Kje se uporabljajo ventili

Kje se uporabljajo ventili: povsod!

8. november 2017 Avtor Greg Johnson

Ventile je danes mogoče najti skoraj povsod: v naših domovih, pod ulico, v poslovnih zgradbah in na tisoče mest v elektrarnah in vodnih obratih, papirnicah, rafinerijah, kemičnih obratih in drugih industrijskih in infrastrukturnih objektih.
Industrija ventilov je resnično široka, s segmenti, ki se razlikujejo od distribucije vode do jedrske energije do nafte in plina v zgornjem in spodnjem toku.Vsaka od teh industrij končnih uporabnikov uporablja nekaj osnovnih tipov ventilov;vendar so podrobnosti konstrukcije in materialov pogosto zelo različni.Tukaj je vzorec:

VODNA DELA
V svetu distribucije vode so tlaki skoraj vedno relativno nizki in temperature okolice.Ti dve dejstvi o uporabi omogočata številne elemente oblikovanja ventilov, ki jih ne bi našli na zahtevnejši opremi, kot so visokotemperaturni parni ventili.Temperatura okolja vodne storitve omogoča uporabo elastomerov in gumijastih tesnil, ki niso primerna drugje.Ti mehki materiali omogočajo, da so vodni ventili opremljeni za tesno zapiranje kapljanja.

Druga stvar pri ventilih za vodo je izbira materiala konstrukcije.Lite in nodularne litine se v veliki meri uporabljajo v vodnih sistemih, zlasti v vodovih velikega zunanjega premera.Zelo majhne linije je mogoče zelo dobro obdelati z materiali iz bronastih ventilov.

Tlaki, ki jih vidi večina vodovodnih ventilov, so običajno precej pod 200 psi.To pomeni, da visokotlačne konstrukcije z debelimi stenami niso potrebne.Kot rečeno, obstajajo primeri, ko so vodni ventili izdelani za obvladovanje višjih tlakov, do približno 300 psi.Te aplikacije so običajno na dolgih akvaduktih blizu vira tlaka.Včasih se visokotlačni vodni ventili nahajajo tudi na mestih z najvišjim tlakom v visokem jezu.

Ameriško združenje vodnih obratov (AWWA) je izdalo specifikacije, ki pokrivajo številne različne vrste ventilov in aktuatorjev, ki se uporabljajo v aplikacijah za vodovod.

ODPADNE VODE
Nasprotna stran sveže pitne vode, ki vstopa v objekt ali strukturo, je odpadna voda ali kanalizacija.Te cevi zbirajo vso odpadno tekočino in trdne snovi ter jih usmerijo v čistilno napravo.Te čistilne naprave imajo veliko nizkotlačnih cevi in ​​ventilov za opravljanje svojega "umazanega dela".Zahteve za ventile za odpadno vodo so v mnogih primerih veliko milejše od zahtev za storitev čiste vode.Železna vrata in povratni ventili so najbolj priljubljena izbira za to vrsto storitev.Standardni ventili v tej storitvi so izdelani v skladu s specifikacijami AWWA.

ENERGETIKA
Večina električne energije, proizvedene v Združenih državah, se proizvede v parnih elektrarnah, ki uporabljajo fosilna goriva in visokohitrostne turbine.Odstranitev pokrova sodobne elektrarne bi prinesla pogled na visokotlačne in visokotemperaturne cevovodne sisteme.Te glavne linije so najbolj kritične v procesu proizvodnje parne energije.

Zaporni ventili ostajajo glavna izbira za aplikacije vklop/izklop elektrarn, čeprav se najdejo tudi kroglasti ventili z vzorcem Y za posebne namene.Visoko zmogljivi krogelni ventili za kritično delovanje postajajo vse bolj priljubljeni pri nekaterih oblikovalcih elektrarn in napredujejo v tem nekdaj svetu, kjer so prevladovali linearni ventili.

Metalurgija je ključnega pomena za ventile v energetskih aplikacijah, zlasti tiste, ki delujejo v nadkritičnem ali ultra-superkritičnem delovnem območju tlaka in temperature.F91, F92, C12A, skupaj z več zlitinami Inconel in nerjavnega jekla se običajno uporabljajo v današnjih elektrarnah.Tlačni razredi vključujejo 1500, 2500 in v nekaterih primerih 4500. Modulirajoča narava koničnih elektrarn (tistih, ki delujejo samo po potrebi) prav tako močno obremenjuje ventile in cevovode, kar zahteva robustno zasnovo za obvladovanje ekstremne kombinacije cikla, temperature in pritisk.
Poleg glavnega parnega ventila so elektrarne obremenjene s pomožnimi cevovodi, naseljenimi z nešteto zapornimi, globusnimi, kontrolnimi, metuljskimi in krogelnimi ventili.

