Principes d'installation et de sélection des vannes dans les usines chimiques

Principes d'installation et de sélection des vannes dans les usines chimiques

Cette réglementation s'applique aux systèmes de procédés chimiques. Les vannes mentionnées n'incluent pas les soupapes de sécurité, les purgeurs de vapeur, les vannes d'échantillonnage ou les réducteurs de pression, mais incluent l'installation de limiteurs de débit, de brides aveugles et d'autres composants de tuyauterie ayant des fonctions similaires à celles des vannes, collectivement appelés vannes d'arrêt..La fonction des vannes d'arrêt est d'isoler les fluides ou de modifier leur sens d'écoulement, et leur installation doit être basée sur les exigences de production (y compris le fonctionnement normal, le démarrage et l'arrêt, ainsi que les conditions spéciales), de maintenance et de sécurité, tout en en considérant également la faisabilité économique.

Réglage des vannes et sélection de la catégorie appropriée (pas du modèle). La sélection des vannes est une tâche importante pour les professionnels des systèmes de procédés lors de la préparation des diagrammes P&ID. Le contenu décrit dans ce règlement prend en compte les exigences générales de production et de sécurité. Lorsque les professionnels du système se réfèrent à cette réglementation pour la conception technique, ils doivent prendre des décisions basées sur les conditions spécifiques du projet, les conditions météorologiques locales, la coopération entre les usines, les exigences opérationnelles de l'installation, les caractéristiques des fluides, les exigences particulières des utilisateurs et les considérations économiques.

Sélection des catégories de vannes dans la conception technique

Facteurs à considérer lors de la sélection

La sélection des vannes est basée sur un équilibre complet et une comparaison de la rationalité opérationnelle, de sécurité et économique, résultant de l'expérience. Les conditions d'origine suivantes doivent être remplies avant de sélectionner une vanne :

1.Propriétés physiques

(1) État du matériau un. Pour les matériaux gazeux, l'état comprend des données pertinentes sur les propriétés physiques, s'il s'agit d'un gaz pur ou d'un mélange, la présence de gouttelettes ou de particules solides et s'il contient des composants sujets à la condensation. b. Pour les matériaux liquides, l'état comprend les données pertinentes sur les propriétés physiques, qu'il s'agisse d'un composant pur ou d'un mélange, la présence de composants volatils ou de gaz dissous (qui peuvent former un écoulement diphasique lors d'une réduction de pression), la présence de particules solides, et la viscosité, le point de congélation ou le point d'écoulement du liquide.

(2) Autres propriétés: Cela inclut la corrosivité, la toxicité, la solubilité dans les matériaux structurels des vannes, l'inflammabilité, l'explosivité et d'autres caractéristiques connexes. Ces propriétés peuvent affecter non seulement le choix des matériaux, mais peuvent également imposer des exigences structurelles particulières ou nécessiter des qualités de pipeline plus élevées.

2.Conditions de travail en état de fonctionnement

(1) Conditions de travail en fonctionnement normal un. Tenez compte de la température et de la pression dans des conditions de travail normales, ainsi que des conditions de démarrage, d'arrêt ou de régénération. Par exemple, la vanne de refoulement de la pompe doit tenir compte de la pression d'arrêt maximale de la pompe. b. Si la température de régénération du système est nettement supérieure à la température normale mais que la pression est réduite, tenez compte des effets combinés de la température et de la pression pour de tels systèmes. c. Continuité de fonctionnement : La fréquence d’ouverture et de fermeture des vannes affecte également les exigences de résistance à l’usure. Pour les systèmes à commutation fréquente, envisagez d'installer des vannes doubles.

(2) Chute de pression autorisée dans le système un. Si le système permet une faible chute de pression ou permet une chute de pression plus importante sans nécessiter de réglage du débit, choisissez un type de vanne avec une faible chute de pression, comme des vannes à vanne ou des vannes à bille directe. b. Si un réglage du débit est nécessaire, sélectionnez un type de vanne offrant de bonnes performances de régulation et une certaine chute de pression (la proportion de chute de pression par rapport à la chute de pression totale du pipeline et la sensibilité de la régulation sont liées).

(3) Conditions environnementales pour la vanne Dans les environnements extérieurs froids, en particulier pour les matériaux chimiques, les matériaux du corps de vanne ne doivent généralement pas être en fonte mais en acier moulé (ou en acier inoxydable).

3. Fonctions de vanne

(1) Couper: Presque toutes les vannes ont une fonction de coupure. Pour une coupure simple sans réglage du débit, des vannes à vanne et des vannes à bille peuvent être utilisées. Pour une coupure rapide, les vannes à boisseau sphérique, les vannes à bille et les vannes papillon sont plus adaptées. Les vannes à soupape peuvent à la fois ajuster le débit et fournir une coupure. Les vannes papillon conviennent également pour réguler des débits importants.

(2) Changer la direction du flux: Les vannes à boisseau sphérique ou les vannes à boisseau sphérique à deux voies (passage en forme de L) ou à trois voies (passage en forme de T) peuvent modifier rapidement le sens de l'écoulement. Étant donné qu'une vanne peut remplir les fonctions de deux ou plusieurs vannes de passage direct, cela simplifie le fonctionnement, garantit une commutation précise et réduit l'encombrement.

