Ahol szelepeket használnak: mindenhol!
2017. november 8. Írta: Greg Johnson
A szelepek manapság bárhol megtalálhatók: otthonainkban, az utca alatt, a kereskedelmi épületekben és az erőművekben, vízgyárakban, papírgyárakban, finomítókban, vegyi üzemekben, valamint egyéb ipari és infrastrukturális létesítményekben.
A szelepipar valóban széles vállú, a szegmensek a vízelosztástól az atomerőművön át az olaj- és gázáram fel- és leszármazásáig változnak. Ezen végfelhasználói iparágak mindegyike használ néhány alapvető típusú szelepet; az építkezés és az anyagok részletei azonban gyakran nagyon eltérőek. Itt egy minta:
VÍZMUNKÁK
A vízeloszlás világában a nyomás szinte mindig viszonylag alacsony, a hőmérséklet pedig a környezeti. Ez a két alkalmazási tény lehetővé teszi számos szelep kialakítási elemet, amelyek nem találhatók meg a nagyobb kihívást jelentő berendezéseken, például a magas hőmérsékletű gőzszelepeken. A vízszolgáltatás környezeti hőmérséklete lehetővé teszi másutt nem megfelelő elasztomerek és gumitömítések használatát. Ezek a puha anyagok lehetővé teszik a vízszelepek felszerelését a cseppek szoros lezárására.
A vízellátó szelepek másik szempontja az építési anyagok megválasztása. Az öntött és a gömbgrafitos vasakat széles körben használják a vízrendszerekben, különösen a nagy külső átmérőjű vezetékeknél. A nagyon kicsi vonalak bronz szelepekkel elég jól kezelhetők.
Az a nyomás, amelyet a legtöbb vízmű szelep lát, általában jóval 200 psi alatt van. Ez azt jelenti, hogy vastagabb falú, nagyobb nyomású kivitelre nincs szükség. Ennek ellenére vannak olyan esetek, amikor a vízszelepek úgy vannak kialakítva, hogy nagyobb nyomást, akár körülbelül 300 psi-t is képesek kezelni. Ezek az alkalmazások általában hosszú vízvezetékeken vannak, közel a nyomásforráshoz. Néha magasabb nyomású vízszelepeket is találunk a magas gát legmagasabb nyomású pontjain.
Az Amerikai Vízművek Szövetsége (AWWA) kiadta a vízművekben használt különféle típusú szelepekre és működtetőkre vonatkozó előírásokat.
SZENNYVÍZ
A létesítménybe vagy építménybe kerülő friss ivóvíz fordított oldala a szennyvíz vagy a csatorna kibocsátása. Ezek a vezetékek összegyűjtik az összes szennyvizet és szilárd anyagot, és egy szennyvíztisztító telepre irányítják őket. Ezek a tisztítóművek sok alacsony nyomású csővel és szeleppel rendelkeznek a „piszkos munka” elvégzéséhez. A szennyvízszelepekre vonatkozó követelmények sok esetben sokkal enyhébbek, mint a tiszta víz szolgáltatására vonatkozó követelmények. A vaskapu és a visszacsapó szelepek a legnépszerűbb választások az ilyen típusú szolgáltatásokhoz. A standard szelepek ebben a szolgáltatásban az AWWA előírásoknak megfelelően vannak felépítve.
HATALOMIPAR
Az Egyesült Államokban termelt villamos energia nagy részét fosszilis üzemanyagú és nagy sebességű turbinákat használó gőzüzemekben állítják elő. A modern erőmű burkolatának lehúzásával a magas nyomású, magas hőmérsékletű csőrendszerekről nyílik kilátás. Ezek a fő vonalak a legkritikusabbak a gőzenergia-előállítási folyamatban.
A szelepek továbbra is a fő választás az erőmű be- és kikapcsolására, bár különleges rendeltetésű, Y mintájú gömbszelepeket is találunk. A nagy teljesítményű, kritikus szervizű gömbcsapok egyre népszerűbbek az erőművek néhány tervezője körében, és előretörnek ebben az egykor lineáris szelepek által uralt világban.
