Grundsätze für den Einbau und die Auswahl von Ventilen in Chemieanlagen

Grundsätze für den Einbau und die Auswahl von Ventilen in Chemieanlagen

Diese Regelung gilt für chemische Prozessanlagen. Die genannten Ventile umfassen keine Sicherheitsventile, Kondensatableiter, Probenahmeventile oder Druckminderventile, umfassen jedoch den Einbau von Durchflussbegrenzern, Blindflanschen und anderen Rohrleitungskomponenten mit ähnlichen Funktionen wie Ventile, die zusammenfassend als Absperrventile bezeichnet werden.Die Funktion von Absperrventilen besteht darin, Flüssigkeiten zu isolieren oder ihre Fließrichtung zu ändern, und ihre Installation sollte auf den Anforderungen der Produktion (einschließlich Normalbetrieb, An- und Abfahren sowie besonderer Bedingungen), Wartung und Sicherheit basieren auch unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Machbarkeit.

Ventileinstellung und Auswahl der entsprechenden Kategorie (nicht Modell). Die Auswahl von Ventilen ist eine wichtige Aufgabe für Prozesssystemexperten bei der Erstellung von P&ID-Diagrammen. Die in dieser Verordnung dargelegten Inhalte berücksichtigen allgemeine Produktions- und Sicherheitsanforderungen. Wenn sich Systemfachleute bei der Konstruktionsplanung auf diese Vorschrift beziehen, sollten sie Entscheidungen auf der Grundlage der spezifischen Projektbedingungen, der örtlichen Wetterbedingungen, der Zusammenarbeit zwischen Anlagen, der betrieblichen Anforderungen der Anlage, der Flüssigkeitseigenschaften, der besonderen Benutzeranforderungen und wirtschaftlicher Überlegungen treffen.

Auswahl von Ventilkategorien im Maschinenbau

Bei der Auswahl zu berücksichtigende Faktoren

Die Auswahl der Ventile basiert auf einer umfassenden, aus Erfahrung resultierenden Abwägung und Gegenüberstellung von Betriebs-, Sicherheits- und Wirtschaftlichkeitsrationalität. Vor der Auswahl eines Ventils müssen folgende Ausgangsbedingungen gegeben sein:

1.Physikalische Eigenschaften

(1) Materieller Zustand A. Bei gasförmigen Materialien umfasst der Zustand relevante physikalische Eigenschaftsdaten, ob es sich um ein reines Gas oder eine Mischung handelt, ob Tröpfchen oder feste Partikel vorhanden sind und ob es Bestandteile enthält, die zur Kondensation neigen. B. Bei flüssigen Materialien umfasst der Zustand relevante physikalische Eigenschaftsdaten, ob es sich um eine reine Komponente oder eine Mischung handelt, das Vorhandensein flüchtiger Komponenten oder gelöster Gase (die bei Druckreduzierung einen Zweiphasenstrom bilden können), das Vorhandensein fester Partikel, und die Viskosität, der Gefrierpunkt oder der Fließpunkt der Flüssigkeit.

(2) Andere Eigenschaften: Dazu gehören Korrosivität, Toxizität, Löslichkeit in Ventilstrukturmaterialien, Entflammbarkeit, Explosivität und andere damit verbundene Eigenschaften. Diese Eigenschaften können sich nicht nur auf die Materialauswahl auswirken, sondern können auch besondere strukturelle Anforderungen stellen oder höhere Rohrleitungsqualitäten erforderlich machen.

2. Arbeitsbedingungen im Betriebszustand

(1) Arbeitsbedingungen im Normalbetrieb A. Berücksichtigen Sie die Temperatur und den Druck unter normalen Arbeitsbedingungen und berücksichtigen Sie auch die Bedingungen beim Starten, Herunterfahren oder bei der Regeneration. Beispielsweise sollte das Pumpenauslassventil den maximalen Abschaltdruck der Pumpe berücksichtigen. B. Wenn die Regenerationstemperatur des Systems deutlich über der Normaltemperatur liegt, der Druck jedoch verringert ist, berücksichtigen Sie die kombinierten Auswirkungen von Temperatur und Druck für solche Systeme. C. Kontinuität des Betriebs: Die Häufigkeit des Öffnens und Schließens des Ventils beeinflusst auch die Anforderungen an die Verschleißfestigkeit. Erwägen Sie bei Systemen mit häufigem Schalten den Einbau von Doppelventilen.