Jedrske elektrarne delujejo po enakem principu parna/hitrostna turbina.Glavna razlika je v tem, da v jedrski elektrarni para nastane s toploto iz procesa cepitve.Ventili jedrskih elektrarn so podobni njihovim bratrancem na fosilna goriva, razen po njihovem rodovniku in dodatni zahtevi po absolutni zanesljivosti.Jedrski ventili so izdelani po izjemno visokih standardih, s kvalificirano in inšpekcijsko dokumentacijo, ki polni stotine strani.

imng

PROIZVODNJA NAFTE IN PLINA
Naftne in plinske vrtine ter proizvodni objekti so veliki uporabniki ventilov, vključno s številnimi težkimi ventili.Čeprav ni več verjetnosti, da se bo izbruh nafte, ki bruha na stotine metrov v zrak, na sliki ponazarja potencialni pritisk podzemne nafte in plina.Zato so glave vodnjakov ali božična drevesca postavljene na vrh dolge cevi vodnjaka.Ti sklopi so s kombinacijo ventilov in posebnih nastavkov zasnovani za obvladovanje tlakov nad 10.000 psi.Čeprav jih dandanes redko najdemo na vodnjakih, izkopanih na kopnem, izredno visoke pritiske pogosto najdemo na globokih vodnjakih na morju.

Načrtovanje opreme vrtine je zajeto v specifikacijah API, kot so 6A, specifikacije za opremo vrtine in božično drevo.Ventili, zajeti v 6A, so zasnovani za izjemno visoke tlake, vendar zmerne temperature.Večina božičnih dreves vsebuje zaporne ventile in posebne krogle, imenovane dušilke.Dusilke se uporabljajo za uravnavanje pretoka iz vrtine.

Poleg samih vrtin veliko pomožnih objektov naseljuje naftno ali plinsko polje.Procesna oprema za predhodno obdelavo nafte ali plina zahteva številne ventile.Ti ventili so običajno iz ogljikovega jekla, ocenjenega za nižje razrede.

Občasno je v toku surove nafte prisotna zelo korozivna tekočina - vodikov sulfid.Ta material, imenovan tudi kisli plin, je lahko smrtonosen.Za premagovanje izzivov kislega plina je treba upoštevati posebne materiale ali tehnike obdelave materialov v skladu z mednarodno specifikacijo NACE MR0175.

OFFSHORE INDUSTRIJA
Cevovodni sistemi za naftne ploščadi in proizvodne objekte na morju vsebujejo številne ventile, izdelane v skladu z različnimi specifikacijami za obvladovanje najrazličnejših izzivov nadzora pretoka.Ti objekti vsebujejo tudi različne zanke krmilnega sistema in naprave za razbremenitev tlaka.

Za obrate za proizvodnjo nafte je arterijsko srce dejanski cevovodni sistem za pridobivanje nafte ali plina.Čeprav niso vedno na sami platformi, mnogi proizvodni sistemi uporabljajo božična drevesa in sisteme cevi, ki delujejo v negostoljubnih globinah 10.000 čevljev ali več.Ta proizvodna oprema je izdelana v skladu s številnimi strogimi standardi American Petroleum Institute (API) in je navedena v več priporočenih praksah API (RP).

Na večini velikih naftnih platform se za surovo tekočino, ki prihaja iz vrtine, uporabljajo dodatni postopki.Ti vključujejo ločevanje vode od ogljikovodikov ter ločevanje plina in tekočin zemeljskega plina od toka tekočin.Ti cevni sistemi za božično drevo so na splošno izdelani po kodah Ameriškega združenja strojnih inženirjev B31.3 z ventili, zasnovanimi v skladu s specifikacijami ventilov API, kot so API 594, API 600, API 602, API 608 in API 609.

Nekateri od teh sistemov lahko vsebujejo tudi zaporne, krogelne in povratne ventile API 6D.Ker so vsi cevovodi na ploščadi ali vrtalni ladji notranji v objektu, stroge zahteve za uporabo ventilov API 6D za cevovode ne veljajo.Čeprav se v teh cevovodnih sistemih uporablja več tipov ventilov, je izbrana vrsta ventila krogelni ventil.