A kohászat kritikus fontosságú az elektromos alkalmazások szelepeinek szempontjából, különös tekintettel azokra, amelyek a szuperkritikus vagy az ultraszuperkritikus nyomási és hőmérsékleti tartományokban működnek. Az F91, F92, C12A, valamint számos Inconel és rozsdamentes acélötvözetet általában használják a mai erőművekben. A nyomásosztályok 1500, 2500 és egyes esetekben 4500-at tartalmaznak. A csúcserőművek modulációs jellege (amelyek csak szükség szerint működnek) hatalmas megterhelést jelent a szelepeknek és csöveknek is, amelyek robusztus kialakításokat igényelnek a kerékpározás, a hőmérséklet és a hőmérséklet extrém kombinációjának kezelésére. nyomás.
A fő gőzszelep mellett az erőművek kiegészítő csővezetékekkel vannak megrakva, amelyeket számtalan kapu, gömb, visszacsapó, pillangó és gömb szelep tölt be.
Az atomerőművek ugyanazon a gőz / nagy sebességű turbina elven működnek. Az elsődleges különbség az, hogy egy atomerőműben a gőzt a hasadási folyamat hője hozza létre. Az atomerőmű szelepei hasonlóak a fosszilis tüzelésű unokatestvérükhöz, kivéve származásukat és az abszolút megbízhatóság követelményét. A nukleáris szelepeket rendkívül magas színvonalon gyártják, a minősítési és ellenőrzési dokumentáció több száz oldalt tölt ki.
OLAJ- ÉS GÁZTERMELÉS
Az olaj- és gázkutak, valamint a termelő létesítmények a szelepek, köztük számos nagy teherbírású szelepek, nagy felhasználói. Noha a levegőben több száz lábnyi levegőt elárasztó olajcseppek már nem valószínűek, a kép a föld alatti olaj és gáz lehetséges nyomását mutatja be. Ezért helyezik a kútfejeket vagy a karácsonyfákat a kút hosszú csövek tetejére. Ezeket az egységeket a szelepek és a speciális szerelvények kombinációjával úgy tervezték, hogy 10 000 psi feletti nyomást kezeljenek. Noha manapság ritkán találhatók a szárazföldön ásott kutakban, az extrém magas nyomást gyakran a mély tengeri kutaknál találjuk.
A kútfejek tervezésére olyan API előírások vonatkoznak, mint a 6A, a kútfej és karácsonyfa felszerelés specifikációja. A 6A-ban lefedett szelepeket rendkívül nagy nyomásokra, de szerény hőmérsékletre tervezték. A legtöbb karácsonyfa kapu szelepeket és speciális gömbszelepeket tartalmaz, amelyeket fojtóknak neveznek. A fojtókat a kútból történő áramlás szabályozására használják.
Maguk a kútfalak mellett számos kiegészítő létesítmény benépesít egy olaj- vagy gázmezőt. Az olaj vagy gáz előkezeléséhez szükséges technológiai berendezésekhez több szelepre van szükség. Ezek a szelepek általában alacsonyabb osztályú szénacélból készülnek.
Esetenként erősen maró folyadék - hidrogén-szulfid - van jelen a nyers kőolajáramban. Ez az anyag, más néven savanyú gáz, halálos lehet. A savanyú gáz kihívásainak leküzdéséhez speciális anyagokat vagy anyagfeldolgozási technikákat kell követni a NACE MR0175 nemzetközi előírásának megfelelően.
Tengerparti ipar
A tengeri olajfúrótornyok és termelő létesítmények csővezeték-rendszerei sokféle szelepet tartalmaznak, amelyek sokféle specifikáció szerint vannak beépítve az áramlásszabályozás sokféle kihívásának kezelésére. Ezek a létesítmények különféle vezérlőrendszer-hurkokat és nyomáscsökkentő berendezéseket is tartalmaznak.