(2) Zulässiger Druckabfall im System A. Wenn das System einen geringen Druckabfall oder einen größeren Druckabfall zulässt, ohne dass eine Durchflussanpassung erforderlich ist, wählen Sie einen Ventiltyp mit geringem Druckabfall, z. B. Absperrschieber oder Durchgangskugelhähne. B. Wenn eine Durchflussanpassung erforderlich ist, wählen Sie einen Ventiltyp mit guter Regelleistung und einem bestimmten Druckabfall (das Verhältnis des Druckabfalls zum Gesamtdruckabfall der Rohrleitung und die Empfindlichkeit der Regelung hängen zusammen).

(3) Umgebungsbedingungen für das Ventil In kalten Außenumgebungen, insbesondere bei chemischen Materialien, sollten die Ventilkörpermaterialien im Allgemeinen nicht aus Gusseisen, sondern aus Stahlguss (oder Edelstahl) bestehen.

3. Ventilfunktionen

(1) Abgeschnitten: Fast alle Ventile verfügen über eine Absperrfunktion. Für eine einfache Absperrung ohne Durchflussanpassung können Absperrschieber und Kugelhähne verwendet werden. Für eine schnelle Abschaltung sind Kükenhähne, Kugelhähne und Absperrklappen besser geeignet. Kugelventile können sowohl den Durchfluss regulieren als auch eine Absperrung ermöglichen. Absperrklappen eignen sich auch zur Regulierung großer Durchflussmengen.

(2) Fließrichtung ändern: Zweiwege- (L-förmiger Durchgang) oder Dreiwege-Kugelhähne (T-förmiger Durchgang) oder Kükenhähne können die Durchflussrichtung schnell ändern. Da ein Ventil die Funktionen von zwei oder mehr Durchgangsventilen übernehmen kann, vereinfacht dies die Bedienung, sorgt für präzises Schalten und reduziert den Platzbedarf.

(3) Regulierung und Kontrolle: Durchgangsventile und Kolbenventile können allgemeine Durchflussanpassungsanforderungen erfüllen, während Nadelventile für Feineinstellungen verwendet werden. Für eine stabile Regelung über einen großen Durchflussbereich (Druck, Durchfluss) ist ein Drosselventil besser geeignet.

(4) Rückflussverhinderung: Um einen Materialrückfluss zu verhindern, sollte ein Rückschlagventil verwendet werden.

(5) Zusätzliche Funktionen: Für unterschiedliche Produktionsprozesse können Ventile mit Zusatzfunktionen ausgewählt werden, beispielsweise solche mit Mänteln, Entleerungsanschlüssen und Bypässen oder Ventile mit Abblasanschlüssen zur Verhinderung der Ablagerung von Feststoffpartikeln.

4. Betätigung von Schaltventilen: Die meisten lokal betätigten Ventile verwenden Handräder. Für Ventile mit bestimmten Betriebsanforderungen, beispielsweise solche, die bestimmte Kräfte oder Einstellungen erfordern, können alternative Betätigungsmethoden eingesetzt werden.

Für entfernt liegende Ventile können Kettenräder oder verlängerte Stangen verwendet werden. Einige Ventile mit großem Durchmesser verfügen aufgrund des für den Betrieb erforderlichen hohen Drehmoments über integrierte Motoren. In explosionsgefährdeten Umgebungen sollten entsprechende explosionsgeschützte Motoren eingesetzt werden.

Ferngesteuerte Ventile: Die Betätigungsarten für ferngesteuerte Ventile umfassen pneumatisch, hydraulisch und elektrisch. Unter den elektrischen Stellantrieben gibt es Magnetventile und motorbetriebene Ventile. Die Auswahl sollte sich an den Anforderungen und den verfügbaren Energiequellen orientieren.