CEVOVODI
Čeprav je večina cevovodov skritih, je njihova prisotnost običajno očitna.Majhni znaki z napisom "naftovod" so očiten pokazatelj prisotnosti podzemnih transportnih cevi.Ti cevovodi so po vsej svoji dolžini opremljeni s številnimi pomembnimi ventili.Zaporne ventile za cevovode v sili najdemo v intervalih, kot jih določajo standardi, kodeksi in zakoni.Ti ventili služijo ključni storitvi izolacije dela cevovoda v primeru puščanja ali ko je potrebno vzdrževanje.

Vzdolž trase cevovoda so razpršeni tudi objekti, kjer vod izhaja iz tal in je na voljo dostop do cevovoda.Te postaje so dom opreme za izstrelitev "prašičev", ki je sestavljena iz naprav, vstavljenih v cevovode za pregled ali čiščenje linije.Te postaje za izstrelitev prašičev običajno vsebujejo več ventilov, bodisi vratnih ali krogelnih.Vsi ventili na cevovodnem sistemu morajo biti polno odprti (popolno odprti), da omogočajo prehod prašičev.

Cevovodi potrebujejo tudi energijo za boj proti trenju cevovoda in vzdrževanje tlaka in pretoka v vodi.Uporabljajo se kompresorske ali črpalne postaje, ki izgledajo kot majhne različice procesne naprave brez visokih razpok.Te postaje so dom na desetine zapornih, krogelnih in kontrolnih cevovodnih ventilov.
Sami cevovodi so zasnovani v skladu z različnimi standardi in kodami, medtem ko cevovodni ventili sledijo cevovodnim ventilom API 6D.
Obstajajo tudi manjši cevovodi, ki se napajajo v hiše in poslovne objekte.Te cevi zagotavljajo vodo in plin in so zaščitene z zapornimi ventili.
Velike občine, zlasti v severnem delu Združenih držav Amerike, zagotavljajo paro za potrebe po ogrevanju komercialnih odjemalcev.Te cevi za dovod pare so opremljene z različnimi ventili za nadzor in regulacijo dovoda pare.Čeprav je tekočina para, so tlaki in temperature nižji od tistih, ki jih najdemo pri proizvodnji pare v elektrarni.V tej storitvi se uporabljajo različne vrste ventilov, čeprav je častitljivi čep ventil še vedno priljubljena izbira.

RAFINERIJA IN PETROKEMIJSKA
Ventili za rafinerije predstavljajo večjo porabo industrijskih ventilov kot kateri koli drug segment ventilov.Rafinerije so dom tako korozivnih tekočin in v nekaterih primerih visokih temperatur.
Ti dejavniki narekujejo, kako so ventili izdelani v skladu s specifikacijami za projektiranje ventilov API, kot so API 600 (zaporni ventili), API 608 (kroglični ventili) in API 594 (povratni ventili).Zaradi težkega delovanja, s katerim se soočajo številni od teh ventilov, je pogosto potreben dodaten dodatek proti koroziji.Ta dodatek se kaže v večjih debelinah sten, ki so določene v projektnih dokumentih API.

V tipični veliki rafineriji je mogoče najti v izobilju skoraj vse glavne vrste ventilov.Povsod prisotni zaporni ventil je še vedno kralj hriba z največjo populacijo, vendar četrtoobratni ventili prevzemajo vse večji tržni delež.Izdelki na četrt obrata, ki uspešno napredujejo v tej industriji (v kateri so nekoč tudi prevladovali linearni izdelki), vključujejo visoko zmogljive trojne lopute in krogelne ventile s kovinskim sedežem.

Standardne zaporne, krožne in povratne ventile še vedno najdemo množično in zaradi srčnosti njihove zasnove in ekonomičnosti izdelave ne bodo kmalu izginili.
Ocene tlaka za rafinerijske ventile segajo od razreda 150 do razreda 1500, pri čemer je razred 300 najbolj priljubljen.
Navadna ogljikova jekla, kot sta razred WCB (lito) in A-105 (kovano), so najbolj priljubljeni materiali, določeni in uporabljeni v ventilih za rafinerije.Številne aplikacije v procesu rafiniranja premikajo zgornje temperaturne meje navadnih ogljikovih jekel in za te aplikacije so določene zlitine z višjo temperaturo.Najbolj priljubljena med njimi so kromova/moly jekla, kot so 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr in 9% Cr.Nerjavna jekla in zlitine z visoko vsebnostjo niklja se uporabljajo tudi v nekaterih posebej težkih postopkih rafiniranja.

sdagag

KEMIJSKI
Kemična industrija je velik uporabnik ventilov vseh vrst in materialov.Od majhnih serij do velikih petrokemičnih kompleksov, ki jih najdemo na obali Zaliva, so ventili ogromen del cevnih sistemov kemičnih procesov.

