Kus ventiile kasutatakse: Kõikjal!

08. november 2017 Autor: Greg Johnson

Ventiile võib tänapäeval leida peaaegu kõikjal: meie kodudes, tänavate all, ärihoonetes ja tuhandetes kohtades elektri- ja veejaamades, paberivabrikutes, rafineerimistehastes, keemiatehastes ja muudes tööstus- ja taristurajatistes.
Ventiilitööstus on tõeliselt laiaulatuslik, selle segmendid ulatuvad veevarustusest tuumaenergiani ning nafta ja gaasi üles- ja allavoolu. Kõik need lõpptarbijate tööstusharud kasutavad mõnda põhitüüpi ventiile; aga konstruktsiooni ja materjalide üksikasjad on sageli väga erinevad. Siin on näidis:

VEETÖÖD
Veevarustuse maailmas on rõhk peaaegu alati suhteliselt madal ja temperatuur ümbritseva õhu temperatuur. Need kaks rakendusfakti võimaldavad mitmeid ventiilide konstruktsioonielemente, mida ei leidu keerukamate seadmete, näiteks kõrgtemperatuuriliste auruventiilide puhul. Veeteenuse ümbritseva õhu temperatuur võimaldab kasutada elastomeere ja kummist tihendeid, mis mujal ei sobi. Need pehmed materjalid võimaldavad varustada veeventiile tilkade tihedaks sulgemiseks.

Veevärgiventiilide puhul on oluline ka materjalide valik. Malmi ja kõrgtugevat rauda kasutatakse laialdaselt veesüsteemides, eriti suure välisläbimõõduga torudes. Väga väikeste torudega saab pronksist ventiilimaterjalidega üsna hästi hakkama.

Enamiku veevärgiventiilide rõhk on tavaliselt tunduvalt alla 200 psi. See tähendab, et paksema seinaga kõrgsurveventiile pole vaja. Siiski on juhtumeid, kus veeventiilid on ehitatud taluma kõrgemat rõhku, kuni umbes 300 psi. Sellised rakendused on tavaliselt pikkadel akveduktidel rõhuallika lähedal. Mõnikord leidub kõrgsurveventiile ka kõrgeima rõhuga punktides kõrges tammis.

Ameerika Veevärkide Assotsiatsioon (AWWA) on välja andnud spetsifikatsioonid, mis hõlmavad paljusid erinevat tüüpi ventiile ja ajameid, mida kasutatakse veevärgi rakendustes.

REOVEE
Rajatisse või ehitisse suunduva värske joogivee teine ​​külg on reovee- või kanalisatsiooniväljund. Need torud koguvad kõik jääkvedelikud ja tahked ained ning suunavad need reoveepuhastisse. Nendel puhastusjaamadel on palju madalrõhutorustikke ja ventiile oma „musta töö“ tegemiseks. Reoveeventiilidele esitatavad nõuded on paljudel juhtudel palju leebemad kui puhta vee teenusele esitatavad nõuded. Seda tüüpi teenuse puhul on kõige populaarsemad valikud raudsiibrid ja tagasilöögiklapid. Selle teenuse standardventiilid on ehitatud vastavalt AWWA spetsifikatsioonidele.

ENERGIATÖÖSTUS
Suurem osa Ameerika Ühendriikides toodetavast elektrienergiast toodetakse fossiilkütustel töötavates aurujaamades, kus töötavad kiired turbiinid. Moodsa elektrijaama katte eemaldamine annaks ülevaate kõrgsurve- ja kõrgetemperatuurilistest torustikusüsteemidest. Need peamised torujuhtmed on auruenergia tootmise protsessis kõige kriitilisemad.

Elektrijaamade sisse-/väljalülitusrakendustes on endiselt peamine valik siibriventiilid, kuigi leidub ka eriotstarbelisi Y-kujulisi kuulventiile. Mõnede elektrijaamade projekteerijate seas on populaarsust kogumas suure jõudlusega kriitilise tähtsusega kuulventiilid, mis teevad edusamme kunagi lineaarventiilide domineeritud maailmas.

