Каде се користат вентилите: насекаде!

08 ноември 2017 година Напишано од Грег Џонсон

Вентилите може да се најдат речиси насекаде денес: во нашите домови, под улица, во комерцијални згради и на илјадници места во погони за електрична енергија и вода, фабрики за хартија, рафинерии, хемиски погони и други индустриски и инфраструктурни објекти.
Индустријата за вентили е навистина со широки раменици, со сегменти кои варираат од дистрибуција на вода до нуклеарна енергија до спротиводно и низводно нафта и гас. Секоја од овие индустрии за крајни корисници користи некои основни типови вентили; сепак, деталите за конструкцијата и материјалите често се многу различни. Еве примерок:

ВОДАТА РАБОТИ
Во светот на дистрибуција на вода, притисоците се скоро секогаш релативно ниски, а температурите се амбиентални. Овие два применливи факти дозволуваат голем број елементи на дизајнот на вентилите што не би можеле да се најдат на поспремна опрема како што се вентилите за пареа со висока температура. Температурата на околината на услугата за вода овозможува користење на еластомери и гумени заптивки кои не се соодветни на друго место. Овие меки материјали овозможуваат вентилите за вода да бидат опремени за цврсто затворање на капките.

Друго внимание во вентилите за сервисирање на вода е изборот на материјали за градба. Леаните и дуктилните пегли се користат интензивно во системи за вода, особено во линии со голем надворешен дијаметар. Многу мали линии може доста добро да се ракуваат со материјали за вентили од бронза.

Притисоците што ги гледаат повеќето вентили на водоводот обично се многу под 200 psi. Ова значи дека не се потребни дизајни со подебели ѕидови со поголем притисок. Како што беше кажано, има случаи кога вентилите за вода се изградени за да се справат со повисоки притисоци, до околу 300 psi. Овие апликации обично се на долги аквадукти блиску до изворот на притисок. Понекогаш вентили за вода со повисок притисок, исто така, се наоѓаат на точките со највисок притисок во висока брана.

Американското здружение за водоснабдување (AWWA) издаде спецификации кои покриваат многу различни типови вентили и актуатори кои се користат во апликациите за водоводи.

ОТПАДНИ ВОДИ
Другата страна на свежата вода за пиење што влегува во објект или структура е излезот на отпадна вода или канализација. Овие линии ја собираат целата отпадна течност и цврсти материи и ги насочуваат кон станица за третман на отпадни води. Овие пречистителни станици имаат многу цевки со низок притисок и вентили за извршување на нивната „валкана работа“. Барањата за вентили за отпадна вода во многу случаи се многу поблаги од барањата за услуга за чиста вода. Железната порта и вентилите се најпопуларните избори за овој тип на услуга. Стандардните вентили во оваа услуга се изградени во согласност со спецификациите на AWWA.

ЕНЕРГЕТСКА ИНДУСТРИЈА
Поголемиот дел од електричната енергија произведена во Соединетите Држави се генерира во парни постројки кои користат фосилни горива и турбини со голема брзина. Одлепувањето на капакот на модерна електрана ќе даде поглед на цевководни системи со висок притисок и висока температура. Овие главни линии се најкритични во процесот на производство на парна енергија.

Вратите вентили остануваат главен избор за апликации за вклучување/исклучување на електраните, иако се наоѓаат и вентили со глобус со специјална намена Y-шаблон. Топчестите вентили со високи перформанси и критична услуга добиваат популарност кај некои дизајнери на електрани и се пробиваат во овој некогаш доминиран свет со линеарни вентили.

Металургијата е од клучно значење за вентилите во енергетските апликации, особено оние кои работат во суперкритичните или ултра-суперкритичните работни опсези на притисок и температура. F91, F92, C12A, заедно со неколку Inconel и легури од не'рѓосувачки челик најчесто се користат во денешните електрани. Класите на притисок вклучуваат 1500, 2500, а во некои случаи и 4500. Модулирачката природа на врвните електрани (оние кои работат само по потреба), исто така, става огромен товар на вентилите и цевките, барајќи робусни дизајни за справување со екстремната комбинација на возење велосипед, температура и притисок.
Покрај главните вентили за пареа, електраните се натоварени со помошни цевководи, населени со огромен број порти, глобуси, проверки, пеперутки и топчести вентили.

