給系統(tǒng)帶來破壞。[12, 13] 閥門類型的選擇下面簡單介紹一下我們試驗系統(tǒng)中將用到的幾種閥門。 閘閥閘閥是指啟閉（閘板）由閥桿帶動，沿閥座密封面作升降運動的閥門，可接通或截斷流體的通道。閘閥流動阻力小，啟閉省力，廣泛用于各種介質(zhì)管道的啟閉。當閥門部分開啟時，在閘板背面產(chǎn)生渦流，易引起閘板的侵蝕和震動，也易損壞閥座密封面，修理困難，因此，閘閥一般不作為節(jié)流用。閘閥有楔式閘閥和平行式閘閥兩種。閥板是閘閥的啟閉件，閘閥的開啟和關閉，密封性能和壽命，主要取決于閘板，是閘閥的關鍵零件。自動密封閘閥的操作特點是閥門關閉時，是依靠介質(zhì)壓力將閘板壓向閥座一側(cè)來保證密封。閘板面對正時，是閥門全關位置。其位置按閥板（即行程）確定。而強制密封閘閥的操作特點在于，閥門關閉時，必須使閥板向閥座施加壓力。該壓力可以保證閘板和閥座之間的密封面嚴格密封，是強制密封閥門的密封力。該密封力由閥桿螺紋的自鎖作用保持。為了向閘板提供密封力，閥桿螺母傳遞轉(zhuǎn)矩要比閥門操作過程的轉(zhuǎn)矩大。所以強制性閥門全關位置是按閥桿螺母所受轉(zhuǎn)矩確定。一般情況，閥門開度在10%以上時，閥桿的軸向力（即閥門所需操作轉(zhuǎn)矩）變化不大。當閥門開度低于10%，由于流體的節(jié)流，閘板前后壓差增大。該壓差作用在閘板上，使得閥桿需要較大的軸向力。彈性閘板的閘閥，在接近關閉時，所需操作轉(zhuǎn)矩比剛性閘板的閘閥較大。 閘閥 平行式雙閘板閘閥 止回閥止回閥的開啟和關閉靠介質(zhì)流動的力量自行開啟或關閉，以防止介質(zhì)倒流，常用于需要防止流體逆向流動的場合。止回閥常安裝在泵和壓縮機的出口，以使多個泵或壓縮機并聯(lián)時、防止備用泵或壓縮機的反轉(zhuǎn)；止回閥還用在管道其壓力可能超過主系統(tǒng)壓力的輔助系統(tǒng)提供補給的管路上。為了防止介質(zhì)反流，止回閥的關閉有一定的速度要求，需根據(jù)管線的具體情況來決定關閉速度。止回閥的結(jié)構(gòu)主要有旋啟式、升降式和蝶式三種。旋啟式止回閥有單辯式、雙瓣式和多瓣式三種；升降式止回閥有球形止回閥、活塞式止回閥、底閥等多種結(jié)構(gòu)；蝶式止回閥為直通式。以上幾種止回閥在連接上可分為螺紋連接、法蘭連接和焊接。止回閥在安裝的時候需要注意下列事項：a) 止回閥在安裝管線上不應該受到載荷，大型止回閥需要有獨立的支架。b) 安裝時介質(zhì)流向需于閥體上所示的介質(zhì)流向一致。c) 特別要注意選用的升降式止回閥是適用于垂直管線或水平管線，與現(xiàn)場工礦是否符合。d) 止回閥需要經(jīng)常維護，故安裝的時候要考慮將來拆卸的方便和拆卸止回閥對整個管匯系統(tǒng)的影響。c 壓緊式止回閥b 升降式止回閥a 旋啟式止回閥 幾種止回閥 球閥球閥是由旋塞閥發(fā)展起來的，是一種新型截斷閥。其啟閉件是一球體，圍繞閥體的垂直中心線作旋轉(zhuǎn)運動。球閥有浮動球式球閥和固定球式球閥兩種。⑴ 浮動球式球閥的球體是可以浮動的，在介質(zhì)壓力作用下球體被壓緊到出口側(cè)的密封圈上，從而保證了密封。浮動球閥的結(jié)構(gòu)簡單。單側(cè)密封，密封性能較好。但其啟閉力矩較大。⑵ 固定球式球閥的球體被上下兩端的軸承固定，只能轉(zhuǎn)動，不能產(chǎn)生水平位移。為了保證密封性，必須有能夠產(chǎn)生推力的浮動閥座，是密封圈壓緊在球體上。其結(jié)構(gòu)復雜、外形尺寸大。但其使用壽命長，啟閉省力。適用于較大口徑及壓力較高的場合。球閥以較小的預緊力實現(xiàn)初始密封，然后借助于介質(zhì)壓力，推動球體在閥座上施加附加壓力，提高了密封性能，所以只要閥座的變形在彈性范圍內(nèi)，介質(zhì)壓力越高，密封效果越好。直通球閥用于截斷介質(zhì)，三通球閥可改變介質(zhì)流動方向或進行分配。球閥啟閉迅速，便于實現(xiàn)事故緊急切斷。由于節(jié)流可能造成密封件或球體的損壞，一般不用球閥節(jié)流。全通道球閥不適用于調(diào)節(jié)流量。 