Kus klappe kasutatakse: kõikjal!

08. november 2017 Kirjutas Greg Johnson

Klappe võib tänapäeval leida peaaegu kõikjal: meie kodudes, tänavate all, ärihoonetes ja tuhandetes kohtades elektri- ja veejaamades, paberivabrikutes, rafineerimistehastes, keemiatehastes ning muudes tööstus- ja infrastruktuurirajatistes.
Klapitööstus on tõeliselt laiaulatuslik, ja selle segmendid varieeruvad veejaotustest tuumaenergiani ning üles- ja allavoolu nafta ja gaasini. Kõik need lõppkasutajatööstused kasutavad mõnda põhitüüpi ventiile; ehituse ja materjalide detailid on aga sageli väga erinevad. Siin on näidis:

VESI TÖÖD
Veejaotuse maailmas on rõhk peaaegu alati suhteliselt madal ja ümbritseva õhu temperatuur. Need kaks rakendusteavet võimaldavad mitmeid ventiili konstruktsioonielemente, mida ei leiduks raskematel seadmetel, nagu kõrge temperatuuriga auruventiilid. Veeteenuse välistemperatuur võimaldab kasutada mujal mittesobivaid elastomeere ja kummitihendeid. Need pehmed materjalid võimaldavad veeklapid tilguti tihedalt sulgeda.

Veel üks veevärgi ventiilide kaalutlus on ehitusmaterjalide valik. Malmi ja kõrgtugevat malmi kasutatakse laialdaselt veesüsteemides, eriti suure välisläbimõõduga liinides. Väga väikeste liinidega saab pronksklapimaterjalidega päris hästi hakkama.

Rõhk, mida enamik veevärkventiile näeb, on tavaliselt tunduvalt alla 200 psi. See tähendab, et paksema seinaga kõrgema rõhuga konstruktsioone pole vaja. Nagu öeldud, on juhtumeid, kus veeventiilid on ehitatud suurema rõhu, kuni umbes 300 psi, käsitlemiseks. Need rakendused on tavaliselt pikkadel akveduktidel rõhuallika lähedal. Mõnikord leidub kõrge tammi kõrgeimates punktides ka kõrgema rõhuga veeklappe.

American Water Works Association (AWWA) on välja andnud spetsifikatsioonid, mis hõlmavad mitut tüüpi veevärgirakendustes kasutatavaid ventiile ja ajamid.

REOVEE
Rajatisesse või ehitisse siseneva värske joogivee tagakülg on reovee või kanalisatsiooni väljund. Need liinid koguvad kogu jäätmevedeliku ja tahked ained ning suunavad need reoveepuhastisse. Nendel puhastusjaamadel on palju madala rõhuga torustikke ja ventiile, et täita oma "must tööd". Reoveeventiilidele esitatavad nõuded on paljudel juhtudel palju leebemad kui puhta vee teenuse nõuded. Raudvärav ja tagasilöögiklapid on seda tüüpi teenuste jaoks kõige populaarsemad valikud. Selle teenuse standardventiilid on ehitatud vastavalt AWWA spetsifikatsioonidele.

ELEKTRITÖÖSTUS
Suurem osa USA-s toodetud elektrienergiast toodetakse aurutehastes, kasutades fossiilkütuseid ja kiireid turbiine. Kaasaegse elektrijaama katte mahakoorimine annaks ülevaate kõrgsurve ja kõrge temperatuuriga torustikusüsteemidest. Need põhiliinid on auruenergia tootmise protsessis kõige kriitilisemad.

Väravaventiilid jäävad elektrijaamade sisse- ja väljalülitusrakenduste peamiseks valikuks, kuigi leidub ka eriotstarbelisi Y-mustriga keraklappe. Suure jõudlusega ja kriitilise teenindusega kuulventiilid on mõne elektrijaama projekteerija seas populaarsust kogumas ja tungivad sellesse kunagisse lineaarventiilide domineeritud maailma.

Metallurgia on kriitilise tähtsusega toiteseadmete ventiilide jaoks, eriti nende puhul, mis töötavad rõhu ja temperatuuri ülekriitilistes või ülikriitilistes töövahemikes. Tänapäeva elektrijaamades kasutatakse tavaliselt F91, F92, C12A ning mitmeid Inconeli ja roostevaba terase sulameid. Rõhuklassid hõlmavad 1500, 2500 ja mõnel juhul 4500. Tippelektrijaamade (need, mis töötavad ainult vastavalt vajadusele) moduleeriv iseloom paneb ka ventiilidele ja torustikele tohutu koormuse, mistõttu on vaja tugevat konstruktsiooni, et tulla toime äärmusliku tsükli, temperatuuri ja temperatuuri kombinatsiooniga. survet.
Lisaks peamisele auruventiilile on elektrijaamad koormatud lisatorustikuga, mis on asustatud lugematu hulga värava-, maakera-, tšeki-, liblik- ja kuulventiilidega.

