天然气调压装置关键阀门设计选型与应用技术

本书基于天然气调压装置对阀门的控制要求和使用要求，结合流体的压力、流量和温度等参数，给出了天然气调压装置关键阀门的正确设计和选用方法。本书全面阐述了天然气调压装置关键阀门的结构、材料、设计计算、试验与检验，并介绍了天然气调压装置关键阀门的选型与应用。 本书全面采用了国内外现行相关设计标准和数据，可供天然气运输和阀门设计、制造、安装、使用与维修人员使用，也可为大专院校相关专业师生提供参考。

陆培文，原北京阀门研究所所长、总工程师。长期从事阀门的研究、开发、设计、生产、标准制定等工作。主编过《实用阀门设计手册》（机工社）、《阀门制造工艺入门与精通》（机工社）、《国内外阀门新结构》（标准出版社）等。

前言 第1章天然气调压装置关键阀门综述1 1.1现代工业对天然气调压装置关键阀门的要求1 1.2天然气调压装置关键阀门的历史和现状4 1.2.1天然气调压装置关键阀门的发展历史4 1.2.2我国天然气调压装置关键阀门的现状5 1.3天然气调压装置关键阀门的发展趋势6 1.3.1天然气调压装置关键阀门应用中存在的问题6 1.3.2天然气调压装置关键阀门的发展方向7 第2章天然气调压装置关键阀门的结构12 2.1安全切断阀12 2.1.1工作原理12 2.1.2安全切断阀的结构13 2.2监控调压阀（自力式调节阀）19 2.2.1工作原理19 2.2.2监控调压阀（自力式调节阀）的结构20 2.3工作调压阀（轴流式调节阀）24 2.3.1工作调压阀（轴流式调节阀）技术特点24 2.3.2工作调压阀（轴流式调节阀）的结构25 第3章天然气调压装置关键阀门的材料27 3.1选择原则27 3.2壳体材料28 3.2.1安全切断阀28 3.2.2监控调压阀（自力式调节阀）32 3.2.3工作调压阀（轴流式调节阀）40 3.3内件材料40 3.3.1密封面材料（阀门启闭件密封面）40 3.3.2阀杆和推杆的材料45 3.3.3焊接材料46 3.4紧固件材料51 3.4.1紧固件的选用原则51 3.4.2常用紧固件材料51 3.4.3关于天然气调压装置关键阀门中法兰紧固件选材的说明56 3.4.4ASTM A193/A193M—2023《高温和高压设备用合金钢和不锈钢螺栓材料》简介56 3.4.5ASTM A194/A194M—2023《高温和高压设备用碳素钢与合金钢螺母》简介58 3.4.6ASTM A320/A320M—2022a《低温用合金钢、不锈钢螺栓材料》简介61 3.5弹簧材料63 3.5.1牌号及化学成分63 3.5.2力学性能64 3.6膜片材料64 3.6.1橡胶材料物理机械性能64 3.6.2调压阀橡胶件的使用寿命65 3.7垫片65 3.7.1非金属垫片66 3.7.2半金属垫片66 3.7.3金属垫片71 3.8填料、O形圈、平衡密封圈73 3.8.1填料73 3.8.2O形圈76 3.8.3平衡密封圈78 第4章天然气调压装置关键阀门设计计算80 4.1安全切断阀设计计算80 4.1.1翻板式安全切断阀的设计计算80 4.1.2轴流式安全切断阀的设计计算131 4.2监控调压阀（自力式调节阀）的设计计算140 4.2.1阀体最小壁厚计算140 4.2.2套筒式阀瓣厚度计算142 4.2.3主膜片厚度计算142 4.2.4阀座密封比压计算143 4.2.5主阀压缩弹簧计算145 4.2.6前阀体和中阀体连接螺钉有效面积计算145 4.2.7中阀体和后阀体连接螺钉有效面积计算146 4.2.8指挥器（导阀）固定座壳体厚度计算146 4.2.9指挥器（导阀）膜片计算147 4.2.10指挥器（导阀）连接螺钉有效面积计算147 4.2.11控制指挥器（导阀）调节弹簧计算147 4.2.12前置指挥器（导阀）调节弹簧计算147 4.2.13监控调压阀阀体中法兰的计算147 4.2.14可压缩流体流量系数计算162 4.3工作调压阀（轴流式调节阀）的设计计算163 4.3.1调节阀流通能力计算163 4.3.2调节阀的固有流量特性181 4.3.3调节阀的节流原理和流量系数186 4.3.4调节阀压力恢复和压力恢复系数189 4.3.5调节阀阻塞流对计算的影响190 4.3.6调节阀壳体最小壁厚计算191 4.3.7调节阀阀杆的强度核算191 4.3.8调节阀推杆的强度核算191 4.3.9轴流式调节阀斜齿条传动的强度计算191 4.3.10密封面上总作用力及计算比压192 4.3.11调节阀的固有可调比192 4.3.12调节阀的开度计算195 4.3.13层流、湍流及雷诺数200 4.3.14空气动力流经调节阀产生噪声的预测方法206 第5章天然气调压装置关键阀门的试验与检验219 5.1天然气调压装置关键阀门的检查和试验项目219 5.1.1安全切断阀的检查和试验项目219 5.1.2监控调压阀（自力式调节阀）的检查和试验项目219 5.1.3工作调压阀（轴流式调节阀）的检查和试验项目219 5.2调压装置关键阀门的检查221 5.2.1外观检查221 5.2.2尺寸检查221 5.2.3材料检查223 5.3调压装置关键阀门的压力试验225 5.3.1壳体的压力试验225 5.3.2密封试验226 5.4调压装置关键阀门的性能试验238 5.4.1安全切断阀的性能试验238 5.4.2监控调压阀（自力式调节阀）性能试验242 5.4.3工作调压阀（轴流式调节阀）性能试验254 5.5调压装置关键阀门的其他试验267 5.5.1调压装置关键阀门的抗静电试验267 5.5.2调压装置关键阀门的火灾型式试验268 5.5.3调压装置关键阀门的逸散性试验268 5.5.4调压装置关键阀门的寿命试验268 5.6调压装置关键阀门产品抽样和等级评定270 5.6.1调压装置关键阀门产品抽样方法270 5.6.2调压装置关键阀门等级评定方法270 第6章天然气调压装置关键阀门的选型与应用272 6.1天然气调压装置简介272 6.2天然气调压装置关键阀门272 6.2.1安全切断阀272 6.2.2监控调压阀（自力式调节阀）277 6.2.3工作调压阀（轴流式调节阀）279 6.3天然气调压装置关键阀门的选择281 6.3.1工作调压阀（轴流式调节阀）281 6.3.2安全切断阀的选择290 6.3.3监控调压阀（自力式调节阀）的选择290 6.4天然气调压装置关键阀门压力取样点的安装位置和取样点的管路尺寸291 6.5调压壳外观图291 参考文献292