仪控云书 - DBB
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items: 天然气管道阀门
items: DBB及DIB型阀门结构解析
items: 【视频】DBB和DIB原理
items: DBB、DIB球阀内部构造，密封结构与泄压方向

天然气管道阀门
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date: 2024-07-27T09:09:00+08:00
description: 1、阀体 阀体可分为全焊接阀体设计和分体式阀体设计。 全焊接阀体设计有筒状结构和球状结构，筒状结构制造工艺较简单，便于装配定位，返修容易实施，坯件制造所需模具简单，费用相对较低，而且方便采用支撑板对球体进行固定。但重量大，材料成本高。同时由于多采用双焊缝，焊接过程热输入量大，残余应力复杂，轴向和径向变形大。在阀门安装在管线上后，阀体承受*地管道应力和管线载荷，同时由于安装误差、底层运动和热变应力等因素影响，产生的外力和扭矩是相当大的，厚度比较大的圆柱形阀体能够更可靠的承受管线载荷，不易产生变形。球形阀体结构受力状况优于筒形阀体结构，抗弯曲、抗挤压能力强，阀体设计壁厚小，重量轻，结构整体性能好，但其制造工艺相对复杂，在阀内做球体支撑不易实施，一次性开模费用较高，但批量生产成本低于筒状结构阀门。 分体式结构又分为侧装式和顶装式两种。一般由阀体和左右连接体组成，连接体与阀体由螺栓连接，连接法兰厚度与螺栓的连接强度应按与阀体内径相当的法兰进行类比设计，其连接强度必须防止管道盈利而产生连接松弛，使密封失效。阀体与连接体面对面接触，中间无间隙。密封必须满足失火安全要求，采用橡胶“O”型圈与缠绕式金属垫组合密封。但是随着近年来全焊缝阀体技术的快速发展，已经逐渐取代了具有外漏危险的分体式结构。2、阀座及密封 阀座密封结构是全焊接球阀的关键技术，它直接影响球阀的密封性能和使用寿命，为确保其密封性能的可靠性和30年以上使用寿命的要求，通常在结构设计上采取以下措施：（1）双活塞效应的双密封阀座结构 双活塞效应是指在这种结构里，阀座与球体密封中心与发作密封圈的中心在一个圆柱面上，阀座支撑圈和阀座密封圈均为可以移动的活塞，同时具有两个活塞。所谓双密封座，是指就一个阀座而言，在两个方向均能实现密封的阀座结构。即当上游介质压力高于中腔压力时，介质压力会推动阀座密封圈向球体移动，使上游侧推力与中腔侧推力形成的压力差，从而使阀座与球体抱得更紧，增加密封比压，满足密封要求，也就是当上游压力高时能够实现密封；当中腔压力高于上游压力时，中腔压力会把阀座密封圈推向上游侧，而改变阀座上下游侧的受力面积，使中腔介质推动阀座支撑圈的推力大于上游侧介质推动阀座支撑圈的推力，形成的压力差，这个压力差仍然使阀座与球体抱得更紧，实现密封。所以这种结构无论上游侧压力高还是下游侧压力高，阀座都会紧紧抱紧球体，满足密封需要，因此叫双密封阀座。（2）自泄压式的单密封阀座结构 这种结构的阀座密封圈是固定的，只有阀座支撑圈可以移动，因此，这种结构又称作单活塞效应阀座。该结构阀座密封圈到阀门中心的距离A大于阀座与球体接触点到阀门中心的距离B，当上游压力高于阀腔压力时，上游压力会把阀座支撑圈推向球体，使阀座和球体紧密结合，实现密封。当中腔压力高于上游或者下游压力时，中强压力将把阀座支撑圈推离球体，是阀座和球体脱离接触，从而使中腔压力得以向低压的上游或者下游泄放。 双活塞效应的双密封阀座结构对全焊接球阀来说是一种非常有效地密封结构。由于要求确保30年使用寿命的全焊接球阀来说，是非常必要的，因为在阀内两个阀座中，任何一个阀座受损，另一个阀座仍然可以独立的起作用，保证密封。而对于自泄压式的单密封阀座结构来说，当一端阀座损坏后，介质会进入中腔，中腔压力将增大，而中腔压力的增大将会削弱另一端自泄压阀座的密封能力，当中腔压力高于下游压力达到设计值时，就会发生泄露。因此，就密封可靠性而言，双密封阀座结构优于单密封阀座结构。然而，正因为双活塞效应的双密封阀座结构不会自动泄放中腔介质压力，当阀门处于全开全关位置时，截留于中腔内的介质可能由于温度的急剧变化，使阀腔出现异常增压，经计算，当截留于阀腔内的气体温度由-30℃上升到70℃时（这种情况可能出现在我国的西北，在严寒的冬天，对阀门进行了开关，此后一直到来年炎热的夏天，都没有启闭过阀门。）阀腔压力会升高到原来的1.41倍，这种压力的升高对阀腔来说是不安全的。