Metallurgia on kriitilise tähtsusega elektrirakenduste ventiilide puhul, eriti nende puhul, mis töötavad rõhu ja temperatuuri superkriitilises või ultrasuperkriitilises töövahemikus. Tänapäeva elektrijaamades kasutatakse tavaliselt F91, F92, C12A metalle koos mitmete Inconeli ja roostevabast terasest sulamitega. Rõhuklassid hõlmavad 1500, 2500 ja mõnel juhul 4500. Tippjõujaamade (mis töötavad ainult vastavalt vajadusele) moduleeriv olemus avaldab ventiilidele ja torustikule ka suurt koormust, mis nõuab vastupidavaid konstruktsioone, et tulla toime tsüklite, temperatuuri ja rõhu äärmuslike kombinatsioonidega.
Lisaks peamisele auruventiilile on elektrijaamad varustatud abitorustikega, mis on asustatud lugematute siibri-, kera-, tagasilöögi-, liblik- ja kuulventiilidega.

Tuumaelektrijaamad töötavad samal auru/kiirturbiini põhimõttel. Peamine erinevus seisneb selles, et tuumaelektrijaamas tekib aur lõhustumisprotsessist tekkiva soojuse abil. Tuumaelektrijaamade ventiilid on sarnased oma fossiilkütustel töötavatele sugulastele, välja arvatud nende päritolu ja lisanõue absoluutse töökindluse kohta. Tuumaventiilid on toodetud äärmiselt kõrgete standardite kohaselt, kusjuures kvalifitseerimis- ja kontrollidokumentatsioon täidab sadu lehekülgi.

NAFTA JA GAASI TOOTMINE
Nafta- ja gaasipuuraugud ning tootmisrajatised on ventiilide, sealhulgas paljude võimsate ventiilide suurkasutajad. Kuigi naftapurskeid, mis paiskuvad sadu jalgu õhku, enam tõenäoliselt ei esine, illustreerib pilt maa-aluse nafta ja gaasi potentsiaalset rõhku. Seetõttu asetatakse puuraugu pikkade torude ülaossa puuraugu suudmed või jõulupuud. Need ventiilide ja spetsiaalsete liitmike kombinatsiooniga sõlmed on konstrueeritud taluma rõhku kuni 10 000 psi. Kuigi tänapäeval leidub neid maismaal kaevatud puuraukudes harva, leidub äärmiselt kõrget rõhku sageli sügavatel avamere puuraukudel.

Puuraugupea seadmete projekteerimist käsitlevad API spetsifikatsioonid, näiteks 6A, puurkaevupea ja jõulupuu seadmete spetsifikatsioon. Punktis 6A käsitletud ventiilid on projekteeritud äärmiselt kõrge rõhu, kuid mõõduka temperatuuri jaoks. Enamikul jõulupuu ventiilidest on sulgeventiilid ja spetsiaalsed drosselid, mida nimetatakse drosseliks. Drosseleid kasutatakse puuraugust tuleva voolu reguleerimiseks.

Lisaks puuraugupeadele endile asuvad nafta- või gaasiväljal paljud abirajatised. Nafta või gaasi eeltöötlusseadmete jaoks on vaja mitmeid ventiile. Need ventiilid on tavaliselt valmistatud madalama klassi süsinikterasest.

Mõnikord leidub toornafta voolus väga söövitavat vedelikku – vesiniksulfiidi. See materjal, mida nimetatakse ka hapugaasiks, võib olla surmav. Hapugaasist tulenevate probleemide lahendamiseks tuleb järgida spetsiaalseid materjale või materjalide töötlemise tehnikaid vastavalt NACE rahvusvahelisele spetsifikatsioonile MR0175.