(3) Régulation et contrôle: Les vannes à soupape et les vannes à piston peuvent répondre aux besoins généraux de réglage du débit, tandis que les vannes à pointeau sont utilisées pour des réglages fins. Pour une régulation stable sur une large plage de débit (pression, débit), un papillon des gaz est plus approprié.

(4) Prévention du reflux: Pour éviter le reflux des matériaux, un clapet anti-retour doit être utilisé.

(5) Fonctions supplémentaires: Pour différents processus de production, des vannes dotées de fonctions supplémentaires peuvent être sélectionnées, telles que celles dotées de chemises, d'orifices de vidange et de dérivation, ou des vannes dotées d'orifices de soufflage pour empêcher le dépôt de particules solides.

4.Actionnement des vannes de commutation : La plupart des vannes exploitées localement utilisent des volants. Pour les vannes présentant certaines exigences opérationnelles, telles que celles nécessitant des forces ou des réglages spécifiques, des méthodes d'actionnement alternatives peuvent être utilisées.

Pour les vannes situées à distance, des plateaux ou des tiges allongées peuvent être utilisés. Certaines vannes de grand diamètre sont équipées de moteurs intégrés dans leur conception en raison du couple élevé requis pour leur fonctionnement. Dans les environnements explosifs, des moteurs antidéflagrants correspondants doivent être utilisés.

Vannes télécommandées : Les types d'actionnement des vannes télécommandées sont pneumatiques, hydrauliques et électriques. Parmi les actionneurs électriques, il existe des électrovannes et des électrovannes. Le choix doit être basé sur les besoins et les sources d'énergie disponibles.

Caractéristiques et applications de différents types de vannes

1. Vanne à vanne

(1) Lorsque le fluide s'écoule à travers un robinet-vanne, il ne change pas de direction. Lorsqu'elle est complètement ouverte, la vanne à vanne présente l'un des coefficients de résistance les plus bas parmi tous les types de vannes et dispose d'une large gamme de diamètres, de pressions et de températures applicables. Comparée à un robinet à soupape du même diamètre, sa taille d'installation est plus petite, ce qui en fait le type le plus couramment utilisé dans les installations de production chimique. (2) Les robinets-vannes ont deux types de poignées : à tige montante et à tige non montante. Le robinet-vanne à tige montante est particulièrement utile pour alterner entre deux ou plusieurs dispositifs identiques, car la tige montante indique clairement l'état ouvert ou fermé de la vanne. (3) Lorsque le robinet-vanne est partiellement ouvert, le noyau de la vanne est sujet aux vibrations. , les robinets-vannes ne conviennent donc qu'aux situations complètement ouvertes ou complètement fermées et ne conviennent pas aux applications nécessitant un réglage du débit. (4) Les robinets-vannes ont des rainures à l'intérieur du corps de la vanne, ils ne conviennent donc pas aux fluides contenant des particules solides. des vannes avec orifices de soufflage ont été développées pour gérer de telles situations.

2. Vanne à soupape

(1) Les vannes à soupape sont largement utilisées dans les procédés chimiques. Ils offrent des performances d'étanchéité fiables et conviennent à la régulation du débit. Ils sont généralement installés aux sorties de pompes, aux débitmètres en amont des vannes de régulation et à d'autres endroits où un réglage du débit est nécessaire. (2) Lorsque le fluide change de direction à travers le noyau de la valve, il se produit une chute de pression importante et des particules solides peuvent s'accumuler sur le siège de la valve, les rendant impropres aux suspensions. (3) Les vannes à soupape sont plus grandes que les vannes à vanne de même diamètre, limitant leur diamètre maximum (généralement DN 150-200). (4) Les vannes à soupape de type Y et à angle ont des chutes de pression plus faibles que les vannes à passage direct standard, et les vannes à angle offrent également une fonctionnalité de changement de direction. (5) Les vannes à pointeau sont un type de vanne à soupape avec un noyau conique, adaptées aux réglages fins du débit ou comme vannes d'échantillonnage.

3. Bouchon, piston et Vannes à bille

(1) Ces trois types de vannes ont des fonctions similaires et peuvent être ouvertes ou fermées rapidement. Le noyau de la valve comporte des ouvertures transversales, permettant au liquide de s'écouler directement avec une chute de pression minimale, ce qui les rend adaptées aux suspensions ou aux liquides visqueux. Le noyau de la vanne peut être réalisé avec des passages en forme de « T » ou de « L » pour créer des vannes à trois ou quatre voies. Ils ont une forme régulière et peuvent être facilement transformés en vannes à chemise à des fins d'isolation. Ces types peuvent également être facilement transformés en vannes pneumatiques ou électriques pour une commande à distance. (2) La principale différence réside dans le fait que les robinets à piston et à bille ont généralement des pressions de service légèrement plus élevées.

4. Vanne papillon

Les vannes papillon offrent certaines fonctionnalités de régulation du débit et sont particulièrement adaptées aux réglages de débit importants. Leur température d'utilisation est limitée par le matériau d'étanchéité.