Eigenschaften und Anwendungen verschiedener Ventiltypen

1. Absperrschieber

(1) Wenn Flüssigkeit durch einen Absperrschieber fließt, ändert sie ihre Richtung nicht. Im vollständig geöffneten Zustand weist der Absperrschieber einen der niedrigsten Widerstandskoeffizienten aller Ventiltypen auf und verfügt über ein breites Spektrum an anwendbaren Durchmessern, Drücken und Temperaturen. Im Vergleich zu einem Durchgangsventil gleichen Durchmessers ist seine Baugröße kleiner, was es zum am häufigsten verwendeten Typ in chemischen Produktionsanlagen macht. (2) Absperrschieber haben zwei Arten von Griffen: steigende Spindel und nicht steigende Spindel. Der Absperrschieber mit steigender Spindel ist besonders nützlich für den Wechsel zwischen zwei oder mehr identischen Geräten, da die steigende Spindel deutlich den offenen oder geschlossenen Status des Ventils anzeigt. (3) Wenn der Absperrschieber teilweise geöffnet ist, ist der Ventilkern anfällig für Vibrationen Daher sind Absperrschieber nur für vollständig geöffnete oder vollständig geschlossene Situationen geeignet und eignen sich nicht für Anwendungen, die eine Durchflussregulierung erfordern. (4) Absperrschieber sind im Inneren des Ventilkörpers nicht für Flüssigkeiten geeignet, die feste Partikel enthalten Für solche Situationen wurden Ventile mit Abblasöffnungen entwickelt.

2. Kugelventil

(1) Kugelventile werden häufig in chemischen Prozessen eingesetzt. Sie bieten eine zuverlässige Dichtleistung und eignen sich zur Durchflussregulierung. Sie werden üblicherweise an Pumpenauslässen, Durchflussmessern vor Steuerventilen und an anderen Stellen installiert, an denen eine Durchflussanpassung erforderlich ist. (2) Wenn die Flüssigkeit durch den Ventilkern ihre Richtung ändert, kommt es zu einem erheblichen Druckabfall und es können sich Feststoffpartikel auf dem Ventilsitz ansammeln, was sie für Suspensionen ungeeignet macht. (3) Kugelventile sind im Vergleich zu Absperrschiebern gleichen Durchmessers größer, wodurch ihr maximaler Durchmesser begrenzt ist (typischerweise DN 150–200). (4) Y-Typ- und Eckventile weisen im Vergleich zu Standard-Durchgangsventilen geringere Druckverluste auf, und Eckventile bieten auch Funktionen zur Richtungsänderung. (5) Nadelventile sind Kugelventile mit konischem Kern, die sich zur Feineinstellung des Durchflusses oder als Probenahmeventile eignen.

3. Stopfen, Kolben und Kugelhähne

(1) Diese drei Ventiltypen haben ähnliche Funktionen und können schnell geöffnet oder geschlossen werden. Der Ventilkern verfügt über Queröffnungen, die einen direkten Durchfluss der Flüssigkeit mit minimalem Druckabfall ermöglichen, wodurch sie für Suspensionen oder viskose Flüssigkeiten geeignet sind. Der Ventilkern kann mit „T“- oder „L“-förmigen Durchgängen hergestellt werden, um Drei- oder Vierwegeventile zu schaffen. Sie haben eine regelmäßige Form und können zu Isolationszwecken problemlos zu Mantelventilen verarbeitet werden. Diese Typen können auch bequem in pneumatische oder elektrische Ventile zur Fernsteuerung umgewandelt werden. (2) Der Hauptunterschied besteht darin, dass Kolben- und Kugelhähne im Allgemeinen etwas höhere Arbeitsdrücke haben.

4. Absperrklappe

Absperrklappen bieten eine gewisse Funktionalität zur Durchflussregulierung und eignen sich besonders für große Durchflussanpassungen. Ihre Einsatztemperatur wird durch das Dichtungsmaterial begrenzt.

5. Rückschlagventil

(1) Rückschlagventile werden verwendet, um den Rückfluss von Flüssigkeiten zu verhindern. Sie werden typischerweise verwendet, um Verunreinigungen, Temperaturanstiege oder mechanische Schäden durch Rückströmung zu vermeiden. (2) Zu den gängigen Typen gehören Rückschlagventile, Rückschlagventile und Kugelrückschlagventile. Rückschlagklappen haben größere Durchmesser als die beiden anderen Typen und können an horizontalen oder vertikalen Rohren (mit Aufwärtsströmung in vertikalen Rohren) installiert werden. Hub- und Kugelrückschlagventile haben kleinere Durchmesser und können nur an horizontalen Rohrleitungen installiert werden. (3) Rückschlagventile verhindern nur wirksam einen plötzlichen Rückfluss und weisen möglicherweise eine weniger wirksame Abdichtung auf. Für Materialien, die unbedingt eine Vermischung erfordern, sollten zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden. (4) Wenn sich der Einlass der Kreiselpumpe im Saugzustand befindet, dient ein am Ende des Einlassrohrs installiertes Bodenventil auch als Rückschlagventil, um die Flüssigkeit im Inneren der Pumpe zu halten. Bei geöffnetem Behälter kann das Bodenventil mit einem Filtersieb ausgestattet werden.