因为，气体是可压缩的，温度升高，对阀腔压力影响还不是很大；如阀腔充满的是液体介质，因液体的不可压缩性，温度升高，阀腔压力会升高更快。因此为保证阀腔的安全，对两个阀座均为双活塞效应的双密封阀座结构的全焊接球阀，必须在阀腔安装压力泄放阀，泄放阀的泄放压力通常设计为公称压力的1.1~1.33倍，泄放阀的通径通常≥1/2in。 对于管道球阀阀体的密封方式通常组合密封方式，常用方法主要有下面三种：（1）初级金属密封，次级软密封 金属密封可以减少管道内的杂质对软密封阀座的冲刷和擦伤，延长软密封阀座的使用寿命，同时金属密封承担了大部分来自管内介质对阀座支撑圈的推力，使阀座受力减小，避免了软密封阀座因为过载而受到伤害，金属阀座采用不低于阀门球体的材质。目前软密封阀座的形状主要有两种，一种是Δ形的，一种是O形的，这两种形状的密封所…

DBB及DIB型阀门结构解析
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date: 2024-07-27T09:02:00+08:00
description: 美国石油学会（American Petroleum Institute，API）在2008年4月第23版API6D《Petroleum and natural gas industries-Pipeline transportation systems-Pipeline valves》《（石油天然气工业－管道输送－管线阀门》）标准（也即国际标准ISO14313：2007）中第4.7和第4.8节明确提出了DBB及DIB型管线阀门的结构特征定义，由于标准原文在这两处的表述非常简略，且较为相似，易导致使用者解读时出现较多偏差，给业内特别是厂家设计部门和用户层面，造成一定程度的技术混淆和供货纠纷。 旋塞阀、平板闸阀和固定式球阀，是应用DBB和DIB结构最多的阀种，本文根据API公开的相关标准及增补资料，结合固定式球阀阀座密封结构的具体功能实现，对DBB和DIB型管线阀门的技术特征作一初步解析，以期为制造商正确设计和用户合理选型API6D标准管线阀门，提供实例指引。1 管线阀门的DBB、DIB结构定义 DBB和DIB概念，是API为适应现代油气工业流体控制设备市场，对管线阀门的低成本高可靠性需求而提出的，如在危险介质（易燃易爆、有毒、有腐蚀性等）输送管线下游进行维修巡检时，要求开关阀必须实现零泄漏（ZeroLeakage）以可靠地截断介质，对在线阀门本身密封性能进行检测，甚至对其进行小规模维护时。要求管网不停车等。1.1 DBB API6D：2008中关于DBB结构定义的原文为：“Duble－block－and－bleed valve：Single valve with two seating surfaces that，in the closed position，provides a seal against pressure from both end softhe valve with a mean sofventing / bleeding the cavity between the seating surfaces（Note：This valve does not provide positive double isolation when only one side is under pressure.）”[1] 建议译作“双阻塞与排放阀：具有两个阀座密封面的单体式（非复合联装式）阀门，当其处于关闭位置时，能阻断（阻塞）同时来自阀门上下游端的介质压力，且夹持在阀座密封面间的阀体腔介质有泄放通道。注：当该类型阀门仅承受来自单一方向（上游或下游）的介质压力时，不提供确实的双隔离功能。”1.2 DIB API6D：2008中关于DIB结构定义的原文为：“Double－isolation－and－bleedvalve：Single valve with two seating surfaces，each of which，in the closed position，provides a seal against pressure from a single source，with a means of venting/bleeding the cavity between the seating surfaces（Note：This feature can be provided in one direction or in both directions.）”