Trunnion ir plūduriuojantys rutuliniai vožtuvai: kuris iš jų tinka jūsų aukšto slėgio vamzdynui?

Eikite bet kokiu vamzdynu ar slidėmis ir dauguma rutulinių vožtuvų iš išorės atrodo vienodai. Tačiau atidarykite korpusą ir pamatysite dvi visiškai skirtingas mechanines slėgio valdymo filosofijas.

Vamzdynų projektuotojams, EPC rangovams ir pirkimų vadovams pasirinkimas tarp plūduriuojančio ir ant ašies montuojamo rutulinio vožtuvo nėra tik medžiagų sąrašo eilutė – tai sprendimas, tiesiogiai veikiantis sistemos saugumą, darbinį sukimo momentą, įjungimo išlaidas ir galiausiai projekto pelną. Abu modeliai veikia kaip ketvirčio apsisukimo izoliacijos įtaisai, tačiau jų sandarinimo mechanizmai, sukimo momento profiliai ir slėgio ribos iš esmės skiriasi.

Neteisingo vožtuvo tipo nurodymas gali lemti lizdo deformaciją, pavaros gali nesukti vožtuvo, kai jų labiausiai reikia, arba, dar blogiau, katastrofišką vamzdyno gedimą. Šiame vadove išanalizuojami inžineriniai skirtumai, kad galėtumėte pasirinkti tinkamą konfigūraciją savo aukšto slėgio vamzdynų tinklui.

1. Pagrindiniai sandarinimo mechanizmai: kaip jie skiriasi

Pagrindinis skirtumas tarp plaukiojančio rutulinio vožtuvo ir ant ašies montuojamo rutulinio vožtuvo priklauso nuo vieno klausimo: kas juda?

Plaukiojantys rutuliniai vožtuvai: slėgis atlieka darbą

Plaukiojančio rutulio konstrukcijoje rutulys yra pakabinamas vožtuvo korpuse be mechaninės atramos apačioje – jis yra prijungtas prie koto viršuje, bet kitaip gali laisvai judėti.

Kaip sandarinama: Kai vožtuvas užsidaro, priešsrovinis linijos slėgis fiziškai stumia rutulį pasroviui. Rutulys šiek tiek slysta, susispausdamas prie pasroviui esančio lizdo ir sukurdamas sandarų sandarumą. Didesnis slėgis iš tikrųjų pagerina sandarumą – iki tam tikro lygio.

Apribojimas: vožtuvo lizdas pasroviui turi sugerti visą rutulio projektuojamą plotą veikiančio linijos slėgio sukuriamą jėgą. Didėjant slėgiui ir vožtuvo dydžiui, ši jėga sparčiai auga. Viršijus tam tikrą ribą, lizdo medžiaga neatlaiko šios įtampos – polimeriniai lizdai deformuojasi esant per didelei apkrovai (šaltas srautas), ir vožtuvo valdyti beveik neįmanoma.

Trunnion tipo rutuliniai vožtuvai: konstrukcija atlieka savo darbą

Šarnyrinėje konstrukcijoje rutulys mechaniškai pritvirtintas viršutiniais ir apatiniais atraminiais velenais (šakelėmis). Jis sukasi, bet nejuda į šonus.

Kaip sandarinama: Kadangi rutulys negali judėti, juda lizdai. Spyruokliniai lizdai stumiami prie fiksuoto rutulio. Didėjant slėgiui prieš srovę, jis veikia prieš srovę esančio lizdo žiedo galinę pusę, priversdamas jį stipriau prispausti prie rutulio – stūmoklio efektas. Pasroviui esantis lizdas veikia kaip antrinis sandariklis.

Kodėl tai svarbu: ašys sugeria hidraulinę jėgą, todėl lizdai patiria tik spyruoklės išankstinę apkrovą ir kontroliuojamą slėgio pagalba veikiančią jėgą. Rutulys niekada neužstringa prie lizdo, o darbinis sukimo momentas išlieka valdomas net esant itin aukštam slėgiui.