Нуклеарните централи работат на истиот принцип на пареа/брзинска турбина. Примарната разлика е во тоа што во нуклеарната централа, пареата се создава со топлина од процесот на фисија. Вентилите на нуклеарната централа се слични на нивните роднини на фосилни горива, со исклучок на нивното педигре и дополнителниот услов за апсолутна сигурност. Нуклеарните вентили се произведуваат по екстремно високи стандарди, при што квалификациската и инспекциската документација пополнува стотици страници.

ПРОИЗВОДСТВО НА НАФТА И ГАС
Нафтените и гасните бунари и производствените капацитети се тешки корисници на вентили, вклучително и многу тешки вентили. Иако веќе нема веројатност да се појават шлемови нафта што исфрлаат стотици метри во воздухот, сликата го илустрира потенцијалниот притисок на подземната нафта и гас. Ова е причината зошто главите на бунарите или новогодишните елки се поставени на врвот на долгата низа цевки од бунарот. Овие склопови, со нивната комбинација на вентили и специјални фитинзи, се дизајнирани да се справуваат со притисоци од 10.000 psi. Иако ретко се наоѓаат на бунари ископани на копно овие денови, екстремните високи притисоци често се наоѓаат на длабоки морски бунари.

Дизајнот на опремата за бунар е покриен со API спецификации како што се 6A, Спецификација за опрема за бунар и новогодишна елка. Вентилите покриени со 6А се дизајнирани за екстремно високи притисоци, но скромни температури. Повеќето новогодишни елки содржат вентили за порти и специјални глобус вентили наречени гуши. Пригушниците се користат за регулирање на протокот од бунарот.

Покрај самите бунари, многу помошни објекти населуваат наоѓалиште за нафта или гас. Процесната опрема за претходна обработка на маслото или гасот бара голем број вентили. Овие вентили обично се јаглероден челик оценет за пониски класи.

Повремено, многу корозивна течност - водород сулфид - е присутна во струјата на суровата нафта. Овој материјал, наречен и кисел гас, може да биде смртоносен. За да се надминат предизвиците на киселиот гас, мора да се следат специјални материјали или техники за обработка на материјали во согласност со меѓународната спецификација NACE MR0175.

ОФШОР ИНДУСТРИЈА
Системите за цевководи за морските платформи и производствени капацитети содржат мноштво вентили изградени според многу различни спецификации за да се справат со широк спектар на предизвици за контрола на протокот. Овие објекти содржат и различни јамки на системот за контрола и уреди за ослободување од притисок.

За капацитетите за производство на нафта, артериското срце е вистинскиот систем за цевководи за враќање на нафта или гас. Иако не секогаш на самата платформа, многу системи за производство користат новогодишни елки и системи за цевки кои работат на непријатни длабочини од 10.000 стапки или повеќе. Оваа производствена опрема е изградена според многу строги стандарди на Американскиот институт за нафта (API) и е наведена во неколку препорачани практики на API (RPs).

На повеќето големи платформи за нафта, дополнителни процеси се применуваат на суровата течност што доаѓа од бунарот. Тие вклучуваат одвојување на водата од јаглеводородите и одвојување на течности од гас и природен гас од флуидниот тек. Овие системи за цевки по новогодишна елка генерално се изградени според кодовите за цевки на Американското здружение на машински инженери B31.3 со вентили дизајнирани во согласност со спецификациите на API вентилите како што се API 594, API 600, API 602, API 608 и API 609.

Некои од овие системи може да содржат и API 6D порта, топчести и обратни вентили. Бидејќи сите цевководи на платформата или бродот за вежбање се внатрешни во објектот, строгите барања за употреба на API 6D вентили за цевководи не се применуваат. Иако се користат повеќе типови вентили во овие цевководни системи, избраниот тип на вентил е топчестиот вентил.