Az olajtermelő létesítményeknél az artériás szív a tényleges olaj- vagy gázvisszanyerő csőrendszer. Noha nem mindig magában a platformon, sok gyártási rendszer olyan karácsonyfákat és csőrendszereket használ, amelyek 10 000 láb vagy annál nagyobb mélységben működnek. Ez a gyártóberendezés számos szigorú American Petroleum Institute (API) szabvány szerint készült, és számos API ajánlott gyakorlatban (RP) hivatkozik rá.
A legtöbb nagy olajplatformon további eljárásokat alkalmaznak a kútfejből érkező nyers folyadékra. Ide tartozik a víz leválasztása a szénhidrogénekről, valamint a gáz és a földgáz folyadékok elválasztása a folyadékáramtól. Ezeket a karácsonyfa utáni csőrendszereket általában az Amerikai Gépészmérnökök Társaságának B31.3 csővezeték-kódjaival építik, az API szelep specifikációinak megfelelően tervezett szelepekkel, mint például az API 594, API 600, API 602, API 608 és API 609.
Ezen rendszerek némelyike tartalmazhat API 6D kaput, golyót és visszacsapó szelepeket is. Mivel az emelvényen vagy a fúróhajón lévő csővezetékek a létesítmény belsejében vannak, az API 6D szelepek csővezetékekhez történő használatára vonatkozó szigorú követelmények nem érvényesek. Bár ezekben a csőrendszerekben többféle szelepet használnak, a választott szelep típus a gömbcsap.
Csővezetékek
Bár a legtöbb csővezeték rejtve van, jelenlétük általában nyilvánvaló. A „kőolajvezeték” feliratú kis táblák egyértelműen jelzik a földalatti szállítócsövek jelenlétét. Ezek a csővezetékek hosszú távon számos fontos szeleppel vannak felszerelve. A vészhelyzeti csővezeték elzáró szelepek a szabványok, kódexek és törvények által meghatározott időközönként találhatók. Ezek a szelepek azt a létfontosságú szolgáltatást szolgálják, hogy szivárgás vagy karbantartás szükségessége esetén a csővezeték egy szakaszát leválasztják.
A csővezeték nyomvonalán szétszóródtak azok a létesítmények is, amelyeknél a vonal kiér a földből, és elérhető a vonal. Ezeken az állomásokon található a „disznó” kilövő berendezés, amely a csővezetékbe behelyezett eszközökből áll a vezeték ellenőrzésére vagy tisztítására. Ezek a sertésbocsátó állomások általában több szelepet tartalmaznak, akár kapu-, akár gömbtípusúak. A csővezeték-rendszer összes szelepének teljes nyílásúnak (teljesen nyitottnak) kell lennie a sertések áthaladásának lehetővé tétele érdekében.
A csővezetékeknek energiára is szükségük van a csővezeték súrlódásának leküzdésére, valamint a vezeték nyomásának és áramlásának fenntartására. Kompresszorokat vagy szivattyútelepeket használnak, amelyek úgy néznek ki, mint egy technológiai üzem kis változatai, a magas repedéstornyok nélkül. Ezeken az állomásokon tucatnyi kapu, gömb és visszacsapó szelep található.
Magukat a csővezetékeket a különféle szabványoknak és kódoknak megfelelően tervezték, míg a csővezeték szelepek az API 6D csővezeték szelepeket követik.
Vannak kisebb csővezetékek is, amelyek házakba és kereskedelmi építményekbe táplálkoznak. Ezek a vezetékek vizet és gázt szolgáltatnak, és elzáró szelepek védik őket.
Nagy települések, különösen az Egyesült Államok északi részén biztosítják a gőzt a kereskedelmi ügyfelek fűtési szükségleteihez. Ezek a gőzellátó vezetékek különféle szelepekkel vannak felszerelve a gőzellátás vezérlésére és szabályozására. Bár a folyadék gőz, a nyomás és a hőmérséklet alacsonyabb, mint az erőmű gőztermelésénél. Különböző típusú szelepeket használnak ebben a szolgáltatásban, bár a tiszteletreméltó dugattyús szelep továbbra is népszerű választás.