Tuumaelektrijaamad töötavad samal auru/kiire turbiini põhimõttel. Peamine erinevus seisneb selles, et tuumaelektrijaamas tekib aur lõhustumisprotsessis tekkiva soojuse toimel. Tuumaelektrijaama ventiilid on sarnased nende fossiilkütusel töötavate sugulastega, välja arvatud nende sugupuu ja lisatud absoluutse töökindluse nõue. Tuumaventiilid on toodetud ülikõrgete standardite järgi ning kvalifitseerimis- ja kontrollidokumentatsioon täidab sadu lehekülgi.

ÕLI- JA GAASI TOOTMINE
Nafta- ja gaasikaevud ning tootmisrajatised kasutavad palju ventiile, sealhulgas paljusid raskeveokite klappe. Kuigi sadu jalgu õhku paiskavaid naftapurskeid enam tõenäoliselt ei esine, illustreerib pilt maa-aluse nafta ja gaasi võimalikku survet. Seetõttu asetatakse kaevupead või jõulupuud kaevu pika torujuhtme otsa. Need koostud koos ventiilide ja spetsiaalsete liitmike kombinatsiooniga on ette nähtud taluma rõhku üle 10 000 psi. Kuigi tänapäeval leidub maale kaevatud kaevudes harva, on äärmiselt kõrge rõhk sageli sügavates avamere kaevudes.

Kaevupea seadmete disain on hõlmatud API spetsifikatsioonidega, nagu 6A, kaevupea ja jõulupuu seadmete spetsifikatsioon. 6A-ga kaetud ventiilid on mõeldud ülikõrgete rõhkude, kuid tagasihoidlike temperatuuride jaoks. Enamik jõulupuid sisaldavad tõmbeventiile ja spetsiaalseid maakera klappe, mida nimetatakse drosseliks. Drosselid kasutatakse kaevust tuleva voolu reguleerimiseks.

Lisaks kaevupeadele asuvad nafta- või gaasimaardlaid paljud abirajatised. Protsessiseadmed õli või gaasi eeltöötluseks nõuavad mitmeid ventiile. Need ventiilid on tavaliselt madalamate klasside jaoks mõeldud süsinikterasest.

Mõnikord leidub toornafta voolus väga söövitavat vedelikku – vesiniksulfiidi. See materjal, mida nimetatakse ka hapugaasiks, võib olla surmav. Hapugaasi väljakutsetega toimetulemiseks tuleb järgida spetsiaalseid materjale või materjalitöötlustehnikaid vastavalt NACE rahvusvahelisele spetsifikatsioonile MR0175.

OFFSHORE-TÖÖSTUS
Avamere naftapuurtornide ja tootmisrajatiste torusüsteemid sisaldavad paljusid ventiile, mis on ehitatud paljude erinevate spetsifikatsioonide järgi, et tulla toime mitmesuguste voolu reguleerimise väljakutsetega. Need rajatised sisaldavad ka erinevaid juhtimissüsteemide silmuseid ja rõhualandusseadmeid.

Õlitootmisrajatiste puhul on arteriaalne süda tegelik nafta- või gaasikogumistorusüsteem. Kuigi mitte alati platvormil endal, kasutavad paljud tootmissüsteemid jõulupuid ja torusüsteeme, mis töötavad ebasõbralikul sügavusel 10 000 jalga või rohkem. See tootmisseade on ehitatud vastavalt paljudele rangetele American Petroleum Institute (API) standarditele ja sellele viidatakse mitmetes API soovituslikes tavades (RPs).

Enamikel suurtel naftaplatvormidel rakendatakse puuraugupeast tulevale toorvedelikule lisaprotsesse. Need hõlmavad vee eraldamist süsivesinikest ning gaasi ja maagaasi vedelike eraldamist vedelikuvoolust. Need jõulukuusejärgsed torustikusüsteemid on üldiselt ehitatud Ameerika Mehaanikainseneride Ühingu B31.3 torustiku koodide järgi ja klapid on projekteeritud vastavalt API klapi spetsifikatsioonidele, nagu API 594, API 600, API 602, API 608 ja API 609.