浮動球式球閥 固定球式球閥 安全閥安全閥是一種安全保護用閥。通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管路或設備內(nèi)介質(zhì) 安全閥壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動閥，用于鍋爐、壓縮機、壓力容器和管道等，防止其介質(zhì)壓力過高。安全閥的選用要求靈敏度要高，管道或設備中的介質(zhì)壓力達到開啟壓力時,安全閥應能及時齊啟，當介質(zhì)壓力下降到回座壓力時，安全閥應能及時關閉。并且應具有規(guī)定的排放壓力，在額定的排放壓力下，安全閥應達到規(guī)定的開啟高度。在使用中應保證強度、密封及安全可靠。 安全閥是由閥體、密封結(jié)構(gòu)(閥瓣和閥座)和加于密封結(jié)構(gòu)上的荷載組成，其荷載形式又分為三種：重垂式（以重垂為荷載，直接加在閥瓣上）、杠桿重垂式（通過杠桿使重垂的載荷作用在閥瓣上。通常用于較低壓力）、彈簧式（通過作用在閥瓣上的彈簧力控制閥的啟閉。具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕和啟閉動作可靠的優(yōu)點）。 閥門具體型號的選擇 mm，可選擇Z41H型和H44H型閥。Z41H型是用法蘭連接的剛性單閘板閘閥，材料為Cr13系不銹鋼。H44H型是用法蘭連接的旋啟單瓣式止回閥，材料為Cr13系不銹鋼。還有連接管道和儀表、傳感器的小閥門，主要起保護做用，即當系統(tǒng)開啟時這些閥門關閉，當流體流動穩(wěn)定一些時再大開這些閥門，防止開始時的沖擊力損壞儀表?？紤]到要密封緊密，且操作簡單，所以就用很簡單的球閥。又因為連接管道的尺寸較小，所以就用螺紋連接這些球閥。 為安全閥的可靠性直接關系到設備乃至人身的安全。而按照被保護設備的工作條件正確選用安全閥,是保證安全閥正常工作,甚至關系安全閥能否起到安全保護作用的先決條件。選用安全閥涉及兩方面的問題:一方面是被保護設備或系統(tǒng)的工作條件。例如工作壓力、允許超壓限度、防止超壓所必須的排放量、工作介質(zhì)的特性、工作溫度等等。另一方面則是安全閥本身的動作特性和參數(shù)指標?？紤]到實驗中的管徑和壓力等因素，本試驗系統(tǒng)選擇A47H16型彈簧式安全閥。從下面的技術指標中，可以看出此型號符合本試驗系統(tǒng)的應用要求（）。 A47H16型彈簧式安全閥性能指標公稱通徑50mm流道直徑40mm壓力等級~公稱壓力整定壓力排放壓力回座壓力開啟高度2mm適用溫度35 排量系數(shù) 閥門的安裝管道上閥門的主要功能是接通或截斷流體通路、調(diào)節(jié)和節(jié)流、釋放過剩壓力和方知道等。在石油化工廠中，閥門可用于控制原料、成品、中間成品和水、壓縮空氣、蒸汽等公用工程介質(zhì)的流量及壓力，可用于管道和設備的安全放空，也可用于檢修或事故時切斷介質(zhì)等。因此，所有閥門的安裝位置均應便于操作、維護和檢修，同時還應符合工藝流程的要求。[3] 進出裝置管道上的閥門本試驗系統(tǒng)引入裝置或由裝置內(nèi)送出的管道在于主路管道相接處，要設置切斷用閥門。 操作閥門適宜安裝位置本系統(tǒng)中的操作閥主要是閘閥和球閥，這些閥門的安裝位置應便于操作。當閥門手輪中心的高度超過操作面2m時，應該安置一個活動梯子。 為了維修簡便，本系統(tǒng)中的閘閥和止回閥都采用法蘭連接。在各主要管道上都安裝閘閥，在泵和空壓機的出口處還要安裝止回閥，防止介質(zhì)倒流。 平行布置管道上的閥門，其中心線應盡量取齊。手輪間的凈距不應小于100mm。為了減少管道間距，可把閥門錯開布置。經(jīng)過以上步驟選出了我們試驗系統(tǒng)所需要的幾種閥門：Z41H型剛性單閘板閘閥、H44H型法蘭連接的旋啟單瓣式止回閥、A47H16型彈簧式安全閥。 管道密封由于本系統(tǒng)所有出口管的外徑均為57mm，并且本系統(tǒng)的最高壓強為4MPa,屬于低壓輸送系統(tǒng)，因此所有法蘭連接處