Pastaba dėl nešvarių terpių: jei dirbate su skysčiais, kuriuose yra žvyro, smėlio ar kietųjų dalelių, plaukiojantys vožtuvai gali būti problemiški. Kadangi rutulys nuolat stumiamas į pasroviui esantį lizdą, bet kokios ten įstrigusios abrazyvinės dalelės įsiskverbia į rutulio paviršių. Trikampiai lizdai paprastai yra atlaidesni, nes apkrova yra subalansuota visoje konstrukcijoje.

2. Tiekimo sprendimų matrica: dydžio ir slėgio ribos

Siekiant išvengti priešlaikinio vožtuvų gedimo, vamzdynų specifikacijos turi atitikti pramonės standartų dydžio ir slėgio ribas. Nors specializuotiems, mažo sukimo momento polimeriniams lizdams taikomos išimtys, toliau pateikta lentelė atspindi standartinę anglinio plieno, kaltinio plieno ir nerūdijančio plieno rutulinių vožtuvų inžinerinę praktiką.

Praktinė riba: kritinė slėgio ir dydžio riba tarp slankiojančių ir trikampių konstrukcijų 300 klasėje yra maždaug 8 coliai. Viršijus šią ribą, jėga, reikalinga slankiojančiam rutuliui spausti prie lizdo, tampa tokia didelė, kad pavaros sukimo momentas, lizdo įtempis ir valdymo pastangos tampa nepraktiškos. 600 klasei retai rekomenduojame didesnius nei 4 colių slankiojančius vožtuvus – sukimo momentas tampa nevaldomas. 900 ir aukštesnės klasės vožtuvams net negalvokite apie slankiojančius vožtuvus, jei jų skersmuo didesnis nei 1,5–2 coliai.

3. Sukimo momento profiliai ir pavaros ekonomika

Ieškodami vožtuvų automatinėms sistemoms, naudojančioms pneumatinius, elektrinius arba elektrohidraulinius pavaros mechanizmus, vožtuvo sukimo momento profilis dažnai yra didžiausias sąnaudų veiksnys, kurio nesitikėjote.

Vožtuvo sukimo momentas ^ | / [Plaukiojantis rutulinis vožtuvas] | / (Sukimo momentas didėja eksponentiškai) | / | / |----------------------------/ | / | [Montuojamas ant ašies] / |===========================/================> +---------------------------------------------> Slėgio skirtuminis slėgis (ΔP)

Plaukiojanti gaudyklė: Plaukiojančio rutulinio vožtuvo darbinis sukimo momentas yra lizdo trinties koeficiento funkcija (

μ), slėgio skirtumas (

ΔP), ir pasroviui esančio lizdo sąlyčio plotas:

T=Fhidraulinis × rrutulys × μ

Nes

Padidinus plūduriuojančio vožtuvo dydį arba slėgio vardinę vertę, reikiamas darbinis sukimo momentas eksponentiškai padidėja. Esant 1000 PSI slėgiui, 4 colių plūduriuojančiam vožtuvui gali prireikti 300–400 % didesnio sukimo momento nei atmosferos slėgyje. Aukšto slėgio sąlygomis (ASME 600 klasė ar aukštesnė) automatiniams plūduriuojantiems vožtuvams dažnai reikalingos masyvios pneumatinės pavaros, kurios kainuoja daugiau nei pats vožtuvas.

Štai scenarijus, kurį matome nuolat: projekto vadovas pasirenka plaukiojantį rutulinį vožtuvą, nes jis 20–30 % pigesnis nei trikampė versija. Tada jis bando jį automatizuoti. Sutaupytas vožtuvo įsigijimo lėšas suvalgo didžiulis pavaros mechanizmas, tvirti tvirtinimo kronšteinai ir susiję inžinerijos darbai. Bendros eksploatavimo išlaidos yra visai kas kita.

Šarnyrinio rutulinio vožtuvo pranašumas: Šarnyrinis rutulinis vožtuvas perduoda hidraulinę jėgą tiesiai į šarnyrinius guolius. Lizdai patiria tik spyruoklės išankstinę apkrovą ir kontroliuojamą, slėgio pagalba veikiančią stūmoklio jėgą. Sukimo momento profilis išlieka gana plokščias esant plačiam slėgių diapazonui. Tai leidžia naudoti mažesnes, ekonomiškesnes pavaras – dažnai sumažinant pavaros našumo reikalavimus 30–50 %. Vožtuvas iš pradžių gali kainuoti brangiau, tačiau pavaros taupymas, mažesnės energijos sąnaudos ir mažesnė priežiūra dažnai nusveria ekonomiškumą šarnyrinių konstrukcijų naudai per visą gyvavimo ciklą.

