Οι βαλβίδες αποτελούν σημαντικό μέρος του συστήματος αγωγών και οι μεταλλικές βαλβίδες χρησιμοποιούνται ευρύτερα σε χημικά εργοστάσια. Η λειτουργία της βαλβίδας χρησιμοποιείται κυρίως για το άνοιγμα και το κλείσιμο, τον στραγγαλισμό και τη διασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας των αγωγών και του εξοπλισμού. Επομένως, η σωστή και λογική επιλογή μεταλλικών βαλβίδων παίζει σημαντικό ρόλο στην ασφάλεια των εγκαταστάσεων και στα συστήματα ελέγχου ρευστών.
1. Τύποι και χρήσεις βαλβίδων
Υπάρχουν πολλοί τύποι βαλβίδων στη μηχανική. Λόγω της διαφοράς στην πίεση του ρευστού, τη θερμοκρασία και τις φυσικές και χημικές ιδιότητες, οι απαιτήσεις ελέγχου για τα συστήματα ρευστών είναι επίσης διαφορετικές, συμπεριλαμβανομένων των βαλβίδων πύλης, των βαλβίδων διακοπής (βαλβίδες πεταλούδας, βαλβίδες βελόνας), των βαλβίδων ελέγχου και των πωμάτων. Οι βαλβίδες, οι σφαιρικές βαλβίδες, οι βαλβίδες πεταλούδας και οι βαλβίδες διαφράγματος είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες σε χημικά εργοστάσια.
Χρησιμοποιείται γενικά για τον έλεγχο του ανοίγματος και του κλεισίματος ρευστών, με μικρή αντίσταση ρευστού, καλή απόδοση σφράγισης, απεριόριστη κατεύθυνση ροής του μέσου, μικρή εξωτερική δύναμη που απαιτείται για το άνοιγμα και το κλείσιμο και μικρό μήκος δομής.
Το στέλεχος της βαλβίδας χωρίζεται σε ένα φωτεινό στέλεχος και ένα κρυφό στέλεχος. Η βαλβίδα πύλης με εκτεθειμένο στέλεχος είναι κατάλληλη για διαβρωτικά μέσα και η βαλβίδα πύλης με εκτεθειμένο στέλεχος χρησιμοποιείται κυρίως στη χημική μηχανική. Οι κρυφές βαλβίδες πύλης χρησιμοποιούνται κυρίως σε υδάτινες οδούς και χρησιμοποιούνται κυρίως σε περιπτώσεις χαμηλής πίεσης, μη διαβρωτικών μέσων, όπως ορισμένες βαλβίδες από χυτοσίδηρο και χαλκό. Η δομή της πύλης περιλαμβάνει σφηνοειδή πύλη και παράλληλη πύλη.
Οι σφηνωτές πύλες χωρίζονται σε μονής πύλης και διπλής πύλης. Οι παράλληλοι κριοί χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα μεταφοράς πετρελαίου και φυσικού αερίου και δεν χρησιμοποιούνται συνήθως σε χημικά εργοστάσια.
Χρησιμοποιείται κυρίως για διακοπή. Η βαλβίδα διακοπής έχει μεγάλη αντίσταση ρευστού, μεγάλη ροπή ανοίγματος και κλεισίματος και απαιτήσεις κατεύθυνσης ροής. Σε σύγκριση με τις βαλβίδες πύλης, οι σφαιρικές βαλβίδες έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
(1) Η δύναμη τριβής της επιφάνειας στεγανοποίησης είναι μικρότερη από αυτή της βαλβίδας πύλης κατά τη διαδικασία ανοίγματος και κλεισίματος και είναι ανθεκτική στη φθορά.
(2) Το ύψος ανοίγματος είναι μικρότερο από τη βαλβίδα πύλης.
(3) Η βαλβίδα σφαιρών έχει συνήθως μόνο μία επιφάνεια στεγανοποίησης και η διαδικασία κατασκευής είναι καλή, κάτι που είναι βολικό για συντήρηση.
Η βαλβίδα σφαιρικού σχήματος, όπως και η βαλβίδα πύλης, έχει επίσης μια φωτεινή ράβδο και μια σκούρα ράβδο, επομένως δεν θα τις επαναλάβω εδώ. Ανάλογα με τη διαφορετική δομή του σώματος της βαλβίδας, η βαλβίδα διακοπής έχει ευθεία, γωνιακή και τύπου Υ. Ο ευθείας τύπος είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος και ο γωνιακός τύπος χρησιμοποιείται όπου η κατεύθυνση ροής του ρευστού αλλάζει κατά 90°.