5. Clapet anti-retour

(1) Des clapets anti-retour sont utilisés pour empêcher le reflux des fluides. Ils sont généralement utilisés pour éviter la contamination, l’augmentation de la température ou les dommages mécaniques dus au flux inversé. (2) Les types courants incluent les clapets anti-retour à battant, les clapets anti-retour à levage et les clapets anti-retour à bille. Les clapets anti-retour à battant ont des diamètres plus grands que les deux autres types et peuvent être installés sur des canalisations horizontales ou verticales (avec débit ascendant dans les canalisations verticales). Les clapets anti-retour à levage et à bille ont des diamètres plus petits et ne peuvent être installés que sur des canalisations horizontales. (3) Les clapets anti-retour ne sont efficaces que pour empêcher un reflux soudain et peuvent avoir une étanchéité moins efficace. Pour les matériaux qui nécessitent strictement un non-mélange, des mesures supplémentaires doivent être prises. (4) Lorsque l'entrée de la pompe centrifuge est en état d'aspiration, une vanne inférieure installée à l'extrémité du tuyau d'entrée sert également de clapet anti-retour pour maintenir le liquide à l'intérieur de la pompe. Lorsque le récipient est ouvert, la vanne de fond peut être équipée d'un tamis filtrant.

6. Vannes à membrane et à collier de serrage

Ces vannes garantissent que le fluide entre uniquement en contact avec la membrane ou le tuyau, sans toucher d'autres parties du corps de la vanne. Ils sont particulièrement adaptés aux fluides corrosifs, aux liquides visqueux ou aux suspensions. Cependant, leur utilisation est limitée par le matériau du diaphragme ou du tuyau.

Placement des valves aux limites

Aux limites des canalisations de matériaux de traitement et de services publics au sein d'une usine (généralement à l'intérieur des limites de l'usine), des vannes d'arrêt doivent être installées, avec les exceptions suivantes :

(1) Systèmes d'échappement. (2) Tuyaux d'aération des réservoirs de vidange d'urgence situés à l'extérieur de la limite. Si des vannes doivent être installées dans ces cas, elles doivent également être scellées avec du plomb (C.S.O). (3) Pipelines qui ne provoquent pas de contamination croisée ou d’accidents. (4) Pipelines pour lesquels des mesures ne sont pas requises.

Le placement des valves aux limites est illustré de différentes manières dans la figure 1.2. Parmi eux :

(1) Convient à la découpe générale des matériaux. (2) (4) (5) Doit être utilisé lorsqu'il est crucial d'éviter les fuites internes des vannes en raison de risques potentiels pour la sécurité comme des explosions ou des incendies, ou pour éviter des problèmes critiques de qualité du produit. Des stores sont ajoutés aux vannes pour garantir l’absence de fuite. (3) et (5) conviennent aux cas où une purge en amont ou en aval est nécessaire après l'alimentation en matériau. La vanne « a » peut être utilisée pour la purge, la vidange et l'inspection des fuites, et des instruments de mesure peuvent être installés entre deux vannes en série. (5) Convient aux endroits où les fluctuations de pression peuvent être importantes, car un clapet anti-retour peut fournir une coupure instantanée.

Placement des valves radiculaires

Lorsqu'un fluide doit être livré à plusieurs utilisateurs, une vanne de racine doit être installée à proximité du tuyau principal en plus de la vanne d'arrêt à proximité de l'équipement. Cette valve radiculaire facilite l'entretien, les économies d'énergie et la prévention du gel. Il est couramment utilisé dans les systèmes de matériaux utilitaires (par exemple, vapeur, air comprimé, azote, etc.). La même configuration est requise lorsqu'un matériau de traitement (par exemple, un solvant) est fourni à plusieurs utilisateurs. La valve illustrée à la figure 1.3 est un exemple de valve radiculaire.

Dans les conduites sous pression, les vannes de fond doivent être placées aussi près que possible de la conduite principale lorsque des économies d'énergie et une protection contre le gel sont nécessaires. Tous les pipelines de dérivation de matériaux utilitaires dans les installations chimiques doivent être équipés de vannes de racine pour éviter les arrêts de l'usine ou de l'ensemble de l'usine en raison de défaillances de vannes individuelles. Pour les conduites de vapeur et d'eau aérienne, même si elles n'alimentent qu'un seul appareil ou équipement, une vanne de racine doit être ajoutée si le tuyau de dérivation dépasse une certaine longueur afin de réduire les zones mortes, de réduire la consommation d'énergie et d'éviter le gel.

Pour plus d'un appareil utilisant de la vapeur de secours, la nécessité de vannes de dérivation séparées doit être déterminée en fonction de leur importance dans la production. Les vannes de racine pour les tuyaux de dérivation de matériaux utilitaires doivent être conçues par l'équipe d'ingénierie des pipelines, et l'équipe d'ingénierie des procédés doit vérifier la pertinence des dérivations. Les valves de racine doivent être indiquées sur le P&ID du matériel utilitaire (schéma de distribution).