Večina aplikacij v kemičnih procesih ima nižji tlak kot številni postopki rafiniranja in proizvodnje energije.Najbolj priljubljena tlačna razreda za ventile in cevovode v kemičnih obratih sta razreda 150 in 300. Kemične tovarne so bile tudi največje gonilo prevzema tržnega deleža, ki so ga krogelni ventili prevzeli iz linearnih ventilov v zadnjih 40 letih.Krogelni ventil z elastičnim sedežem z zapiranjem brez puščanja se odlično prilega številnim aplikacijam v kemičnih obratih.Priljubljena lastnost je tudi kompaktna velikost krogelnega ventila.
Še vedno obstaja nekaj kemičnih obratov in tovarniških procesov, kjer so prednostni linearni ventili.V teh primerih so priljubljeni ventili, zasnovani po API 603, s tanjšimi stenami in manjšimi utežmi, običajno izbrani zaporni ali krožni ventil.Nadzor nekaterih kemikalij se učinkovito izvaja tudi z membranskimi ali ščipalnimi ventili.
Zaradi korozivne narave številnih kemikalij in kemičnih procesov je izbira materiala ključnega pomena.Material defacto je 316/316L avstenitnega nerjavnega jekla.Ta material dobro deluje v boju proti koroziji zaradi številnih včasih neprijetnih tekočin.

Za nekatere težje korozivne aplikacije je potrebna večja zaščita.V teh situacijah se pogosto izberejo drugi visokozmogljivi razredi avstenitnega nerjavnega jekla, kot so 317, 347 in 321.Druge zlitine, ki se občasno uporabljajo za nadzor kemičnih tekočin, vključujejo Monel, Alloy 20, Inconel in 17-4 PH.

LOČEVANJE LNG IN PLIN
Tako tekoči zemeljski plin (LNG) kot procesi, potrebni za ločevanje plina, temeljijo na obsežnih cevovodih.Te aplikacije zahtevajo ventile, ki lahko delujejo pri zelo nizkih kriogenih temperaturah.Industrija utekočinjenega zemeljskega plina, ki v Združenih državah hitro raste, si nenehno prizadeva za nadgradnjo in izboljšanje procesa utekočinjanja plina.V ta namen so cevi in ​​ventili postali veliko večji, zahteve za tlak pa so se povečale.

Ta situacija je od proizvajalcev ventilov zahtevala, da razvijejo načrte za izpolnjevanje strožjih parametrov.Kroglični in loputni ventili za četrt obrata so priljubljeni za storitve LNG, pri čemer je najbolj priljubljen material 316s [nerjavno jeklo].Razred ANSI 600 je običajna zgornja meja tlaka za večino aplikacij LNG.Čeprav so izdelki s četrto obračanjem najbolj priljubljeni tipi ventilov, je v tovarnah mogoče najti tudi zaporne, krožne in povratne ventile.

Storitev ločevanja plina vključuje razdelitev plina na njegove posamezne osnovne elemente.Metode ločevanja zraka na primer dajejo dušik, kisik, helij in druge pline v sledovih.Zelo nizkotemperaturna narava procesa pomeni, da je potrebnih veliko kriogenih ventilov.

Tako naprave za ločevanje UZP kot plina imajo nizkotemperaturne ventile, ki morajo delovati v teh kriogenih pogojih.To pomeni, da je treba sistem za tesnjenje ventilov dvigniti stran od nizkotemperaturne tekočine z uporabo plinske ali kondenzacijske kolone.Ta plinski stolpec preprečuje, da bi tekočina oblikovala ledeno kroglo okoli območja embalaže, kar bi preprečilo vrtenje ali dvig stebla ventila.

dsfsg

POSLOVNE ZGRADBE
Poslovne zgradbe nas obkrožajo, vendar če ne bomo pozorno pozorni na njihovo gradnjo, nimamo pojma o množici tekočih arterij, skritih znotraj njihovih zidov, stekla in kovine.