FINOMÍTÁS ÉS PETROKÉMIA
A finomítói szelepek nagyobb ipari szelepfelhasználást jelentenek, mint bármely más szelepszegmens. A finomítókban maró folyadékok és bizonyos esetekben magas hőmérséklet is található.
Ezek a tényezők határozzák meg, hogy a szelepek hogyan épülnek fel az API szelep tervezési specifikációinak megfelelően, mint például az API 600 (kapu szelepek), API 608 (gömb szelepek) és az API 594 (visszacsapó szelepek). A szelepek sokaságának nehéz szolgáltatása miatt gyakran szükséges extra korróziós ráhagyás. Ez a ráhagyás nagyobb falvastagságokon keresztül nyilvánul meg, amelyeket az API tervdokumentumai határoznak meg.
Gyakorlatilag minden fő szeleptípus bőségesen megtalálható egy tipikus nagy finomítóban. A mindenütt elérhető szelep továbbra is a legnépesebb domb királya, de a negyedfordulós szelepek egyre nagyobb részét veszik ki piaci részesedésükből. A negyedfordulós termékek, amelyek sikeresen behatoltak ebben az iparágban (amelyet egykor a lineáris termékek is domináltak), magukban foglalják a nagy teljesítményű, hármas offszet pillangószelepeket és a fémülésű gömbcsapokat.
A szokásos kapu-, földgömb- és visszacsapó szelepek még mindig tömegesen megtalálhatók, és kialakításuk és gyártási gazdaságosságuk miatt nem tűnnek el egyhamar.
A finomítói szelepek nyomásértékei a 150-től 1500-ig terjednek, a 300-as osztály a legnépszerűbb.
Az egyszerű szénacélok, mint például a WCB (öntött) és az A-105 (kovácsolt) a legnépszerűbb anyagok, amelyeket a finomítói szelepekben határoznak meg és használnak. Számos finomítási folyamat alkalmazásával a sima szénacélok felső hőmérsékleti határait túllépik, és ezekhez az alkalmazásokhoz magasabb hőmérsékletű ötvözeteket határoznak meg. Ezek közül a legnépszerűbbek a króm / mol acélok, például 1-1 / 4% Cr, 2-1 / 4% Cr, 5% Cr és 9% Cr. A rozsdamentes acélokat és a magas nikkelötvözeteket néhány különösen kemény finomítási eljárásban is használják.
KÉMIAI
A vegyipar minden típusú és anyagú szelepek nagy felhasználója. A szelepek a kisméretű szakaszos üzemektől kezdve az öböl partján található hatalmas petrolkémiai komplexumokig a vegyi folyamatok csővezetékrendszereinek hatalmas részét képezik.
A kémiai folyamatokban a legtöbb alkalmazás nyomása alacsonyabb, mint sok finomítási folyamatnál és az áramtermelésnél. A vegyi üzemek szelepeinek és csöveinek legnépszerűbb nyomásosztálya a 150. és a 300. osztály. A vegyi üzemek voltak a legnagyobb mozgatórugói annak a piaci részesedés-átvételnek, amelyet a gömbcsapok az elmúlt 40 évben lineáris szelepektől vívtak. A rugalmasan ülő gömbcsap szivárgásmentes elzárásával tökéletesen illeszkedik számos vegyipari üzem alkalmazásához. A gömbcsap kompakt mérete szintén népszerű jellemző.
Még mindig vannak olyan vegyi üzemek és növényi folyamatok, ahol a lineáris szelepeket részesítik előnyben. Ezekben az esetekben a népszerű API 603 által tervezett, vékonyabb falú és könnyebb súlyú szelepek általában a választott kapu- vagy gömbszelepek. Egyes vegyi anyagok ellenőrzése membrán- vagy szorítószelepekkel is hatékonyan valósul meg.