Επιπλέον, η βαλβίδα πεταλούδας και η βαλβίδα βελόνας είναι επίσης ένα είδος βαλβίδας διακοπής, η οποία έχει ισχυρότερη λειτουργία ρύθμισης από τη συνηθισμένη βαλβίδα διακοπής.
Η βαλβίδα αντεπιστροφής ονομάζεται επίσης βαλβίδα μονής κατεύθυνσης και χρησιμοποιείται για την αποτροπή της αντίστροφης ροής του ρευστού. Επομένως, κατά την εγκατάσταση της βαλβίδας αντεπιστροφής, προσέξτε την κατεύθυνση ροής του μέσου, η οποία πρέπει να είναι σύμφωνη με την κατεύθυνση του βέλους στη βαλβίδα αντεπιστροφής. Υπάρχουν πολλοί τύποι βαλβίδων αντεπιστροφής και διάφοροι κατασκευαστές έχουν διαφορετικά προϊόντα, αλλά χωρίζονται κυρίως σε τύπους ταλάντωσης και τύπου ανύψωσης από τη δομή. Οι βαλβίδες αντεπιστροφής ταλάντωσης περιλαμβάνουν κυρίως τύπους μονής βαλβίδας και τύπους διπλής βαλβίδας.
Η βαλβίδα πεταλούδας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το άνοιγμα και το κλείσιμο και τον στραγγαλισμό υγρού μέσου με αιωρούμενα στερεά. Έχει μικρή αντίσταση ρευστού, ελαφρύ βάρος, μικρό μέγεθος κατασκευής και γρήγορο άνοιγμα και κλείσιμο. Είναι κατάλληλη για αγωγούς μεγάλης διαμέτρου. Η βαλβίδα πεταλούδας έχει μια συγκεκριμένη λειτουργία ρύθμισης και μπορεί να μεταφέρει πολτό. Λόγω της τεχνολογίας αντίστροφης επεξεργασίας στο παρελθόν, οι βαλβίδες πεταλούδας έχουν χρησιμοποιηθεί σε συστήματα νερού, αλλά σπάνια σε συστήματα διεργασιών. Με τη βελτίωση των υλικών, του σχεδιασμού και της επεξεργασίας, οι βαλβίδες πεταλούδας χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε συστήματα διεργασιών.
Οι βαλβίδες πεταλούδας διατίθενται σε δύο τύπους: μαλακής και σκληρής σφράγισης. Η επιλογή μαλακής και σκληρής σφράγισης εξαρτάται κυρίως από τη θερμοκρασία του ρευστού μέσου. Σχετικά μιλώντας, η απόδοση σφράγισης μιας μαλακής σφράγισης είναι καλύτερη από αυτή μιας σκληρής σφράγισης.
Υπάρχουν δύο τύποι μαλακών στεγανοποιήσεων: οι έδρες βαλβίδων από καουτσούκ και PTFE (πολυτετραφθοροαιθυλένιο). Οι βαλβίδες πεταλούδας με έδρα από καουτσούκ (σώματα βαλβίδων με επένδυση από καουτσούκ) χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα ύδρευσης και έχουν κεντρική δομή. Αυτό το είδος βαλβίδας πεταλούδας μπορεί να εγκατασταθεί χωρίς φλάντζες επειδή η φλάντζα της επένδυσης από καουτσούκ μπορεί να χρησιμεύσει ως φλάντζα. Οι βαλβίδες πεταλούδας με έδρα PTFE χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα διεργασιών, γενικά με μονή έκκεντρη ή διπλή έκκεντρη δομή.