Skupni imenovalec v skoraj vsaki zgradbi je voda.Vse te strukture vsebujejo različne cevne sisteme, ki nosijo številne kombinacije spojine vodik/kisik v obliki pitnih tekočin, odpadne vode, tople vode, sive vode in požarne zaščite.

Z vidika preživetja stavbe so požarni sistemi najbolj kritični.Požarna zaščita v stavbah je skoraj povsod napajana in napolnjena s čisto vodo.Da bi bili sistemi za požarno vodo učinkoviti, morajo biti zanesljivi, imeti zadosten tlak in biti na priročnem mestu po celotni strukturi.Ti sistemi so zasnovani tako, da se v primeru požara samodejno vklopijo.
Visoke stavbe zahtevajo enako storitev vodnega tlaka v zgornjih nadstropjih kot v spodnjih nadstropjih, zato je treba za dvig vode navzgor uporabiti visokotlačne črpalke in cevi.Cevovodni sistemi so običajno razreda 300 ali 600, odvisno od višine stavbe.V teh aplikacijah se uporabljajo vse vrste ventilov;vendar morajo zasnove ventilov odobriti Underwriters Laboratories ali Factory Mutual za požarne glavne storitve.

Za distribucijo pitne vode se uporabljajo isti razredi in tipi ventilov, ki se uporabljajo za gasilske ventile, čeprav postopek odobritve ni tako strog.
Komercialni klimatski sistemi, ki jih najdemo v velikih poslovnih strukturah, kot so poslovne zgradbe, hoteli in bolnišnice, so običajno centralizirani.Imajo veliko hladilno enoto ali kotel za hlajenje ali ogrevanje tekočine, ki se uporablja za prenos hladne ali visoke temperature.Ti sistemi morajo pogosto ravnati s hladilnimi sredstvi, kot je R-134a, hidrofluoroogljikovodik, ali v primeru večjih ogrevalnih sistemov, para.Zaradi kompaktne velikosti metulj in krogelnih ventilov so te vrste postale priljubljene v hladilnih sistemih HVAC.

Na strani pare so se nekateri četrtoobratni ventili prebili v uporabo, vendar se mnogi vodovodarji še vedno zanašajo na linearne zaporne in krožne ventile, še posebej, če cevi zahtevajo sočelno varjene konce.Za te aplikacije z zmerno paro je jeklo zaradi variljivosti jekla nadomestilo lito železo.

Nekateri ogrevalni sistemi uporabljajo toplo vodo namesto pare kot prenosno tekočino.Te sisteme dobro služijo bronasti ali železni ventili.Kroglični in metuljni ventili z prožnim sedežem s četrt obrata so zelo priljubljeni, čeprav se še vedno uporabljajo nekatere linearne izvedbe.

ZAKLJUČEK
Čeprav dokazov o aplikacijah ventilov, omenjenih v tem članku, morda ni mogoče videti med potovanjem v Starbucks ali v babičino hišo, so nekateri zelo pomembni ventili vedno v bližini.V motorju avtomobila so celo ventili, ki se uporabljajo za dostop do tistih mest, kot so tisti v uplinjaču, ki nadzorujejo pretok goriva v motor in tisti v motorju, ki nadzorujejo pretok bencina v bate in spet ven.In če ti ventili niso dovolj blizu našemu vsakdanjemu življenju, razmislite o resničnosti, da naša srca redno bijejo s štirimi vitalnimi napravami za nadzor pretoka.

To je le še en primer resničnosti: ventili so resnično povsod.VM
Del II tega člena zajema dodatne industrije, kjer se uporabljajo ventili.Pojdite na www.valvemagazine.com, če želite prebrati o celulozi in papirju, pomorskih aplikacijah, jezovih in hidroelektrarni, sončni energiji, železu in jeklu, vesoljski, geotermalni ter obrtnem pivovarstvu in destilaciji.

GREG JOHNSON je predsednik United Valve (www.unitedvalve.com) v Houstonu.Je urednik revije VALVE, nekdanji predsednik Sveta za popravilo ventilov in sedanji član upravnega odbora VRC.Deluje tudi v odboru VMA za izobraževanje in usposabljanje, je podpredsednik odbora za komunikacije VMA in je bil prejšnji predsednik Društva za standardizacijo proizvajalcev.


Čas objave: 29.9.2020

Aplikacija

Underground pipeline

Podzemni cevovod

Irrigation System

Namakalni sistem

Water Supply System

Sistem za oskrbo z vodo

Equipment supplies

Zaloge opreme