Kuo skiriasi vartų vožtuvas ir rutulinis vožtuvas

Kuo skiriasi vartų vožtuvas ir rutulinis vožtuvas

Vamzdynų sistemos projektavimo ar priežiūros parinkimo metu dažnai lyginami sklendės ir sklendės. Nors abu naudojami terpės srautui blokuoti arba reguliuoti, jų vidinė struktūra, skysčio dinamika ir taikomi scenarijai labai skiriasi.

 

Srauto trajektorijos geometrijos požiūriu vartų vožtuvo uždarymo elementas (vartai) juda statmenai skysčio krypčiai. Kai vožtuvas yra visiškai atidarytas, užtvarai visiškai atlaisvina srauto kelią ir sukuria tiesią{1}}praėjimą. Šis dizainas suteikia pagrindinį parametrą:pilnas uostas. A pilnas vartų vožtuvasturi angos skersmenį, iš esmės atitinkantį vamzdžio vidinį skersmenį, o išmatuotas srauto koeficientas (Cv vertė) gali siekti 95% ~ 98% tokio paties dydžio tiesaus vamzdžio. Pavyzdžiui, DN100, PN16 pilnas vartų vožtuvasvisiškai atviromis sąlygomis slėgio kritimas ΔP paprastai yra mažesnis nei 0,5 kPa (terpė: vanduo, srauto greitis 2 m/s).

 

Priešingai, rutulinio vožtuvo srauto kelias yra "S"- formos arba išlenktas. Skystis turi praeiti per siaurą žiedinį tarpą tarp lizdo ir disko – net ir visiškai atidarius vožtuvą srauto kryptis pasikeičia du kartus 90 laipsnių. Ši struktūra lemia žymiai didesnį slėgio nuostolį. Pramonės standartasAPI 623bandymo duomenys rodo, kad esant tokiam pačiam angos dydžiui (DN100), visiškai atidaryto rutulinio vožtuvo Cv vertė yra tik 40–60 %, o slėgio nuostoliai yra 3–5 kartus didesni.

Sandarinimo mechanizmas ir veikimo charakteristikos

Užsandarinimo vožtuvai priklauso nuo pleišto jėgos tarp vartų ir abiejų sėdynių paviršių. Pramonės aukštos-temperatūros aukšto{2}slėgio sąlygomis,plieninis pleištinis vartų vožtuvasyra dažnas pasirinkimas. Jo vartai turi pleišto formos kūgį (paprastai pleišto kampas yra 5–8 laipsniai), kuris sutampa su korpuso sandarinimo paviršiais. Uždarius kotas stumia vartus žemyn, o pleištų paviršiai sukuria mechaninį savaiminio užsifiksavimo efektą, pasiekiantį 40–60 MPa sandarinimo kontaktinį slėgį (pagalASME B16.34, 300 klasės įvertinimas). Tačiau sklendės nėra tinkamos srauto reguliavimui – kai vartai yra tarpinėje angoje, didelio greičio vidutinis smūgis ir vibracija greitai dėvi sandarinimo paviršius. Patirtis rodo, kad nuolatinis sklendės veikimas esant 30–70 % atidarymo sutrumpina sandarinimo paviršiaus tarnavimo laiką iki mažiau nei 10 % jo vardinio perjungimo ciklų skaičiaus.

Kita vertus, rutulinių vožtuvų sandarinimo paviršiai yra lygūs arba kūginiai (kūgio kampas paprastai 5–10 laipsnių), o diskas vertikaliai prispaudžiamas prie lizdo. Ši konstrukcija užtikrina stabilų sandarinimą bet kurioje atidarymo padėtyje, todėl rutulinis vožtuvas yra idealus kandidatas droselio darbui. Tačiau kompromisas yra tas, kad stiebas turi išlaikyti didesnę ašinę jėgą. 150 klasės DN80 rutulinio vožtuvo koto trauka, reikalinga uždaryti, yra maždaug 1,8 karto didesnė neiplieninis pleištinis vartų vožtuvastos pačios specifikacijos (skaičiuojama remiantis: vidutinis slėgis 1,6 MPa, vidutinis sandarinimo paviršiaus skersmuo 60 mm).

 

Medžiagos ir gamybos parametrai

A plieninis pleištinis vartų vožtuvaspaprastai yra pagamintas išWCB, LCB, arbaWC6lietinis anglinis ir legiruotasis plienas, kurio temperatūra yra nuo -29 laipsnių iki 425 laipsnių (skirtaWCB). Sandarinimo paviršiai gali būti kietai padengti6 palydovaskobalto lydinys (kietumas HRC 40–45) arba pagamintas iš 13 % chromo nerūdijančio plieno. Pavyzdžiui, pirkimo duomenys iš naftos chemijos projekto: 6 colių, 300 klasėsplieninis pleištinis vartų vožtuvasminimalus sienelės storis 9,5 mm perASME B16.34, hidrostatinis bandymo slėgis 7,7 MPa (aplinkos temperatūra) ir sandarumo bandymo nuotėkio atitikimasAPI 598(nulinis skysčių nuotėkis).