Sok vegyi anyag maró jellege és a vegyszerkészítési folyamat miatt az anyagválasztás kritikus fontosságú. A defacto anyag a 316 / 316L minőségű ausztenites rozsdamentes acél. Ez az anyag jól használható a sok, néha csúnya folyadék okozta korrózió leküzdésében.
Egyes szigorúbb maró hatású alkalmazásokhoz nagyobb védelemre van szükség. Más nagy teljesítményű ausztenites rozsdamentes acélokat, például a 317, 347 és 321 gyakran választják ezekben a helyzetekben. Egyéb ötvözetek, amelyeket időről időre használnak kémiai folyadékok szabályozására, a Monel, Alloy 20, Inconel és 17-4 PH.
LNG- és gázgátlás
Mind a folyékony földgáz (LNG), mind a gázelválasztáshoz szükséges folyamatok kiterjedt csővezetékeken alapulnak. Ezekhez az alkalmazásokhoz olyan szelepekre van szükség, amelyek nagyon alacsony kriogén hőmérsékleten működhetnek. Az Egyesült Államokban gyorsan növekvő LNG-ipar folyamatosan a gáz cseppfolyósításának korszerűsítésére és fejlesztésére törekszik. Ennek érdekében a csövek és a szelepek sokkal nagyobbak lettek, és megnőttek a nyomásigények.
Ez a helyzet megkövetelte, hogy a szelepgyártók olyan terveket dolgozzanak ki, amelyek megfelelnek a szigorúbb paramétereknek. A negyedfordulatú gömb- és pillangószelepek népszerűek az LNG szolgáltatásban, a legnépszerűbb anyag a 316ss [rozsdamentes acél]. Az ANSI 600 osztály a szokásos nyomásplafon a legtöbb LNG alkalmazáshoz. Bár a negyedfordulatú termékek a legnépszerűbb szelepek, a kapuk, a gömbök és a visszacsapó szelepek megtalálhatók az üzemekben is.
A gázelválasztási szolgáltatás magában foglalja a gáz felosztását az egyes alapelemeire. Például a légelválasztási módszerek nitrogént, oxigént, héliumot és más nyomgázokat eredményeznek. A folyamat nagyon alacsony hőmérsékletű jellege azt jelenti, hogy sok kriogén szelepre van szükség.
Az LNG-ben és a gázelválasztó üzemekben egyaránt vannak alacsony hőmérsékletű szelepek, amelyeknek működniük kell ezekben a kriogén körülmények között. Ez azt jelenti, hogy a szeleptömörítő rendszert gáz- vagy kondenzációs oszlop segítségével az alacsony hőmérsékletű folyadéktól el kell távolítani. Ez a gázoszlop megakadályozza, hogy a folyadék jéggömböt képezzen a csomagolási terület körül, ami megakadályozná a szelepszár elfordulását vagy emelkedését.
KERESKEDELMI ÉPÜLETEK
Kereskedelmi épületek vesznek körül minket, de hacsak nem figyelünk odafigyelés alatt építésük során, kevés a sejtésünk arról, hogy mennyi folyadék artéria rejtőzik faluk falában, üvegből vagy fémből.
Gyakorlatilag minden épületben közös nevező a víz. Mindezek a szerkezetek különféle csőrendszereket tartalmaznak, amelyek ivófolyadékok, szennyvíz, meleg víz, szürke víz és tűzvédelem formájában a hidrogén / oxigén vegyület számos kombinációját hordozzák.
Az épület túlélése szempontjából a tűzoltó rendszerek a legkritikusabbak. Az épületek tűzvédelmét szinte univerzálisan táplálják és tiszta vízzel töltik fel. A tűzoltó rendszerek hatékony működéséhez megbízhatóaknak, kellő nyomással kell rendelkezniük, és az egész szerkezeten kényelmesen el kell helyezkedniük. Ezeket a rendszereket úgy tervezték, hogy tűz esetén automatikusan bekapcsoljanak energiát.