Mõned neist süsteemidest võivad sisaldada ka API 6D väravat, kuul- ja tagasilöögiklappe. Kuna kõik platvormil või puurlaeval olevad torustikud on rajatisesisesed, ei kehti torujuhtmete jaoks API 6D klappide kasutamise ranged nõuded. Kuigi nendes torusüsteemides kasutatakse mitut tüüpi ventiili, on klapitüübiks valitud kuulkraan.

TORUD
Kuigi enamik torujuhtmeid on silme eest varjatud, on nende olemasolu tavaliselt ilmne. Väikesed sildid, millel on kirjas "naftatorustik", on üks ilmne näitaja maa-aluse transporditorustiku olemasolust. Need torustikud on kogu pikkuses varustatud paljude oluliste ventiilidega. Torujuhtme avariisulgventiilid leitakse standardite, koodide ja seadustega ettenähtud intervallidega. Need ventiilid teenivad olulist teenust torujuhtme lõigu isoleerimiseks lekke või hooldusvajaduse korral.

Piki torujuhtme trassi on hajutatud ka rajatisi, kus liin väljub maapinnast ja liinile on juurdepääs. Need jaamad on koduks "sigade" veeskamisseadmetele, mis koosnevad torujuhtmetesse sisestatud seadmetest, et kontrollida või puhastada liini. Need sigade vettelaskmisjaamad sisaldavad tavaliselt mitut ventiili, kas värava- või kuultüüpi. Kõik torujuhtmesüsteemi ventiilid peavad olema täisavatud (täielikult avatavad), et võimaldada sigade läbipääsu.

Torujuhtmed vajavad energiat ka torujuhtme hõõrdumise vastu võitlemiseks ning torustiku rõhu ja vooluhulga säilitamiseks. Kasutatakse kompressor- või pumbajaamu, mis näevad välja nagu protsessitehase väikesed versioonid ilma kõrgete pragunemistornideta. Need jaamad on koduks kümnetele värava-, kuul- ja tagasilöögiklappidele.
Torustik ise on projekteeritud vastavalt erinevatele standarditele ja koodidele, torujuhtme ventiilid järgivad API 6D torujuhtme ventiile.
Samuti on väiksemaid torujuhtmeid, mis sisenevad majadesse ja ärihoonetesse. Need liinid pakuvad vett ja gaasi ning on kaitstud sulgeventiilidega.
Suured omavalitsused, eriti Ameerika Ühendriikide põhjaosas, pakuvad auru kommertsklientide küttevajaduste rahuldamiseks. Need auru etteandetorud on varustatud mitmesuguste ventiilidega auruvarustuse juhtimiseks ja reguleerimiseks. Kuigi vedelik on aur, on rõhud ja temperatuurid madalamad kui elektrijaama aurutootmises. Selles teenuses kasutatakse mitmesuguseid ventiilitüüpe, kuigi auväärne pistikventiil on endiselt populaarne valik.

RAFINEERITUD JA NAFTAKEMIA
Rafineerimistehaste ventiilid kasutavad rohkem tööstuslikke klappe kui ükski teine ​​klapisegment. Rafineerimistehased on koduks nii söövitavatele vedelikele kui ka mõnel juhul kõrgetele temperatuuridele.
Need tegurid määravad, kuidas ventiilid ehitatakse vastavalt API klapi konstruktsiooni spetsifikatsioonidele, nagu API 600 (väravventiilid), API 608 (kuulventiilid) ja API 594 (kontrollventiilid). Paljude nende ventiilide karmi hoolduse tõttu on sageli vaja täiendavat korrosioonivaru. See soodustus ilmneb suuremate seinapaksuste kaudu, mis on määratletud API projekteerimisdokumentides.

Tüüpilisest suurest rafineerimistehasest võib leida ohtralt peaaegu kõiki suuremaid ventiilitüüpe. Üldlevinud väravaklapp on endiselt suurima rahvaarvuga mäe kuningas, kuid veerandpöördega ventiilid võtavad järjest suurema osa oma turuosast. Selles tööstusharus (milles domineerisid kunagi lineaarsed tooted) edukad veerandpöördega tooted hõlmavad suure jõudlusega kolmekordse nihkega liblikklappe ja metallist istmega kuulventiile.