AVAMERETÖÖSTUS
Avamere naftapuurplatvormide ja tootmisrajatiste torustikusüsteemid sisaldavad hulgaliselt ventiile, mis on ehitatud vastavalt paljudele erinevatele spetsifikatsioonidele, et tulla toime mitmesuguste vooluhulga juhtimise probleemidega. Need rajatised sisaldavad ka mitmesuguseid juhtimissüsteemi silmuseid ja rõhu alandamise seadmeid.

Nafta tootmisrajatiste arteriaalne süda on tegelik nafta- või gaasitootmistorustik. Kuigi see ei asu alati platvormil endal, kasutavad paljud tootmissüsteemid jõulupuud ja torustikke, mis töötavad ebasõbralikus sügavuses 10 000 jalga või rohkem. See tootmisseade on ehitatud vastavalt paljudele rangetele Ameerika Naftainstituudi (API) standarditele ja sellele on viidatud mitmes API soovituslikus praktikas (RP).

Enamikul suurtel naftaplatvormidel rakendatakse puuraugu suudmest tulevale toorvedelikule täiendavaid protsesse. Nende hulka kuuluvad vee eraldamine süsivesinikest ning gaasi ja maagaasi vedelike eraldamine vedelikuvoolust. Need pärast jõulupuud ehitatud torustikusüsteemid on üldiselt ehitatud vastavalt Ameerika Mehaanikainseneride Ühingu B31.3 torustiku koodidele, kusjuures ventiilid on projekteeritud vastavalt API ventiilide spetsifikatsioonidele, näiteks API 594, API 600, API 602, API 608 ja API 609.

Mõned neist süsteemidest võivad sisaldada ka API 6D siibri-, kuul- ja tagasilöögiklappe. Kuna kõik platvormil või puurlaeval olevad torujuhtmed asuvad rajatise sees, ei kehti torujuhtmete jaoks API 6D ventiilide kasutamise ranged nõuded. Kuigi nendes torusüsteemides kasutatakse mitut tüüpi ventiile, on eelistatud ventiilitüübiks kuulventiil.

TORUJUHTMED
Kuigi enamik torustikke on silma alt ära peidetud, on nende olemasolu tavaliselt ilmne. Väikesed sildid kirjaga „nafta torujuhe” on üks ilmne näitaja maa-aluste transporditorustike olemasolust. Need torujuhtmed on kogu pikkuses varustatud paljude oluliste ventiilidega. Torujuhtme avariiventiilid asuvad standardite, eeskirjade ja seadustega ettenähtud vahedega. Need ventiilid täidavad olulist funktsiooni torujuhtme osa isoleerimisel lekke korral või hoolduse vajaduse korral.

Torujuhtme trassil on hajusalt ka rajatised, kus torujuhe tuleb maapinnast välja ja millele on juurdepääs tagatud. Need jaamad on koduks torujuhtmete avamisseadmetele, mis koosnevad torujuhtmetesse sisestatud seadmetest, mis on mõeldud torujuhtme kontrollimiseks või puhastamiseks. Nendel torujuhtmete avamisjaamadel on tavaliselt mitu ventiili, kas siibri- või kuulventiili. Kõik torujuhtmesüsteemi ventiilid peavad olema täisavaga (täielikult avanevad), et võimaldada torujuhtmete läbipääsu.

Torustikud vajavad energiat ka hõõrdumisega võitlemiseks ning rõhu ja voolu säilitamiseks torustikus. Kasutatakse kompressor- või pumplateid, mis näevad välja nagu väiksemad versioonid töötlemistehasest ilma kõrgete krakkimistornideta. Nendes jaamades on kümneid siibri-, kuul- ja tagasilöögiklappe.
Torustikud ise on projekteeritud vastavalt erinevatele standarditele ja eeskirjadele, samas kui torustiku ventiilid järgivad API 6D torustiku ventiile.
Samuti on olemas väiksemad torustikud, mis suubuvad majja ja ärihoonetesse. Need torud varustavad vett ja gaasi ning on kaitstud sulgeventiilidega.
Suured omavalitsused, eriti Ameerika Ühendriikide põhjaosas, pakuvad auru äriklientide küttevajaduste rahuldamiseks. Need aurutorustikud on varustatud mitmesuguste ventiilidega auruvarustuse juhtimiseks ja reguleerimiseks. Kuigi vedelik on aur, on rõhud ja temperatuurid madalamad kui elektrijaamade auru tootmisel. Selles teenuses kasutatakse mitmesuguseid ventiilitüüpe, kuigi auväärne korkventiil on endiselt populaarne valik.