[1] 建议译作“双隔离与排放阀：具有两个阀座密封面的单体式（非复合联装式）阀门，当其处于关闭位置时，阀座能独立地隔离（密封）来自其两侧（流道和阀腔）的介质压力，且夹持在阀座密封面间的阀体腔介质有泄放通道。注：具备双隔离功能的阀座可在该类型阀门的单端或双端提供。” 由此可见，API6D：2008中第4部分关于DBB和DIB型管线阀门的结构定义，确实过于简略，不易被正确理解。结合该版标准附录B中关于DIB阀门的试验规定，还可看到API将DIB型阀门又分为DIB-1型和DIB-2型两种： DIB-1（both seats bi-directional）和DIB-2（one seat uni-directional and oneseatbi-directional），即API明确指出，管线阀门的两个阀座，均为双向密封（双隔离）类型的，称为DIB-1型；一个阀座为流道侧单向密封，而另一个阀座为双向密封类型的，称为DIB-2型。 也不难看出，区别API6D管线阀门DBB、DIB（1型，2型）特征的主要因素，是产品的2个阀座结构及其组合应用形式，且DBB型阀门的密封性能特征被DIB型阀门所包含。1.3 常见的解读错误 （1）将双联装阀门误作DBB阀门。双联装阀门，指将两套独立的开…

【视频】DBB和DIB原理
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date: 2024-07-27T01:12:00+08:00
description: 单活塞效应SPE和双活塞效应DPE（这个没有平衡孔）（这个用压力表表示压力）单活塞和双活塞球阀效果这个视频中：通过导流实现了局部内外侧压强相同，这样就看作用面积大小来判断密封圈的移动就可以了。自泄压式的单密封阀座结构（SPE）：阀座密封圈是固定的，只有阀座支撑圈可以移动。双活塞效应的双密封阀座结构（DPE）：阀座与球体密封中心与发作密封圈的中心在一个圆柱面上，阀座支撑圈和阀座密封圈均为可以移动的活塞。SPE：面积不同形成的力不同，外侧面积大，以及弹簧的力，阻止了外面压力进入阀体内，但阀体内压力超限可以泄放到阀外。DPE：同样阻止了外侧压力进入，但同时阀体内超限，也无法泄放到外面。SPE和DPE的不同：这里，注意弹簧下面这个阀座支撑圈。力的分析把阀座密封圈上部和下部分开。SPE是阀座支撑圈固定的，因此阀内阀外的面积是固定的，所以阀内超过一定限度就可以泄放。DPE阀座支撑圈不固定，阀外面积可变，当阀内压力大时，密封圈外移，上部外侧面积大，加上弹簧，也能够密封住。当阀外压力大时，密封圈内移，增加下方外侧的面积，面积还是也比内侧大。所以一直能密封住。这样DPE不管密封圈两侧压力谁高都能密封，但SPE阀座能够从阀座向上下游两个方向密封，因此上游失效，下游就变成泄放了。所以只有上游密封起到密封效果。SPE 和DPE 排列组合构成DBB 和DIB把SPE和DPE排列组合下就构成了DBB和DIB的几种类型。最终效果和结论SPE是阀座要向低压侧泄放的，DPE是无论阀座内外压力高低都做到密封。因此两侧都是SPE的DBB就实现上下游都可以泄放，而且密封只有上游密封起作用。两侧都是DPE的DIB-1无论无论阀座内外压力高低都不能泄放，因此要单独设置泄放阀。一侧SPE，一侧DPE的DIB-2可以实现阀门往SPE侧泄放（上游或下游），向上游泄放就太好了，避免了向下游低压泄放。DPE的存在，也使得下游密封面也可以有效密封。想一下，天然气长输管道用DIB-1，输油管道用向上游泄放的DIB-2是为什么呢？相关阅读：天然气管道阀门API 6D DBB及DIB型管线阀门结构特征解析大口径双向密封固定式球阀的阀座结构分析DBB、DIB球阀内部构造，密封结构与泄压方向[post cid="99" /][post cid="98" /][post cid="93" /][post cid="63" /]天然气长输管道会经常遇到正反输，而输油管道是输油泵驱动，只有一个方向。所以天然气管道用DIB-1实现双向密封，输油可以考虑DIB-2实现自泄放到上游。

DBB、DIB球阀内部构造，密封结构与泄压方向
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date: 2024-07-25T12:46:00+08:00