Υπάρχουν πολλές ποικιλίες σκληρών σφραγίδων, όπως σκληροί σταθεροί δακτύλιοι στεγανοποίησης, πολυστρωματικές σφραγίδες (πλαστικοποιημένες σφραγίδες) κ.λπ. Επειδή ο σχεδιασμός του κατασκευαστή είναι συχνά διαφορετικός, ο ρυθμός διαρροής είναι επίσης διαφορετικός. Η δομή της βαλβίδας πεταλούδας με σκληρή σφράγιση είναι κατά προτίμηση τριπλή έκκεντρη, η οποία λύνει τα προβλήματα της αντιστάθμισης θερμικής διαστολής και της αντιστάθμισης φθοράς. Η βαλβίδα πεταλούδας με σκληρή σφράγιση διπλής έκκεντρης ή τριπλής έκκεντρης δομής έχει επίσης αμφίδρομη λειτουργία σφράγισης και η αντίστροφη (πλευρά χαμηλής πίεσης προς πλευρά υψηλής πίεσης) πίεση σφράγισης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 80% της θετικής κατεύθυνσης (πλευρά υψηλής πίεσης προς πλευρά χαμηλής πίεσης). Ο σχεδιασμός και η επιλογή πρέπει να αποτελέσουν αντικείμενο διαπραγμάτευσης με τον κατασκευαστή.
1.5 Βαλβίδα κρουνού
Η βαλβίδα βύσματος έχει μικρή αντίσταση ρευστού, καλή απόδοση στεγανοποίησης, μεγάλη διάρκεια ζωής και μπορεί να σφραγιστεί και στις δύο κατευθύνσεις, επομένως χρησιμοποιείται συχνά σε υλικά υψηλής ή εξαιρετικά επικίνδυνης φύσης, αλλά η ροπή ανοίγματος και κλεισίματος είναι σχετικά μεγάλη και η τιμή είναι σχετικά υψηλή. Η κοιλότητα της βαλβίδας βύσματος δεν συσσωρεύει υγρό, ειδικά το υλικό στη διακοπτόμενη συσκευή δεν θα προκαλέσει ρύπανση, επομένως η βαλβίδα βύσματος πρέπει να χρησιμοποιείται σε ορισμένες περιπτώσεις.
Η δίοδος ροής της βαλβίδας βύσματος μπορεί να χωριστεί σε ευθεία, τριπλή και τετραπλή, η οποία είναι κατάλληλη για πολυκατευθυντική διανομή αερίου και υγρού ρευστού.
Οι βαλβίδες κρουνού μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους: μη λιπανόμενες και λιπασμένες. Η βαλβίδα βύσματος με στεγανοποίηση λαδιού με εξαναγκασμένη λίπανση σχηματίζει μια μεμβράνη λαδιού μεταξύ του βύσματος και της επιφάνειας στεγανοποίησης του βύσματος λόγω της εξαναγκασμένης λίπανσης. Με αυτόν τον τρόπο, η απόδοση στεγανοποίησης είναι καλύτερη, το άνοιγμα και το κλείσιμο εξοικονομούν εργασία και η επιφάνεια στεγανοποίησης αποτρέπεται από το να υποστεί ζημιά, αλλά πρέπει να ληφθεί υπόψη εάν η λίπανση μολύνει το υλικό και ο τύπος χωρίς λίπανση προτιμάται για τακτική συντήρηση.
Η στεγανοποίηση του μανικιού της βαλβίδας βύσματος είναι συνεχής και περιβάλλει ολόκληρο το βύσμα, επομένως το υγρό δεν θα έρθει σε επαφή με τον άξονα. Επιπλέον, η βαλβίδα βύσματος διαθέτει ένα στρώμα μεταλλικού σύνθετου διαφράγματος ως δεύτερη στεγανοποίηση, επομένως η βαλβίδα βύσματος μπορεί να ελέγχει αυστηρά την εξωτερική διαρροή. Οι βαλβίδες βύσματος γενικά δεν έχουν στεγανοποίηση. Όταν υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις (όπως η μη επιτρεπόμενη εξωτερική διαρροή κ.λπ.), η στεγανοποίηση απαιτείται ως τρίτη στεγανοποίηση.
Η σχεδιαστική δομή της βαλβίδας βύσματος επιτρέπει στη βαλβίδα βύσματος να ρυθμίζει την έδρα της βαλβίδας στεγανοποίησης προς τα εμπρός. Λόγω της μακροχρόνιας λειτουργίας, η επιφάνεια στεγανοποίησης θα φθαρεί. Επειδή το βύσμα είναι κωνικό, το βύσμα μπορεί να πιεστεί προς τα κάτω από τη βίδα του καλύμματος της βαλβίδας για να εφαρμόζει σφιχτά στην έδρα της βαλβίδας και να επιτευχθεί αποτέλεσμα στεγανοποίησης.