ГЕВОВОДИ
Иако повеќето цевководи се скриени од погледот, нивното присуство е обично очигледно. Малите знаци на кои пишува „нафтовод“ се еден очигледен показател за присуството на цевководи за подземен транспорт. Овие цевководи се опремени со многу важни вентили по целата должина. Вентилите за исклучување на гасоводот за итни случаи се наоѓаат во интервали како што е наведено со стандардите, шифрите и законите. Овие вентили служат за витална услуга за изолирање на дел од цевководот во случај на истекување или кога е потребно одржување.

Исто така, расфрлани по трасата на цевководот има објекти каде линијата излегува од земјата и е достапен пристап до линијата. Овие станици се дом за опрема за лансирање на „свињи“, која се состои од уреди кои се вметнуваат во цевководите или за проверка или чистење на линијата. Овие станици за лансирање на свињи обично содржат неколку вентили, типови на порти или топки. Сите вентили на цевководниот систем мора да бидат целосно отворени (целосно отворени) за да се овозможи премин на свињи.

На цевководите исто така им е потребна енергија за да се борат со триењето на цевководот и да го одржат притисокот и протокот на линијата. Се користат компресорски или пумпни станици кои изгледаат како мали верзии на процесна постројка без високи кули за пукање. Овие станици се дом на десетици порти, топчести и вентили за проверка на гасоводот.
Самите цевководи се дизајнирани во согласност со различни стандарди и кодови, додека вентилите на цевководите ги следат API 6D Pipeline Valves.
Има и помали цевководи кои се хранат во куќи и комерцијални објекти. Овие линии обезбедуваат вода и гас и се заштитени со затворачки вентили.
Големите општини, особено во северниот дел на САД, обезбедуваат пареа за потребите за греење на комерцијалните клиенти. Овие линии за снабдување со пареа се опремени со различни вентили за контрола и регулирање на снабдувањето со пареа. Иако течноста е пареа, притисоците и температурите се пониски од оние кои се наоѓаат во производството на пареа од централата. Во оваа услуга се користат различни типови вентили, иако преподобниот вентил за приклучок е сè уште популарен избор.

РАФИНЕРИЈА И ПЕТРОХЕМИСКИ
Рафинериските вентили имаат повеќе индустриска употреба на вентили од кој било друг сегмент на вентили. Рафинериите се дом на корозивни течности и во некои случаи високи температури.
Овие фактори диктираат како се градат вентилите во согласност со спецификациите за дизајн на вентилите на API како што се API 600 (вентили за порти), API 608 (топчести вентили) и API 594 (проверливи вентили). Поради суровата услуга на која се среќаваат многу од овие вентили, често е потребен дополнителен додаток за корозија. Овој додаток се манифестира преку поголеми дебелини на ѕидовите кои се наведени во документите за дизајн на API.

Практично секој главен тип на вентили може да се најде во изобилство во типична голема рафинерија. Сеприсутниот портен вентил сè уште е крал на ридот со најголема популација, но вентилите со четврт вртење земаат сè поголем дел од нивниот пазарен удел. Производите со четврт вртење што успешно се пробиваат во оваа индустрија (во која исто така некогаш доминираа линеарни производи) вклучуваат вентили за пеперутка со тројно поместување со високи перформанси и топчести вентили со метално седиште.

Стандардните порти, глобуси и вентили за проверка сè уште се масовно пронајдени, и поради срдечноста на нивниот дизајн и економичноста на производството, нема да исчезнат наскоро.
Оценките за притисок за вентилите на рафинеријата се движат од класа 150 до класа 1500, со класа 300 најпопуларна.
Обичните јаглеродни челици, како што се класата WCB (леано) и A-105 (фалсификувани) се најпопуларните материјали специфицирани и користени во вентилите за рафинерија. Многу апликации на процесот на рафинирање ги потиснуваат горните температурни граници на обичните јаглеродни челици, а легурите со повисоки температури се специфицирани за овие апликации. Најпопуларните од нив се хром/моли челици како што се 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr и 9% Cr. Не'рѓосувачките челици и легурите со висока содржина на никел исто така се користат во некои особено груби процеси на рафинирање.