Standardväravaid, kere- ja tagasilöögiklappe leidub endiselt massiliselt ning nende konstruktsiooni südamlikkuse ja valmistamise ökonoomsuse tõttu ei kao need niipea kuhugi.
Rafineerimistehase ventiilide rõhureitingud ulatuvad klassist 150 kuni klassini 1500, kusjuures klass 300 on kõige populaarsem.
Tavalised süsinikterased, nagu WCB (valatud) ja A-105 (sepistatud), on kõige populaarsemad materjalid, mis on määratletud ja mida kasutatakse rafineerimistehaste ventiilide jaoks. Paljud rafineerimisprotsessirakendused suruvad tavaliste süsinikteraste temperatuuride ülemisi piire ja nende rakenduste jaoks on ette nähtud kõrgema temperatuuriga sulamid. Kõige populaarsemad neist on kroomitud/molyterased, nagu 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr ja 9% Cr. Roostevaba terast ja kõrge niklisisaldusega sulameid kasutatakse ka mõnes eriti karmis rafineerimisprotsessis.

KEEMILISED
Keemiatööstus on suur igat tüüpi ja materjali ventiilide kasutaja. Alates väikestest partiide tehastest kuni Pärsia lahe rannikul leiduvate tohutute naftakeemiakompleksideni on ventiilid keemiliste protsesside torustike suur osa.

Enamik keemiliste protsesside rakendusi on madalama rõhuga kui paljud rafineerimisprotsessid ja energiatootmine. Keemiatehase ventiilide ja torustike kõige populaarsemad rõhuklassid on klassid 150 ja 300. Keemiatehased on olnud ka suurim turuosa ülevõtmise tõukejõud, mille kuulventiilid on viimase 40 aasta jooksul maadelnud lineaarventiilidest. Elastse istmega kuulventiil oma lekkevaba sulguriga sobib ideaalselt paljude keemiatehaste rakendustega. Kuulkraani kompaktne suurus on samuti populaarne omadus.
Endiselt on mõned keemiatehased ja tehaseprotsessid, kus eelistatakse lineaarseid ventiile. Sellistel juhtudel on populaarsed API 603 disainitud, õhemate seinte ja kergemate raskustega ventiilid tavaliselt eelistatud värava- või kereventiilid. Mõnede kemikaalide juhtimine toimub tõhusalt ka membraani- või pigistusklappide abil.
Paljude kemikaalide ja kemikaalide valmistamise protsesside söövitava olemuse tõttu on materjalide valik kriitiline. Defacto materjal on 316/316L klassi austeniitsest roostevabast terasest. See materjal võitleb hästi paljude mõnikord ebameeldivate vedelike korrosiooniga.

Mõne karmima söövitava rakenduse puhul on vaja rohkem kaitset. Sellistes olukordades valitakse sageli muud suure jõudlusega austeniitse roostevaba terase klassid, näiteks 317, 347 ja 321. Muud sulamid, mida aeg-ajalt keemiliste vedelike kontrollimiseks kasutatakse, on Monel, Alloy 20, Inconel ja 17-4 PH.

LNG JA GAASI ERALDAMINE
Nii vedel maagaas (LNG) kui ka gaasi eraldamiseks vajalikud protsessid põhinevad ulatuslikel torustikel. Need rakendused nõuavad ventiile, mis võivad töötada väga madalatel krüogeensetel temperatuuridel. LNG-tööstus, mis Ameerika Ühendriikides kiiresti kasvab, otsib pidevalt gaasi veeldamise protsessi uuendamist ja täiustamist. Selleks on torustik ja klapid muutunud palju suuremaks ning tõstetud survenõudeid.

Selline olukord on nõudnud klapitootjatelt karmimatele parameetritele vastavate konstruktsioonide väljatöötamist. Veerandpöördega kuul- ja liblikventiilid on populaarsed veeldatud maagaasi teenindamiseks, kusjuures kõige populaarsem materjal on 316ss [roostevaba teras]. ANSI klass 600 on enamiku veeldatud maagaasi rakenduste tavaline rõhulagi. Kuigi veerandpöördega tooted on populaarseimad ventiilitüübid, leidub tehastes ka värava-, maakera- ja tagasilöögiklappe.

Gaasieraldusteenus hõlmab gaasi jagamist selle üksikuteks põhielementideks. Näiteks eraldavad õhueraldusmeetodid lämmastikku, hapnikku, heeliumi ja muid mikrogaase. Protsessi väga madala temperatuuri tõttu on vaja palju krüogeenseid ventiile.

Nii LNG- kui ka gaasieraldusjaamades on madala temperatuuriga ventiilid, mis peavad jääma nendes krüogeensetes tingimustes töökorras. See tähendab, et klapi tihendisüsteem tuleb gaasi- või kondensatsioonikolonni abil madala temperatuuriga vedelikust eemale tõsta. See gaasikolonn ei lase vedelikul moodustada pakkimisala ümber jääpalli, mis takistaks klapivarre pöörlemist või tõusmist.