1.6 σφαιρική βαλβίδα
Η λειτουργία της σφαιρικής βαλβίδας είναι παρόμοια με τη βαλβίδα βύσματος (η σφαιρική βαλβίδα είναι παράγωγο της βαλβίδας βύσματος). Η σφαιρική βαλβίδα έχει καλό αποτέλεσμα στεγανοποίησης, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως. Η σφαιρική βαλβίδα ανοίγει και κλείνει γρήγορα, η ροπή ανοίγματος και κλεισίματος είναι μικρότερη από αυτή της βαλβίδας βύσματος, η αντίσταση είναι πολύ μικρή και η συντήρηση είναι βολική. Είναι κατάλληλη για αγωγούς πολτού, ιξώδους υγρού και μέσου μεγέθους με υψηλές απαιτήσεις στεγανοποίησης. Και λόγω της χαμηλής τιμής της, οι σφαιρικές βαλβίδες χρησιμοποιούνται ευρύτερα από τις βαλβίδες βύσματος. Οι σφαιρικές βαλβίδες μπορούν γενικά να ταξινομηθούν με βάση τη δομή της σφαίρας, τη δομή του σώματος της βαλβίδας, το κανάλι ροής και το υλικό της έδρας.
Σύμφωνα με τη σφαιρική δομή, υπάρχουν οι πλωτές σφαιρικές βαλβίδες και οι σταθερές σφαιρικές βαλβίδες. Η πρώτη χρησιμοποιείται κυρίως για μικρές διαμέτρους, η δεύτερη χρησιμοποιείται για μεγάλες διαμέτρους, γενικά DN200 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ 150), DN150 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ 300 και ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ 600) ως όριο.
Σύμφωνα με τη δομή του σώματος της βαλβίδας, υπάρχουν τρεις τύποι: μονοκόμματος, δικόμματος και τρικόμματος. Υπάρχουν δύο τύποι μονοκόμματου: τοποθετημένος στο πάνω μέρος και τοποθετημένος στο πλάι.
Σύμφωνα με τη μορφή του δρομέα, υπάρχουν πλήρους διαμέτρου και μειωμένης διαμέτρου. Οι σφαιρικές βαλβίδες μειωμένης διαμέτρου χρησιμοποιούν λιγότερα υλικά από τις σφαιρικές βαλβίδες πλήρους διαμέτρου και είναι φθηνότερες. Εάν οι συνθήκες διεργασίας το επιτρέπουν, μπορούν να θεωρηθούν προτιμησιακές. Τα κανάλια ροής των σφαιρικών βαλβίδων μπορούν να χωριστούν σε ευθύγραμμα, τρίοδα και τετράοδα, τα οποία είναι κατάλληλα για πολυκατευθυντική διανομή αερίων και υγρών ρευστών. Ανάλογα με το υλικό της έδρας, υπάρχουν μαλακή σφράγιση και σκληρή σφράγιση. Όταν χρησιμοποιείται σε εύφλεκτα μέσα ή στο εξωτερικό περιβάλλον υπάρχει πιθανότητα καύσης, η σφαιρική βαλβίδα μαλακής σφράγισης πρέπει να έχει αντιστατικό και πυρίμαχο σχεδιασμό και τα προϊόντα του κατασκευαστή πρέπει να περνούν δοκιμές αντιστατικής και πυρίμαχης, όπως σύμφωνα με το API607. Το ίδιο ισχύει για τις βαλβίδες πεταλούδας μαλακής σφράγισης και τις βαλβίδες βύσματος (οι βαλβίδες βύσματος μπορούν να πληρούν μόνο τις απαιτήσεις εξωτερικής πυροπροστασίας στη δοκιμή πυρκαγιάς).
1.7 βαλβίδα διαφράγματος
Η βαλβίδα διαφράγματος μπορεί να σφραγιστεί και προς τις δύο κατευθύνσεις, κατάλληλη για χαμηλή πίεση, διαβρωτικό πολτό ή αιωρούμενο ιξώδες ρευστό μέσο. Και επειδή ο μηχανισμός λειτουργίας διαχωρίζεται από το κανάλι του μέσου, το ρευστό αποκόπτεται από το ελαστικό διάφραγμα, το οποίο είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για το μέσο στις βιομηχανίες τροφίμων, ιατρικής και υγείας. Η θερμοκρασία λειτουργίας της βαλβίδας διαφράγματος εξαρτάται από την αντίσταση θερμοκρασίας του υλικού του διαφράγματος. Από τη δομή, μπορεί να χωριστεί σε τύπο ευθείας διέλευσης και τύπο φράγματος.