RAFINEERIMIS- JA NAFTAKEEMIATÖÖSTUS
Rafineerimistehase ventiilid moodustavad tööstusliku ventiilide kasutuse rohkem kui ükski teine ​​ventiilide segment. Rafineerimistehastes esinevad nii söövitavad vedelikud kui ka mõnel juhul kõrged temperatuurid.
Need tegurid määravad, kuidas ventiile ehitatakse vastavalt API ventiilide projekteerimisspetsifikatsioonidele, näiteks API 600 (siibrid), API 608 (kuulventiilid) ja API 594 (tagasilöögiventiilid). Kuna paljud neist ventiilidest puutuvad kokku karmide kasutustingimustega, on sageli vaja täiendavat korrosioonivaru. See varu avaldub suuremate seinapaksuste kaudu, mis on täpsustatud API projekteerimisdokumentides.

Tüüpilises suures rafineerimistehases võib leida arvukalt praktiliselt kõiki peamisi ventiilitüüpe. Üldlevinud sulgeventiil on endiselt mäekuningas ja selle populaarsus on suurim, kuid veerandpöördventiilid hõivavad üha suurema osa turust. Selles tööstusharus (kus kunagi domineerisid lineaarsed tooted) edukat läbimurret tegevate veerandpöördventiilide hulka kuuluvad suure jõudlusega kolmekordse nihkega liblikventiilid ja metalltihendiga kuulventiilid.

Standardseid värava-, globaalseid ja tagasilöögiklappe leidub endiselt massiliselt ning nende disaini südamlikkuse ja tootmisökonoomsuse tõttu ei kao need niipea.
Rafineerimistehase ventiilide rõhuklassid ulatuvad klassist 150 kuni klassi 1500, kusjuures klass 300 on kõige populaarsem.
Rafineerimistehaste ventiilides kasutatavad ja spetsifikatsioonides kõige populaarsemad materjalid on tavalised süsinikterased, näiteks WCB (valatud) ja A-105 (sepistatud). Paljud rafineerimisprotsesside rakendused nihutavad tavalise süsinikterase ülemisi temperatuuripiire ning nende rakenduste jaoks on ette nähtud kõrgema temperatuuriga sulamid. Neist populaarseimad on kroom-/molüüdiagregaadid, näiteks 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr ja 9% Cr. Mõnedes eriti karmides rafineerimisprotsessides kasutatakse ka roostevabasid terasid ja kõrge niklisisaldusega sulameid.

KEEMILINE
Keemiatööstus on igat tüüpi ja igasugustest materjalidest ventiilide suur kasutaja. Alates väikestest partiitehastest kuni Mehhiko lahe rannikul asuvate tohutute naftakeemiakompleksideni on ventiilid keemiliste protsesside torustikusüsteemide oluline osa.

Enamikus keemiaprotsesside rakendustes on rõhk madalam kui paljudes rafineerimisprotsessides ja energiatootmises. Keemiatehaste ventiilide ja torustike populaarseimad rõhuklassid on klassid 150 ja 300. Keemiatehased on olnud ka suurim tegur turuosa ülevõtmises, mille kuulventiilid on viimase 40 aasta jooksul lineaarventiilidelt võidelnud. Elastse tihendiga kuulventiil oma lekkevaba sulgemisega sobib ideaalselt paljude keemiatehase rakenduste jaoks. Kuulventiili kompaktne suurus on samuti populaarne omadus.
On ikka veel keemiatehaseid ja tehaseprotsesse, kus eelistatakse lineaarventiile. Sellistel juhtudel on tavaliselt eelistatud API 603 standardile vastavad ventiilid, millel on õhemad seinad ja kergem kaal, siibri- või ventiilivalikus. Mõnede kemikaalide reguleerimine on efektiivne ka membraan- või tangventiilide abil.
Paljude kemikaalide ja kemikaalide tootmisprotsesside söövitava iseloomu tõttu on materjali valik kriitilise tähtsusega. Defacto materjal on austeniitse roostevaba terase klass 316/316L. See materjal sobib hästi korrosiooni vastu võitlemiseks, mis on põhjustatud paljudest kohati ebameeldivatest vedelikest.