4. Sauga ir ertmės slėgio sumažinimas aukšto slėgio sistemoje

Aukšto slėgio vamzdynuose, kuriuose tiekiamos lakios terpės – skysti angliavandeniliai, SGD arba aukštos temperatūros garai – vožtuvo korpuso ertmėje esančio skysčio terminis plėtimasis kelia rimtą saugos riziką, į kurią dažnai nekreipiama dėmesio tiekimo etape.

Šiluminis plėtimasis ir ertmių šalinimas

Kai rutulinis vožtuvas yra visiškai atidarytas arba visiškai uždarytas, skystis įstringa korpuso ertmėje aplink rutulį. Jei aplinkos temperatūra pakyla, šis įstrigęs skystis plečiasi. Kadangi skystis yra beveik nesuspaudžiamas, slėgis ertmėje gali gerokai viršyti slėgį vamzdyne.

Plaukiojančio rutulio pažeidžiamumas: standartiniai plūduriuojantys vožtuvai automatiškai neišleidžia slėgio ertmėje. Jei slėgis ertmėje viršija vamzdyno slėgį, rutulys gali užsifiksuoti vietoje, pažeisti lizdus arba suplėšyti vožtuvo dangtį. Kad jie išsiskirtų savaime, reikalingos specializuotos lizdų modifikacijos, pavyzdžiui, ventiliacijos angos.

Šarnyrinio rutulio savaiminio išleidimo sistema: API 6D šarnyriniai rutuliniai vožtuvai turi spyruoklinius savaiminio išleidimo lizdus (vieno stūmoklio efektas – SPE). Jei slėgis korpuso ertmėje viršija linijos slėgį ir spyruoklės jėgą, lizdo žiedai yra atstumiami nuo rutulio, automatiškai išleidžiant perteklinį slėgį atgal į vamzdyną.

Dvigubo blokavimo ir išleidimo (DBB): Trikampiai vožtuvai paprastai pasižymi tikru DBB pajėgumu – tiek priešsrovio, tiek pasrovio lizdai sandarūs nepriklausomai, o korpuso ertmės išleidimo vožtuvas patvirtina izoliacijos vientisumą. Plaukiojantys rutuliniai vožtuvai negali užtikrinti DBB, nes apkrautas tik pasrovio lizdas. Taikymams, kuriems reikalingas absoliutus izoliacijos patikimumas, vien tai gali lemti konstrukcijos pasirinkimą.

Partnerystė su NSW: „Engineered Valve Solutions“

Pasirinkimas tarp plaukiojančios ir ant ašies tvirtinamos konstrukcijos nėra vien kainos klausimas – tai inžinerinis skaičiavimas, pagrįstas kiaurymės dydžiu, slėgio koeficientu, skysčio greičiu, terpės savybėmis ir įjungimo reikalavimais.

NSW VALVE COMPANY įmonėje (nswvalve.com), gaminame API 6D licencijuotus rutulinius vožtuvus, naudodami didelio tikslumo daugiaašį CNC apdirbimą, lygiavimą ir pažangią metalurgiją. Nesvarbu, ar jūsų projektui reikalingos ekonomiškos „slankiojančios“ konfigūracijos žemo slėgio komunalinėms paslaugoms, ar itin tvirtos, ant ašių tvirtinamos konstrukcijos su HVOF kietomis dangomis, skirtos intensyviam srutų susidarymui, mūsų inžinierių komanda yra pasirengusi peržiūrėti jūsų vamzdynų specifikacijas ir pristatyti optimizuotus, visiškai atsekamus vožtuvų įrenginius.

Susisiekite su mūsų techninės pagalbos komanda šiandien telefonunswvalve.compaprašyti išsamaus sukimo momento skaičiavimo lapo arba išsamaus kokybės užtikrinimo / kokybės kontrolės gamybos plano.