2. Επιλογή μορφής τελικής σύνδεσης
Οι συνήθως χρησιμοποιούμενες μορφές σύνδεσης των άκρων των βαλβίδων περιλαμβάνουν τη σύνδεση με φλάντζα, τη σύνδεση με σπείρωμα, τη σύνδεση με συγκόλληση με άκρη και τη σύνδεση με συγκόλληση με υποδοχή.
2.1 σύνδεση φλάντζας
Η σύνδεση με φλάντζα είναι ευνοϊκή για την εγκατάσταση και την αποσυναρμολόγηση της βαλβίδας. Οι μορφές επιφάνειας στεγανοποίησης της φλάντζας του άκρου της βαλβίδας περιλαμβάνουν κυρίως πλήρη επιφάνεια (FF), υπερυψωμένη επιφάνεια (RF), κοίλη επιφάνεια (FM), επιφάνεια γλωττίδας και αυλάκωσης (TG) και επιφάνεια σύνδεσης δακτυλίου (RJ). Τα πρότυπα φλάντζας που υιοθετούνται από τις βαλβίδες API είναι σειρές όπως το ASMEB16.5. Μερικές φορές μπορείτε να δείτε βαθμούς Κλάσης 125 και Κλάσης 250 σε βαλβίδες με φλάντζα. Αυτός είναι ο βαθμός πίεσης των φλαντζών από χυτοσίδηρο. Είναι ο ίδιος με το μέγεθος σύνδεσης της Κλάσης 150 και της Κλάσης 300, εκτός από το ότι οι επιφάνειες στεγανοποίησης των δύο πρώτων είναι πλήρους επιπέδου (FF).
Οι βαλβίδες Wafer και Lug είναι επίσης φλαντζωτές.
2.2 Σύνδεση συγκόλλησης με άκρη
Λόγω της υψηλής αντοχής της συγκολλημένης σύνδεσης και της καλής στεγανοποίησης, οι βαλβίδες που συνδέονται με την συγκολλημένη σύνδεση στο χημικό σύστημα χρησιμοποιούνται κυρίως σε ορισμένες περιπτώσεις υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης, εξαιρετικά τοξικών μέσων, εύφλεκτων και εκρηκτικών.
2.3 Συγκόλληση με υποδοχή και σύνδεση με σπείρωμα
Χρησιμοποιείται γενικά σε συστήματα σωληνώσεων των οποίων το ονομαστικό μέγεθος δεν υπερβαίνει το DN40, αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ρευστά μέσα με διάβρωση σε σχισμές.
Η σύνδεση με σπείρωμα δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε αγωγούς με εξαιρετικά τοξικά και εύφλεκτα μέσα και, ταυτόχρονα, πρέπει να αποφεύγεται η χρήση της σε συνθήκες κυκλικής φόρτωσης. Προς το παρόν, χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου η πίεση δεν είναι υψηλή στο έργο. Η μορφή του σπειρώματος στον αγωγό είναι κυρίως κωνικό σπείρωμα σωλήνα. Υπάρχουν δύο προδιαγραφές κωνικού σπειρώματος σωλήνα. Οι γωνίες κορυφής του κώνου είναι 55° και 60° αντίστοιχα. Οι δύο δεν μπορούν να εναλλάσσονται. Σε αγωγούς με εύφλεκτα ή εξαιρετικά επικίνδυνα μέσα, εάν η εγκατάσταση απαιτεί σύνδεση με σπείρωμα, το ονομαστικό μέγεθος δεν πρέπει να υπερβαίνει το DN20 σε αυτό το σημείο και η συγκόλληση στεγανοποίησης πρέπει να πραγματοποιείται μετά τη σύνδεση με σπείρωμα.
3. Υλικό
Τα υλικά των βαλβίδων περιλαμβάνουν το περίβλημα της βαλβίδας, τα εσωτερικά μέρη, τις φλάντζες, τα υλικά στεγανοποίησης και τα υλικά στερέωσης. Επειδή υπάρχουν πολλά υλικά βαλβίδων και λόγω περιορισμών χώρου, αυτό το άρθρο παρουσιάζει μόνο συνοπτικά τα τυπικά υλικά του περιβλήματος της βαλβίδας. Τα υλικά του κελύφους των σιδηρούχων μετάλλων περιλαμβάνουν τον χυτοσίδηρο, τον ανθρακούχο χάλυβα, τον ανοξείδωτο χάλυβα και το κράμα χάλυβα.