ХЕМИСКИ
Хемиската индустрија е голем корисник на вентили од сите видови и материјали. Од мали фабрики до огромните петрохемиски комплекси кои се наоѓаат на брегот на Персискиот залив, вентилите се огромен дел од системите за цевки со хемиски процеси.

Повеќето апликации во хемиските процеси се со помал притисок од многу процеси на рафинирање и производство на енергија. Најпопуларните класи на притисок за вентили и цевководи за хемиски постројки се Класите 150 и 300. Хемиските погони исто така беа најголемиот двигател на преземањето на пазарниот удел што топчестите вентили се бореле од линеарните вентили во последните 40 години. Топчестиот вентил со еластично седиште, со неговото исклучување со нула истекување, совршено одговара за многу апликации во хемиски постројки. Компактната големина на топчестиот вентил е исто така популарна карактеристика.
Сè уште има некои хемиски постројки и фабрички процеси каде се претпочитаат линеарни вентили. Во овие случаи, популарните вентили дизајнирани од API 603, со потенки ѕидови и полесни тежини, обично се избраниот вентил за портата или глобусот. Контролата на некои хемикалии исто така ефикасно се постигнува со дијафрагма или вентили за штипкање.
Поради корозивната природа на многу хемикалии и процеси на производство на хемикалии, изборот на материјал е критичен. Дефакто материјалот е 316/316L од аустенитен нерѓосувачки челик. Овој материјал добро функционира за да се бори против корозија од мноштво понекогаш непријатни течности.

За некои построги корозивни апликации, потребна е поголема заштита. Во овие ситуации често се избираат и други квалитети на аустенитски нерѓосувачки челик со високи перформанси, како што се 317, 347 и 321. Други легури кои се користат од време на време за контрола на хемиските течности вклучуваат Monel, Alloy 20, Inconel и 17-4 PH.

ПОДДЕЛУВАЊЕ НА ЛНГ И ГАС
И течниот природен гас (LNG) и процесите потребни за одвојување на гасот се потпираат на обемни цевки. Овие апликации бараат вентили кои можат да работат на многу ниски криогени температури. Индустријата за ЛНГ, која рапидно расте во Соединетите Држави, постојано бара да го надградува и подобри процесот на втечнување на гасот. За таа цел, цевките и вентилите станаа многу поголеми и барањата за притисок се зголемени.

Оваа ситуација бара од производителите на вентили да развијат дизајни за да ги исполнат построгите параметри. Топчестата и пеперутка вентилите се популарни за услугата LNG, со 316ss [нерѓосувачки челик] најпопуларниот материјал. ANSI Class 600 е вообичаениот плафон за притисок за повеќето апликации на LNG. Иако производите за четврт вртење се најпопуларните типови вентили, вентилите за порти, глобуси и обратни вентили може да се најдат и во погоните.

Услугата за одвојување на гас вклучува поделба на гасот на неговите поединечни основни елементи. На пример, методите за одвојување на воздухот даваат азот, кислород, хелиум и други гасови во трагови. Многу нискотемпературната природа на процесот значи дека се потребни многу криогени вентили.

И ЛНГ и постројките за сепарација на гас имаат вентили со ниска температура кои мора да останат оперативни во овие криогени услови. Ова значи дека системот за пакување на вентилите мора да се подигне подалеку од течноста со ниска температура преку употреба на гас или колона за кондензација. Оваа гасна колона спречува течноста да формира ледена топка околу областа за пакување, што би го спречило вртењето или издигнувањето на стеблото на вентилот.