ÄRIHOONED
Meid ümbritsevad ärihooned, kuid kui me nende ehitamisel suurt tähelepanu ei pööra, pole meil suurt aimugi nende müüritise-, klaasi- ja metalliseinte sisse peidetud paljudest vedelikuarteritest.

Peaaegu iga hoone ühine nimetaja on vesi. Kõik need konstruktsioonid sisaldavad mitmesuguseid torusüsteeme, mis kannavad paljusid vesiniku/hapniku kombinatsioone joogivedelike, reovee, kuuma vee, halli vee ja tulekaitse kujul.

Hoone ellujäämise seisukohast on tuletõrjesüsteemid kõige olulisemad. Hoonete tulekaitse on peaaegu kõikjal toidetud ja täidetud puhta veega. Tuletõrjeveesüsteemide tõhusaks toimimiseks peavad need olema töökindlad, piisava rõhuga ja mugavalt paiknema kogu konstruktsioonis. Need süsteemid on loodud tulekahju korral automaatselt pingesse lülitama.
Kõrghoonete ülemistel korrustel on vaja sama veesurve teenust kui alumistel korrustel, nii et vee üles viimiseks tuleb kasutada kõrgsurvepumpasid ja torustikke. Torustik on tavaliselt klass 300 või 600, olenevalt hoone kõrgusest. Nendes rakendustes kasutatakse igat tüüpi ventiile; siiski peavad ventiilide konstruktsioonid olema Underwriters Laboratories'i või Factory Mutuali poolt tuletõrjevõrgu teenindamiseks heaks kiidetud.

Joogivee jaotamisel kasutatakse samu klasse ja tüüpi klappe, mida kasutatakse tuletõrjeventiilide jaoks, kuigi heakskiitmise protsess ei ole nii range.
Suurtes äristruktuurides, näiteks büroohoonetes, hotellides ja haiglates leiduvad kaubanduslikud kliimaseadmed on tavaliselt tsentraliseeritud. Neil on suur jahuti või boiler külma või kõrge temperatuuri ülekandmiseks kasutatava vedeliku jahutamiseks või soojendamiseks. Need süsteemid peavad sageli käsitlema jahutusaineid, nagu R-134a, fluorosüsinik, või suuremate küttesüsteemide puhul auru. Liblik- ja kuulventiilide kompaktse suuruse tõttu on need tüübid muutunud populaarseks HVAC-jahutisüsteemides.

Auru poolel on mõned veerandpöördega ventiilid kasutusele võtnud, kuid paljud sanitaartehnilised insenerid toetuvad endiselt lineaarsetele siibri- ja kereklappidele, eriti kui torustik vajab põkkkeevisotsikuid. Nende mõõdukate aururakenduste puhul on teras asendunud malmiga terase keevitatavuse tõttu.

Mõned küttesüsteemid kasutavad ülekandevedelikuna auru asemel kuuma vett. Neid süsteeme teenindavad hästi pronks- või raudventiilid. Veerandpöördega elastse istmega kuul- ja liblikklapid on väga populaarsed, kuigi mõningaid lineaarseid konstruktsioone kasutatakse endiselt.

KOKKUVÕTE
Kuigi tõendeid selles artiklis mainitud klapirakenduste kohta ei pruugi Starbucksi või vanaema majja reisimise ajal vaadata, on mõned väga olulised ventiilid alati läheduses. Auto mootoris on isegi ventiilid, mida kasutatakse nendesse kohtadesse pääsemiseks, näiteks need karburaatoris, mis juhivad kütuse voolu mootorisse ja need mootoris, mis juhivad bensiini voolu kolbidesse ja sealt välja. Ja kui need klapid ei ole meie igapäevaelule piisavalt lähedal, mõelge tegelikkusele, et meie süda lööb regulaarselt läbi nelja olulise voolu reguleeriva seadme.

See on veel üks näide tegelikkusest, et klapid on tõesti kõikjal. VM
Selle artikli II osa hõlmab täiendavaid tööstusharusid, kus klappe kasutatakse. Minge aadressile www.valvemagazine.com, et lugeda tselluloosi ja paberi, mererakenduste, tammide ja hüdroelektrienergia, päikese-, raua- ja terase-, kosmose-, maasoojus- ja käsitööpruulimise ning destilleerimise kohta.

GREG JOHNSON on United Valve'i (www.unitedvalve.com) president Houstonis. Ta on ajakirja VALVE kaastoimetaja, endine Valve Repair Councili esimees ja praegune VRC juhatuse liige. Ta töötab ka VMA haridus- ja koolituskomitees, on VMA kommunikatsioonikomitee aseesimees ja endine tootjate standardimisühingu president.