3.1 χυτοσίδηρος
Ο γκρι χυτοσίδηρος (A1262B) χρησιμοποιείται γενικά σε βαλβίδες χαμηλής πίεσης και δεν συνιστάται για χρήση σε αγωγούς διεργασιών. Η απόδοση (αντοχή και σκληρότητα) του όλκιμου χυτοσιδήρου (A395) είναι καλύτερη από τον γκρίζο χυτοσίδηρο.
3.2 Χάλυβας άνθρακα
Τα πιο συνηθισμένα υλικά από ανθρακούχο χάλυβα στην κατασκευή βαλβίδων είναι τα A2162WCB (χύτευση) και A105 (σφυρηλάτηση). Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στον ανθρακούχο χάλυβα που λειτουργεί σε θερμοκρασίες άνω των 400℃ για μεγάλο χρονικό διάστημα, γεγονός που θα επηρεάσει τη διάρκεια ζωής της βαλβίδας. Για βαλβίδες χαμηλής θερμοκρασίας, χρησιμοποιούνται συνήθως τα A3522LCB (χύτευση) και A3502LF2 (σφυρηλάτηση).
3.3 Ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας
Τα υλικά από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα χρησιμοποιούνται συνήθως σε διαβρωτικές συνθήκες ή σε συνθήκες εξαιρετικά χαμηλής θερμοκρασίας. Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα χυτά είναι τα A351-CF8, A351-CF8M, A351-CF3 και A351-CF3M. Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα σφυρήλατα είναι τα A182-F304, A182-F316, A182-F304L και A182-F316L.
3.4 υλικό από κράμα χάλυβα
Για βαλβίδες χαμηλής θερμοκρασίας, χρησιμοποιούνται συνήθως τα A352-LC3 (χυτά) και A350-LF3 (σφυρήλατα).
Για βαλβίδες υψηλής θερμοκρασίας, χρησιμοποιούνται συνήθως οι A217-WC6 (χύτευση), A182-F11 (σφυρηλάτηση) και A217-WC9 (χύτευση), A182-F22 (σφυρηλάτηση). Δεδομένου ότι οι WC9 και F22 ανήκουν στη σειρά 2-1/4Cr-1Mo, περιέχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε Cr και Mo από τις WC6 και F11 που ανήκουν στη σειρά 1-1/4Cr-1/2Mo, επομένως έχουν καλύτερη αντοχή σε ερπυσμό σε υψηλές θερμοκρασίες.
4. Λειτουργία οδήγησης
Η λειτουργία της βαλβίδας συνήθως γίνεται χειροκίνητα. Όταν η βαλβίδα έχει υψηλότερη ονομαστική πίεση ή μεγαλύτερο ονομαστικό μέγεθος, είναι δύσκολο να λειτουργήσει χειροκίνητα η βαλβίδα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν γρανάζια μετάδοσης κίνησης και άλλες μέθοδοι λειτουργίας. Η επιλογή της λειτουργίας κίνησης της βαλβίδας θα πρέπει να καθορίζεται ανάλογα με τον τύπο, την ονομαστική πίεση και το ονομαστικό μέγεθος της βαλβίδας. Ο Πίνακας 1 δείχνει τις συνθήκες υπό τις οποίες θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι γρανάζια μετάδοσης κίνησης για διαφορετικές βαλβίδες. Για διαφορετικούς κατασκευαστές, αυτές οι συνθήκες ενδέχεται να διαφέρουν ελαφρώς, κάτι που μπορεί να καθοριστεί μέσω διαπραγμάτευσης.
5. Αρχές επιλογής βαλβίδων
5.1 Κύριες παράμετροι που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή βαλβίδας
(1) Η φύση του παρεχόμενου ρευστού θα επηρεάσει την επιλογή του τύπου βαλβίδας και του υλικού κατασκευής της βαλβίδας.
(2) Απαιτήσεις λειτουργίας (ρύθμιση ή διακοπή), οι οποίες επηρεάζουν κυρίως την επιλογή του τύπου βαλβίδας.
(3) Συνθήκες λειτουργίας (είτε συχνές), οι οποίες θα επηρεάσουν την επιλογή του τύπου βαλβίδας και του υλικού της βαλβίδας.