КОМЕРЦИЈАЛНИ ОБЈЕКТИ
Комерцијалните згради нè опкружуваат, но освен ако не обрнеме големо внимание додека се градат, немаме многу поим за мноштвото течни артерии скриени во нивните ѕидови од ѕидарски, стакло и метал.

Заеднички именител буквално во секоја зграда е водата. Сите овие структури содржат различни цевководни системи кои носат многу комбинации на водород/кислород соединение во форма на течности за пиење, отпадна вода, топла вода, сива вода и заштита од пожар.

Од гледна точка на опстанок на згради, противпожарните системи се најкритични. Заштитата од пожар во зградите речиси универзално се храни и се полни со чиста вода. За системите за противпожарна вода да бидат ефективни, тие мора да бидат сигурни, да имаат доволен притисок и да бидат погодно лоцирани низ целата структура. Овие системи се дизајнирани автоматски да се напојуваат во случај на пожар.
На високите згради им е потребна иста услуга под притисок на водата на горните катови како и на долните катови, па затоа мора да се користат пумпи и цевки под висок притисок за да се доведе водата нагоре. Системите за цевки обично се од класа 300 или 600, во зависност од висината на зградата. Во овие апликации се користат сите видови вентили; сепак, дизајните на вентилите мора да бидат одобрени од Underwriters Laboratories или Factory Mutual за главна услуга за пожар.

Истите класи и типови на вентили што се користат за вентили за противпожарна служба се користат за дистрибуција на вода за пиење, иако процесот на одобрување не е толку строг.
Комерцијалните системи за климатизација кои се наоѓаат во големи деловни структури како што се деловни згради, хотели и болници обично се централизирани. Тие имаат голема единица за чилер или котел за ладење или загревање на течноста што се користи за пренос на ладна или висока температура. Овие системи често мора да ракуваат со разладни средства како што се R-134a, хидрофлуоројаглерод, или во случај на големи системи за греење, пареа. Поради компактната големина на вентилите со пеперутка и топчести, овие типови станаа популарни во системите за HVAC чилери.

На страната на пареата, некои вентили со четврт вртење се навлегоа во употреба, но сепак многу водоводни инженери сè уште се потпираат на линеарни вентили за порти и глобуси, особено ако цевководот бара краеви со заварување со задник. За овие умерени апликации на пареа, челикот го зазеде местото на леано железо поради заварливоста на челикот.

Некои системи за греење користат топла вода наместо пареа како преносна течност. Овие системи се добро опслужени со бронзени или железни вентили. Топчести и пеперутки вентили со еластично седиште со четвртина вртење се многу популарни, иако некои линеарни дизајни сè уште се користат.

ЗАКЛУЧОК
Иако доказите за апликациите на вентилите споменати во овој напис можеби нема да се видат за време на патување во Старбакс или во куќата на баба, некои многу важни вентили се секогаш во близина. Има дури и вентили во моторот на автомобилот што се користат за да се дојде до оние места како што се оние во карбураторот што го контролираат протокот на гориво во моторот и оние во моторот што го контролираат протокот на бензин во клиповите и повторно излегува. И ако тие вентили не се доволно блиску до нашиот секојдневен живот, размислете за реалноста дека нашите срца чукаат редовно преку четири витални уреди за контрола на протокот.

Ова е само уште еден пример за реалноста дека: вентилите се навистина насекаде. ВМ
Дел II од овој член опфаќа дополнителни индустрии каде што се користат вентили. Одете на www.valvemagazine.com за да прочитате за целулоза и хартија, морски апликации, брани и хидроелектрична енергија, сончева енергија, железо и челик, воздушна, геотермална и занаетчиска подготовка и дестилирање.

ГРЕГ ЏОНСОН е претседател на United Valve (www.unitedvalve.com) во Хјустон. Тој е уредник со придонес во списанието VALVE, поранешен претседател на Советот за поправки на вентили и актуелен член на одборот на VRC. Тој, исто така, служи во Комитетот за образование и обука на VMA, е потпретседател на Комитетот за комуникации на VMA и е поранешен претседател на Здружението за стандардизација на производители.