Mõnede karmimate korrosioonivastaste rakenduste puhul on vaja suuremat kaitset. Sellistes olukordades valitakse sageli teisi kõrgjõudlusega austeniitse roostevaba terase klasse, näiteks 317, 347 ja 321. Muude sulamite hulka, mida aeg-ajalt keemiliste vedelike kontrollimiseks kasutatakse, kuuluvad monel, sulam 20, inconel ja 17-4 PH.

LNG JA GAASI ERALDAMINE
Nii veeldatud maagaas (LNG) kui ka gaasi eraldamiseks vajalikud protsessid vajavad ulatuslikku torustikku. Need rakendused vajavad ventiile, mis suudavad töötada väga madalatel krüogeensetel temperatuuridel. Ameerika Ühendriikides kiiresti kasvav LNG-tööstus otsib pidevalt võimalusi gaasi veeldamise protsessi täiustamiseks ja parandamiseks. Sel eesmärgil on torustik ja ventiilid muutunud palju suuremaks ning rõhunõuded on tõstetud.

See olukord on sundinud ventiilitootjaid välja töötama konstruktsioone, mis vastaksid rangematele parameetritele. Veeldatud maagaasi (LNG) teenustes on populaarsed veerandpöördega kuul- ja liblikventiilid, kusjuures kõige populaarsem materjal on 316ss [roostevaba teras]. ANSI klass 600 on enamiku LNG-rakenduste tavapärane rõhulagi. Kuigi veerandpöördega tooted on kõige populaarsemad ventiilitüübid, võib tehastes leida ka siibri-, kuul- ja tagasilöögiventiile.

Gaasieraldusteenus hõlmab gaasi jagamist selle üksikuteks põhielementideks. Näiteks õhueraldusmeetodid annavad lämmastikku, hapnikku, heeliumi ja muid jälgi sisaldavaid gaase. Protsessi väga madal temperatuur tähendab, et on vaja palju krüogeenseid ventiile.

Nii veeldatud maagaasi kui ka gaasi eraldusjaamades on madalatemperatuurilised ventiilid, mis peavad nendes krüogeensetes tingimustes töökorras püsima. See tähendab, et ventiili tihendisüsteem tuleb gaasi- või kondensatsioonikolonni abil madalatemperatuursest vedelikust eemale tõsta. See gaasikolonn takistab vedelikul tihendi ümber jääpalli moodustumist, mis takistaks ventiili varre pöörlemist või tõusmist.

ÄRIHOONED
Ärihooned ümbritsevad meid, aga kui me ei pööra nende ehitamisele tähelepanu, on meil vähe aimugi nende müüritise, klaasi ja metalli seinte vahel peituvatest arvukatest vedelikuarteritest.

Peaaegu iga hoone ühine nimetaja on vesi. Kõik need ehitised sisaldavad mitmesuguseid torustikke, mis kannavad mitmesuguseid vesiniku/hapniku ühendite kombinatsioone joogivee, reovee, kuuma vee, hallvee ja tulekaitsevahendite kujul.