 

Dėl apilnas vartų vožtuvas, turi atitikti kritinius matmenų nuokrypiusISO 5208arbaEN 12266. Įprastas 4 colių (DN100)pilnas uostasgaminio minimali tikroji anga yra 102 mm (vidinis vamzdžio skersmuo paprastai yra 104 mm). Palyginti su sumažintos angos sklende (angą tik apie 80 mm),pilnas uostaskonstrukcija leidžia be kliūčių praeiti kiaulės ar patikrinimo zondui. Tačiau visa anga padidina vožtuvo ilgį, atsižvelgiant į taiISO 57524 colių pilno angos sklendės konstrukcinis ilgis yra apie 229 mm, o tokio pat dydžio sumažintos angos vožtuvas yra tik 178 mm.

 

Pasirinkimo sprendimo pagrindas: kada naudoti vartų vožtuvą ir gaubtinį vožtuvą

PagalAPI 571irNACE MR0175gaires, šios sąlygos yra palankios pasirinkti sklendes (ypačplieninis pleištinis vartų vožtuvas):

• Tolimojo atstumo vamzdynai (pvz., žalios naftos, gamtinių dujų magistraliniai vamzdynai), kuriems visiškai atidarius beveik nereikia prarasti slėgio.
• Sistemos su dažnu įjungimu ir išjungimu, bet nereikia tarpinio reguliavimo.
• Terpė, kurioje yra kietųjų dalelių – tiesioginis sklendės srautas yra mažiau linkęs užsikimšti.

 

Gaubtiniai vožtuvai tinka:

• Atšakos, kurioms reikalingas tikslus srauto reguliavimas (pvz., aušinimo vandens apvadas, garo aušintuvo tiekiamas vanduo).
• Taikymas, kurio perjungimo dažnis yra žemas, bet reikalauja greito išjungimo (apvalkalo vožtuvo uždarymo eiga yra maždaug vienas koto apsisukimas, o sklendės reikalauja kelių apsisukimų).
• Maži kiaurymės dydžiai (DN Mažiau arba lygūs 50), kur rutuliniai vožtuvai turi mažesnę kainą ir montavimo vietą.

 

Pramonės duomenų patvirtinimas ir paplitusios klaidingos nuomonės

Statistinė naftos perdirbimo gamyklos techninės priežiūros įrašų apžvalga (2008–2020 m., apimanti 37 vnt.) rodo: garo sekimo sistemose (sotieji garai, slėgis 1,0 MPa, temperatūra 184 laipsniai), netinkamai droseliui naudojamų sklendžių vidutinis laikas tarp gedimų (MTBF) buvo tik 6 mėnesiai; pakeitus juos rutuliniais vožtuvais, MTBF pailgėjo iki 54 mėn. Atvirkščiai, atmosferinio / vakuuminio distiliavimo įrenginio likučių linijoje (terpėje yra katalizatoriaus miltelių, temperatūra 350 laipsnių) gaubtiniai vožtuvai patyrė didelę lizdo eroziją ir perforaciją dėl turbulentinio srauto, o vidutinis tarnavimo laikas buvo trumpesnis nei 1 metai; pakeitimas aplieninis pleištinis vartų vožtuvas(sandarinti kietus paviršiusStelitas 21, kietumas HRC 38~42) prailgino tarnavimo laiką iki daugiau nei 5 metų.

 

Kitas dažnai nepastebimas parametras: darbinis sukimo momentas. PagalISO 5210bandymas, 8 colių, 150 klasės sklendė (liejo plieno pleištastipas) turi maždaug 850 N·m atidarymo/uždarymo sukimo momentą esant vardiniam slėgio skirtumui; tokio pat dydžio rutulinio vožtuvo uždarymo momentas yra tik apie 400 N·m. Tačiau, renkantis elektrinę arba pneumatinę pavarą, atkreipkite dėmesį, kad sklendės koto veržlė turi atlaikyti daug didesnę trauką (dėl pleištavimo).

 

Santrauka

Esminiai skirtumai tarp vartų ir rutulinių vožtuvų yra srauto geometrija ir sandarinimo principas. Apilnas vartų vožtuvassuteikia beveik neribotą tiesioginį praėjimą, tinka naudoti, kai reikalingas mažas pasipriešinimas ir praėjimas. Theplieninis pleištinis vartų vožtuvas, su pleištiniais sandarinimo paviršiais, patikimai veikia esant aukštai temperatūrai, aukštam slėgiui ir terpėje, kurioje yra daug dalelių. Rutulinis vožtuvas, turintis vingiuotą srauto trajektoriją ir vertikalią sandarinimo struktūrą, suteikia droselio galimybę didesnio slėgio nuostolio kaina. Renkantis reikia atsižvelgti į specifinius proceso reikalavimus, susijusius su Cv verte, terpės charakteristikomis, veikimo dažniu ir techninės priežiūros intervalais, ir patikrinti pagal tokius standartus kaipAPI 600(vartų vožtuvai) irAPI 623(rutuliniai vožtuvai).