(4) Χαρακτηριστικά ροής και απώλειες λόγω τριβής.
(5) Το ονομαστικό μέγεθος της βαλβίδας (βαλβίδες με μεγάλο ονομαστικό μέγεθος μπορούν να βρεθούν μόνο σε περιορισμένο εύρος τύπων βαλβίδων).
(6) Άλλες ειδικές απαιτήσεις, όπως αυτόματο κλείσιμο, εξισορρόπηση πίεσης κ.λπ.
5.2 Επιλογή υλικού
(1) Τα σφυρήλατα χρησιμοποιούνται γενικά για μικρές διαμέτρους (DN≤40), και τα χυτά χρησιμοποιούνται γενικά για μεγάλες διαμέτρους (DN>40). Για την ακραία φλάντζα του σώματος βαλβίδας σφυρηλάτησης, θα πρέπει να προτιμάται το ενσωματωμένο σφυρήλατο σώμα βαλβίδας. Εάν η φλάντζα είναι συγκολλημένη στο σώμα βαλβίδας, θα πρέπει να διενεργείται 100% ακτινογραφικός έλεγχος της συγκόλλησης.
(2) Η περιεκτικότητα σε άνθρακα των σωμάτων βαλβίδων από ανθρακούχο χάλυβα με συγκόλληση με άκρα και με συγκόλληση με υποδοχή δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,25% και το ισοδύναμο άνθρακα δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,45%.
Σημείωση: Όταν η θερμοκρασία λειτουργίας του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα υπερβαίνει τους 425°C, η περιεκτικότητα σε άνθρακα δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 0,04% και η κατάσταση θερμικής επεξεργασίας είναι μεγαλύτερη από 1040°C γρήγορης ψύξης (CF8) και 1100°C γρήγορης ψύξης (CF8M).
(4) Όταν το ρευστό είναι διαβρωτικό και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνηθισμένος ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη ορισμένα ειδικά υλικά, όπως 904L, διπλός χάλυβας (όπως S31803, κ.λπ.), Monel και Hastelloy.
5.3 Η επιλογή της βαλβίδας πύλης
(1) Η άκαμπτη μονή πύλη χρησιμοποιείται γενικά όταν DN≤50. Η ελαστική μονή πύλη χρησιμοποιείται γενικά όταν DN>50.
(2) Για την εύκαμπτη βαλβίδα μονής πύλης του κρυογονικού συστήματος, θα πρέπει να ανοιχτεί μια οπή εξαερισμού στην πύλη στην πλευρά υψηλής πίεσης.
(3) Οι βαλβίδες πύλης χαμηλής διαρροής θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σε συνθήκες εργασίας που απαιτούν χαμηλή διαρροή. Οι βαλβίδες πύλης χαμηλής διαρροής έχουν ποικίλες δομές, μεταξύ των οποίων οι βαλβίδες πύλης τύπου φυσητήρα χρησιμοποιούνται γενικά σε χημικά εργοστάσια.
(4) Παρόλο που η βαλβίδα πύλης είναι ο πιο χρησιμοποιούμενος τύπος στον εξοπλισμό παραγωγής πετροχημικών, ωστόσο, οι βαλβίδες πύλης δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται στις ακόλουθες περιπτώσεις:
① Επειδή το ύψος ανοίγματος είναι υψηλό και ο χώρος που απαιτείται για τη λειτουργία είναι μεγάλος, δεν είναι κατάλληλο για περιπτώσεις με μικρό χώρο λειτουργίας.
② Ο χρόνος ανοίγματος και κλεισίματος είναι μεγάλος, επομένως δεν είναι κατάλληλος για περιπτώσεις γρήγορου ανοίγματος και κλεισίματος.
③ Δεν είναι κατάλληλο για ρευστά με στερεά καθίζηση. Επειδή η επιφάνεια στεγανοποίησης θα φθαρεί, η πύλη δεν θα κλείσει.
④ Δεν είναι κατάλληλο για ρύθμιση ροής. Επειδή όταν η βαλβίδα πύλης είναι μερικώς ανοιχτή, το μέσο θα παράγει δινορρεύματα στο πίσω μέρος της πύλης, τα οποία είναι εύκολο να προκαλέσουν διάβρωση και δόνηση της πύλης, και η επιφάνεια στεγανοποίησης της έδρας της βαλβίδας μπορεί επίσης να καταστραφεί εύκολα.
