泵用止回閥的選型與配管設計

作者：泵來源：閥發布時間：2021-04-13

止回閥（CheckValve）是一種依靠流體介質自重或外部動力開啟、關閉啟閉件（閥瓣）的自動閥門，也稱單向閥，廣泛應用于石油化工泵管道系統中，可阻止介質逆流，防止泵及驅動電機反轉，控制容器內介質泄放等。正確合理選型和配管安裝直接關系著設備及管道系統的安全平穩運行。本文依托油田地面工程項目實際，詳細介紹了常用止回閥選型原則、安裝要求，并結合部分配管安裝的實例，為廣大工程設計人員提供一定參考。

一、常用止回閥的選擇
在油田地面工程中，常用的止回閥包括升降式、旋啟式、蝶式、隔膜式等類型，不同類型的止回閥閥瓣結構和啟閉方式不同，因此適用工況也不同。通常，工程設計初期，工藝專業設計人員根據特定工況下止回閥對小沖擊壓力或無撞擊關閉時所需要的關閉速度及其速度特性進行定性評估來選擇止回閥的類型。這種方法雖不十分精確，但一般適用于大多數場合。
在此基礎上，止回閥的選擇主要遵循以下原則。
（1）止回閥的公稱壓力必須與實際工程中所需生產壓力相匹配；
（2）止回閥不易被所屬管道系統的流體介質所腐蝕；
（3）止回閥啟閉件全開時的摩阻損失等必須滿足工藝設計的要求，正常生產時保證啟閉件處于全開狀態；
（4）止回閥可能產生的水錘沖擊力不可超過設備或管道系統的閾強度；
（5）止回閥組件的抗撓強度和疲勞強度應滿足生產運行要求；
（6）在滿足設計生產的基礎上，選擇的止回閥應力求經濟、體積小、重量輕，宜于運輸和維檢；
（7）不同結構止回閥的適用管道尺寸和壓力工況不同，對止回閥的選擇有一定的借鑒意義，如表1所示。
在以上閥門選型要求的基礎上，前人已總結出一些針對特殊工況適用性極強的新型止回閥。設計人員可結合工程實際，選型時充分考慮新型閥門優勢。如目前在海外油氣田地面工程項目中應用較多的高效無聲止回閥，閥瓣質量輕、動作靈敏、開啟行程極短（快開啟時間僅0.15s）、結構長度短，尤其適用于長輸管線，可安裝在管道任何位置，關閉時無沖擊、無噪聲。
此外，某些特定工況下閥門關閉時要求水錘沖擊力較小或無水錘沖擊，建議選用緩閉旋啟式止回閥和緩閉蝶式止回閥。但為節省投資，在水泵揚程高、壓力管段短，且設置了氣壓式調壓室的供輸水管路中，無需使用緩閉式止回閥，普通止回閥即可保證工程的安全性。相反，在水泵揚程高、壓力管段長且未設置氣壓式調解室的場合，目前多采用液控緩閉式止回閥。在水泵揚程低的長輸管線中，介質倒流速度慢，不宜采用緩閉式止回閥，應選擇電動型止回閥起到慢關效果。
作為配管專業設計人員，在工藝專業優選閥門類型的基礎上，根據工藝管道及儀表流程圖（P&ID）合理安裝止回閥。安裝特定類型的止回閥時，需充分考慮其尺寸參數和安裝條件。在海外油田地面工程項目中，止回閥參數主要參考API、ASME、BS等國際通用規范，如API6D、API594、API602、ASMEB16.34、BS1868、BS1873、ISO15761、MSSSP-42、MSSSP-80等；在國內油田地面工程項目中主要依照GB/T12233、GB/T12235、GB/T12236、GB/T13932、JB/T8937等標準。

二、常用止回閥的安裝
止回閥應安裝在操作人員易接近、便于維修的地方，止回閥的內部結構決定了其獨特的安裝特點。
（1）必須嚴格按照閥門箭頭標示方向安裝，不可反向；
（2）直通式升降止回閥常安裝于水平管道，而立式升降止回閥可安裝在介質自下而上流動的垂直管道上；
（3）升降式底閥主要安裝在不能自吸或無真空泵抽氣引水的水泵吸水管尾端立管。底閥需沒入水中，防止進入吸水管中的水或啟動前預先灌入水泵和吸水管中的水倒流，保證水泵正常開啟。內含過濾網，可阻止雜質進入吸水管，避免水泵及有關設備受到損壞；
（4）旋啟式止回閥宜于安裝在水平管道；安裝于垂直管道時，介質必須為自下而上，同時也可安裝于傾斜管道；
（5）對夾式止回閥安裝位置較為靈活，體積小，便于管道布置，常安裝于100mm≤DN≤400mm的管道系統，用來代替升降式和旋啟式止回閥；
（6）蝶式止回閥結構簡單，只能安裝在水平管道上；為降低泵出口切斷閥的安裝高度，可考慮優先使用此種類型；
（7）緩閉止回閥多水平安裝，若置于井內，應留有檢修空間；不應置于0℃以下的環境；
（8）隔膜式止回閥一般安裝在兩片法蘭之間，或者加緊在管接頭之間；對工況要求較為嚴苛，如褶皺環狀橡膠隔膜止回閥較適用于介質流變化范圍很大的場合，但工況僅限于1MPa、70℃以內；
（9）止回閥應安裝在遠離脈動源的地方，盡量保證前后管道不出現大的擾動。部分止回閥前后有直管段長度的要求，配管時可選擇合適支吊架來提高管道穩定性，保證止回閥的正常工作，延長其使用壽命。
止回閥是油田地面工程管道系統中常用的閥門類型之一，選型和配管安裝要綜合考慮閥門特性、生產工況、工程需求、設備總圖布置及管線路由走向等，需要設計團隊中工藝專業與配管專業等協同合作，以保證管道系統安裝設計的合理性與可靠性，從而保障油田地面工程安全投產與平穩運行。

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