6. Membran- und Rohrklemmenventile

Diese Ventile sorgen dafür, dass die Flüssigkeit nur mit der Membran oder dem Schlauch in Kontakt kommt, ohne andere Teile des Ventilkörpers zu berühren. Sie eignen sich besonders für korrosive Flüssigkeiten, viskose Flüssigkeiten oder Suspensionen. Ihre Verwendung ist jedoch durch das Material der Membran oder des Schlauchs begrenzt.

Ventilplatzierung an Grenzen

An den Grenzen von Prozess- und Versorgungsmaterialleitungen innerhalb einer Anlage (normalerweise auf der Innenseite der Anlagengrenze) sollten Absperrventile installiert werden, mit folgenden Ausnahmen:

(1) Abgassysteme. (2) Entlüftungsrohre für Notablasstanks, die außerhalb der Grenze liegen. Müssen in diesen Fällen Ventile eingebaut werden, sollten diese zusätzlich mit Blei (C.S.O) abgedichtet werden. (3) Rohrleitungen, die keine Kreuzkontaminationen oder Unfälle verursachen. (4) Rohrleitungen, bei denen keine Messung erforderlich ist.

Die Platzierung von Ventilen an Grenzen wird in Abbildung 1.2 auf verschiedene Weise dargestellt. Darunter:

(1) Eignet sich zum allgemeinen Materialabschneiden. (2) (4) (5) Sollte verwendet werden, wenn die Verhinderung interner Leckagen von Ventilen aufgrund potenzieller Sicherheitsrisiken wie Explosionen oder Brände oder zur Vermeidung kritischer Produktqualitätsprobleme von entscheidender Bedeutung ist. Die Ventile sind mit Jalousien versehen, um sicherzustellen, dass keine Lecks entstehen. (3) und (5) Sind für Fälle geeignet, in denen nach der Materialzufuhr eine Spülung vor- oder nachgeschaltet erforderlich ist. Ventil „a“ kann zum Spülen, Entleeren und zur Leckprüfung verwendet werden, und Messgeräte können zwischen zwei in Reihe geschalteten Ventilen installiert werden. (5) Eignet sich für Standorte, an denen erhebliche Druckschwankungen auftreten können, da ein Rückschlagventil für eine sofortige Abschaltung sorgen kann.

Platzierung von Wurzelklappen

Wenn ein Medium an mehrere Verbraucher geliefert werden muss, sollte zusätzlich zum Absperrventil in der Nähe des Geräts ein Wurzelventil in der Nähe des Hauptrohrs installiert werden. Dieses Wurzelventil erleichtert die Wartung, Energieeinsparung und Frostschutz. Es wird häufig in Nutzstoffsystemen (z. B. Dampf, Druckluft, Stickstoff usw.) verwendet. Die gleiche Einrichtung ist erforderlich, wenn ein Prozessmaterial (z. B. Lösungsmittel) an mehrere Benutzer geliefert wird. Das in Abbildung 1.3 dargestellte Ventil ist ein Beispiel für ein Wurzelventil.

In Druckleitungen sollten Wurzelventile so nah wie möglich an der Hauptleitung platziert werden, wenn Energieeinsparungen und Frostschutz erforderlich sind. Alle Versorgungsstoff-Abzweigleitungen in Chemieanlagen sollten über Wurzelventile verfügen, um Anlagen- oder anlagenweite Abschaltungen aufgrund von Ausfällen einzelner Ventile zu vermeiden. Bei Dampf- und Freiwasserleitungen, auch wenn diese nur ein einzelnes Gerät oder Ausrüstungsteil versorgen, sollte ein Wurzelventil hinzugefügt werden, wenn das Abzweigrohr eine bestimmte Länge überschreitet, um tote Zonen zu reduzieren, den Energieverbrauch zu senken und ein Einfrieren zu verhindern.

Für mehr als ein Standby-Dampfverbrauchsgerät sollte der Bedarf an separaten Abzweigrohr-Wurzelventilen auf der Grundlage ihrer Bedeutung für die Produktion ermittelt werden. Die Wurzelventile für Versorgungsmaterial-Abzweigrohre sollten vom Pipeline-Engineering-Team entworfen werden, und das Prozess-Engineering-Team sollte die Eignung der Abzweigungen überprüfen. Wurzelventile sollten im P&ID des Versorgungsmaterials (Verteilungsdiagramm) angegeben werden.