description: 摘要：以固定球阀为对象，首先强调了单活塞阀座与双活塞阀座的定义，密封结构以及工作原理。接着介绍了由这两种阀座组合成的四种不同固定球阀类型，并对其方向性与优缺点进行了对比分析，然后针对上游阀座正常与泄漏等八种情形进行了应用实例的分析，最后对DBB与DIB型的固定球阀适用场合以及在不同领域中的性能表现进行了对比归纳整理。 在通常的观点与生产实践中，球阀一般是不具有安装方向的，即使工程现场偶尔发现有箭头的球阀， 大多会按照流体方向安装，却并不知其原因。随着客户需求的多种多样，工程技术装备日新月异，满足不同工况的阀门也正在兴起，人们对阀门的认识也不断加深与提高。 笔者根据现场经验并结合国内外相关资料，认为有一部分固定球阀是具有安装方向要求的，本文将重点探讨这一部分内容。1 固定球阀密封机理 众所周知，固定球阀的球体具有上、下转轴，被固定在球体的轴承中，因此，球体不浮动而密封圈是浮动的，密封圈借助于弹簧和流体推力向球体，产生上游（ 或下游） 端密封。通常它适用于高压、大口径场合。 其密封的基本原理是 ：在预紧力和 / 或介质压力作用下， 产生密封力， 使阀座与球体压紧， 密封圈产生弹塑性变形来弥补球体相对变形以及球体的圆度误差和表面粗糙度， 使密封面上的间隙减小到小于流体的分子直径时， 才能保证流体不渗漏 。1.1 单活塞效应与双活塞效应的阀座 固定球阀的球体是固定的而阀座是浮动的，其阀座分单活塞效应（ single piston effect），缩写 SPE，或称为自泄放阀座（ self-relieving action）和双活塞效应（ double piston effect） 缩写为 DPE 两种。 单活塞阀座的原理为单向活塞式的作用，在密封副的设计上，考虑到因密封面两个方向作用力的差值而产生的作用力方向的不同， 从而使密封副在压力差的推动下，产生相应方向的活塞运动（ 单活塞效应）。 双活塞阀座的原理与单活塞阀座的原理类似，只是在密封圈的设计上，要保证无论在下游管道压力高于阀腔压力时，还是在阀腔压力高于下游管道压力时，密封圈都能达到密封，从而避免阀腔气体向下游泄压并保护下游管道（ 双活塞效应）。 简而言之，单活塞阀座就是只能在一个方向实现密封。而双活塞阀座，两个方向都能实现密封。1.2 单活塞效应阀座密封原理 一些文献中对单活塞与双活塞阀座进行过相关的数学计算，显得较为繁琐，本文主要以图示结合阀座受力讲解一下密封原理。 图 1~4 中 ：F F 为弹簧弹力，箭头方向表示受力的方向 ；F Δ A 为流体在阀座上产生的压力差（ 即 A a与 A i 的面积差与压强的乘积）；F R 为阀座所受最终合力，箭头方向表示受力方向。 图 1 中，当流体从右至左流动时，流体在阀座上产生的合力 F R = F Δ A + F F ，（ 其中 ΔA = A a - A i ＞ 0），显然方向从右至左，将阀座推向球体，实现密封。 图2中，当阀门腔内压力升高时，产生一个从左至右的推力F Δ A（ 即A a 与A i 的面积差与压强的乘积，其中ΔA = A a - A i ＜ 0） ，弹簧的力 F F 此时是从右至左，产生的合力F R 向右， 将阀座从球体上推离， 实现泄放。 DBB、DIB、DIB-1、DIB-2 球阀内部构造，密封结构与泄压方向说明图1 流体从右至左流动Fig.1 Fluid flow from right to left DBB、DIB、DIB-1、DIB-2 球阀内部构造，密封结构与泄压方向说明图2 阀腔流体外泄Fig.2 Valve cavity fluid leakage1.3 双活塞效应阀座密封原理 图 3 中，当流体从右至左流动时，流体在阀座上产生的合力 F R = F Δ A + F F ，显然方向从右至左， 将阀座推向球体，实现密封（ 此时 ΔA = A a - A i ＞ 0）。 图 4 中，当阀门腔内压力升高时，产生一个从右至左的推力 F Δ A （ 即 A a 与 A i 的面积差与压强的乘积， 此时 ΔA = A a - A i ＞ 0），弹簧的力 F F 此时也是从右至左，产生的合力 FR 必定向左， 将阀座推向球体，实现密封。 DBB、DIB、DIB-1、DIB-2 球阀内部构造，密封结构与泄压方向说明图3 流体从右至左流动Fig.3 Fluid flow from right to left DBB、DIB、DIB-1、DIB-2 球阀内部构造，密封结构与泄压方向说明图4 阀腔流体外泄Fig.4 Valve cavity fluid leakage1.4 单活塞效应和双活塞效应的区别（ 1） 腔体压力排放是有区别的 ：双活塞效应设计是腔体压力超过压力等级相应的压力值的 1.1~1.33倍时排放[4] ，且排…