A sokemeletes épületek ugyanazt a víznyomás-szolgáltatást igénylik a legfelső emeleten, mint az alsó emeletek, ezért nagynyomású szivattyúkat és csöveket kell használni a víz felfelé juttatásához. A csőrendszerek általában 300 vagy 600 osztályúak, az épület magasságától függően. Minden típusú szelepet használnak ezekben az alkalmazásokban; a szelep terveket azonban az Underwriters Laboratories-nak vagy a Factory Mutual-nak jóvá kell hagynia a tűzoltáshoz.
Az ivóvíz elosztására ugyanazokat az osztályokat és típusú szelepeket használják, mint a tűzoltó szelepek, bár a jóváhagyási folyamat nem olyan szigorú.
A nagy üzleti struktúrákban, például irodaházakban, szállodákban és kórházakban található kereskedelmi légkondicionáló rendszerek általában központosítottak. Nagy hűtőegységgel vagy kazánnal rendelkeznek a hideg vagy magas hőmérséklet átadásához használt folyadék hűtésére vagy melegítésére. Ezeknek a rendszereknek gyakran olyan hűtőközegeket kell kezelniük, mint az R-134a, egy hidrogén-fluor-szénhidrogén, vagy nagyobb fűtési rendszerek esetén a gőz. A pillangó- és gömbszelepek kompakt mérete miatt ezek a típusok népszerűvé váltak a HVAC hűtőrendszerekben.
A gőz oldalon néhány negyedfordulatú szelep előrehaladt a használatban, mégis sok vízvezeték-mérnök továbbra is a lineáris kapu- és gömbszelepekre támaszkodik, különösen, ha a csővezetékhez fenékhegesztés szükséges. E mérsékelt gőz-alkalmazásokhoz az acél hegeszthetősége miatt az öntöttvas helyét veszi át.
Néhány fűtési rendszer gőz helyett forró vizet használ átadó folyadékként. Ezeket a rendszereket bronz vagy vas szelepek szolgálják ki jól. A negyedfordulatú rugalmas ülésekű gömb- és pillangószelepek nagyon népszerűek, bár néhány lineáris kivitelt még mindig használnak.
KÖVETKEZTETÉS
Bár az ebben a cikkben említett szelepalkalmazások bizonyítékai nem feltétlenül láthatók a Starbucks-ba vagy a nagymama házába tett utazás során, néhány nagyon fontos szelep mindig a közelben van. A kocsi motorjában még szelepek is vannak, amelyek eljutnak azokhoz a helyekhez, például a porlasztóba, amelyek szabályozzák az üzemanyag áramlását a motorba, és azok, amelyek a motorban szabályozzák a benzin áramlását a dugattyúkba és vissza. És ha ezek a szelepek nincsenek elég közel a mindennapjainkhoz, vegye figyelembe azt a valóságot, amelyet szívünk rendszeresen dobban át négy létfontosságú áramlásszabályozó eszközön keresztül.
Ez csak egy példa arra a valóságra, hogy: a szelepek valóban mindenhol vannak. VM
A cikk II. Része további ágazatokra vonatkozik, ahol szelepeket használnak. Látogasson el a www.valvemagazine.com oldalra, ahol olvashat a cellulóz és papír, a tengeri alkalmazások, a gátak és a vízerőművek, a napenergia, a vas és az acél, az űrkutatás, a geotermikus és a kézműves sör és desztilláció témakörében.
GREG JOHNSON a Houston-i United Valve (www.unitedvalve.com) elnöke. A VALVE Magazine közreműködő szerkesztője, a Szelepjavító Tanács korábbi elnöke és a VRC jelenlegi tagja. Emellett a VMA Oktatási és Képzési Bizottságának tagja, a VMA Kommunikációs Bizottságának alelnöke és a Gyártók Szabványügyi Társaságának korábbi elnöke.
Feladás időpontja: 2020.09.29