Hoone ellujäämise seisukohast on tuletõrjesüsteemid kõige olulisemad. Hoonete tulekaitse on peaaegu kõikjal täidetud puhta veega. Tuletõrjeveesüsteemide tõhususe tagamiseks peavad need olema töökindlad, piisava rõhuga ja mugavalt paiknevad kogu konstruktsioonis. Need süsteemid on konstrueeritud nii, et need tulekahju korral automaatselt aktiveeruvad.
Kõrghooned vajavad ülemistel ja alumistel korrustel sama veesurvet, seega tuleb vee ülespoole suunamiseks kasutada kõrgsurvepumpasid ja -torustikke. Torustikusüsteemid on tavaliselt klassi 300 või 600, olenevalt hoone kõrgusest. Nendes rakendustes kasutatakse igat tüüpi ventiile; tuletõrjetorustike teenuseks peavad ventiilide konstruktsioonid olema aga Underwriters Laboratories'i või Factory Mutuali poolt heaks kiidetud.

Joogivee jaotussüsteemides kasutatakse samu klassi ja tüüpi ventiile, mida kasutatakse tuletõrjeventiilide jaoks, kuigi kinnitusprotsess ei ole nii range.
Suurtes ärihoonetes, näiteks büroohoonetes, hotellides ja haiglates, kasutatavad ärikliimaseadmed on tavaliselt tsentraliseeritud. Neil on suur jahutusseade või boiler külma või kõrge temperatuuri ülekandmiseks kasutatava vedeliku jahutamiseks või soojendamiseks. Need süsteemid peavad sageli käitlema külmaaineid, näiteks R-134a, fluorosüsivesinikku või suuremate küttesüsteemide puhul auru. Liblik- ja kuulventiilide kompaktse suuruse tõttu on need tüübid muutunud populaarseks HVAC-jahutussüsteemides.

Auru poolel on mõned veerandpöördventiilid kasutusele võtnud, kuid paljud torustikuinsenerid loodavad endiselt lineaarsetele sulgeventiilidele ja ventiilidele, eriti kui torustik nõuab keevisliiteid. Nende mõõduka auru rakenduste puhul on teras malmi asemele tulnud teras tänu terase keevitatavusele.

Mõned küttesüsteemid kasutavad ülekandevedelikuna auru asemel kuuma vett. Nendele süsteemidele sobivad hästi pronksist või rauast ventiilid. Veerandpöördega elastse sulguriga kuul- ja liblikventiilid on väga populaarsed, kuigi mõningaid lineaarseid konstruktsioone kasutatakse endiselt.

JÄRELDUS
Kuigi selles artiklis mainitud ventiilide rakenduste kohta käivaid tõendeid ei pruugi Starbucksis või vanaema juures käies näha olla, on mõned väga olulised ventiilid alati läheduses. Auto mootoris on isegi ventiilid, mida kasutatakse nendesse kohtadesse jõudmiseks, näiteks karburaatoris olevad ventiilid, mis kontrollivad kütuse voolu mootorisse, ja mootoris olevad ventiilid, mis kontrollivad bensiini voolu kolbidesse ja tagasi välja. Ja kui need ventiilid pole meie igapäevaelule piisavalt lähedal, siis mõelge tõsiasjale, et meie südamed löövad regulaarselt nelja elutähtsa voolu reguleerimise seadme kaudu.

See on lihtsalt järjekordne näide reaalsusest, et ventiilid on tõesti kõikjal. VM
Selle artikli II osa käsitleb täiendavaid tööstusharusid, kus ventiile kasutatakse. Külastage veebilehte www.valvemagazine.com, et lugeda tselluloosi- ja paberitööstuse, merendusrakenduste, tammide ja hüdroelektrienergia, päikeseenergia, raua- ja terasetööstuse, lennunduse, geotermilise energia ning käsitööõlle ja -piirituse tootmise kohta.

GREG JOHNSON on Houstonis asuva United Valve'i (www.unitedvalve.com) president. Ta on VALVE Magazine'i kaastööline toimetaja, Valve Repair Councili endine esimees ja praegune VRC juhatuse liige. Ta kuulub ka VMA haridus- ja koolituskomiteesse, on VMA kommunikatsioonikomitee aseesimees ning tootjate standardiseerimise ühingu endine president.