⑤ Η συχνή λειτουργία της βαλβίδας θα προκαλέσει υπερβολική φθορά στην επιφάνεια της έδρας της βαλβίδας, επομένως είναι συνήθως κατάλληλη μόνο για σπάνιες λειτουργίες
5.4 Η επιλογή της σφαιρικής βαλβίδας
(1) Σε σύγκριση με την βαλβίδα πύλης της ίδιας προδιαγραφής, η βαλβίδα διακοπής έχει μεγαλύτερο μήκος κατασκευής. Χρησιμοποιείται γενικά σε αγωγούς με DN≤250, επειδή η επεξεργασία και η κατασκευή της βαλβίδας διακοπής μεγάλης διαμέτρου είναι πιο προβληματική και η απόδοση στεγανοποίησης δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή της βαλβίδας διακοπής μικρής διαμέτρου.
(2) Λόγω της μεγάλης αντίστασης ρευστού της βαλβίδας διακοπής, δεν είναι κατάλληλη για αιωρούμενα στερεά και ρευστά μέσα με υψηλό ιξώδες.
(3) Η βελονοειδής βαλβίδα είναι μια βαλβίδα διακοπής με λεπτό κωνικό πώμα, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λεπτή ρύθμιση μικρής ροής ή ως βαλβίδα δειγματοληψίας. Συνήθως χρησιμοποιείται για μικρές διαμέτρους. Εάν το διαμέτρημα είναι μεγάλο, απαιτείται επίσης η λειτουργία ρύθμισης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια βαλβίδα πεταλούδας. Σε αυτή τη στιγμή, το κροτάλισμα της βαλβίδας έχει σχήμα όπως παραβολή.
(4) Για συνθήκες εργασίας που απαιτούν χαμηλή διαρροή, θα πρέπει να χρησιμοποιείται βαλβίδα διακοπής χαμηλής διαρροής. Οι βαλβίδες διακοπής χαμηλής διαρροής έχουν πολλές δομές, μεταξύ των οποίων οι βαλβίδες διακοπής τύπου φυσητήρα χρησιμοποιούνται γενικά σε χημικά εργοστάσια.
Οι σφαιρικές βαλβίδες τύπου φυσητήρα χρησιμοποιούνται ευρύτερα από τις βαλβίδες πύλης τύπου φυσητήρα, επειδή οι σφαιρικές βαλβίδες τύπου φυσητήρα έχουν μικρότερους φυσητήρες και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Ωστόσο, οι βαλβίδες φυσητήρα είναι ακριβές και η ποιότητα των φυσητήρων (όπως τα υλικά, οι χρόνοι κύκλου κ.λπ.) και η συγκόλληση επηρεάζουν άμεσα τη διάρκεια ζωής και την απόδοση της βαλβίδας, επομένως πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή κατά την επιλογή τους.
5.5 Η επιλογή της βαλβίδας αντεπιστροφής
(1) Οι βαλβίδες αντεπιστροφής οριζόντιας ανύψωσης χρησιμοποιούνται γενικά σε περιπτώσεις με DN≤50 και μπορούν να εγκατασταθούν μόνο σε οριζόντιους αγωγούς. Οι βαλβίδες αντεπιστροφής κάθετης ανύψωσης χρησιμοποιούνται συνήθως σε περιπτώσεις με DN≤100 και εγκαθίστανται σε κάθετους αγωγούς.
(2) Η βαλβίδα αντεπιστροφής ανύψωσης μπορεί να επιλεγεί με ελατήριο και η απόδοση στεγανοποίησης αυτή τη στιγμή είναι καλύτερη από αυτή χωρίς ελατήριο.
(3) Η ελάχιστη διάμετρος της βαλβίδας αντεπιστροφής περιστροφής είναι γενικά DN>50. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οριζόντιους ή κάθετους σωλήνες (το υγρό πρέπει να είναι από κάτω προς τα πάνω), αλλά είναι εύκολο να προκαλέσει υδραυλικό πλήγμα. Η βαλβίδα αντεπιστροφής διπλού δίσκου (Double Disc) είναι συχνά τύπου wafer, η οποία είναι η βαλβίδα αντεπιστροφής που εξοικονομεί περισσότερο χώρο, η οποία είναι βολική για τη διάταξη αγωγών και χρησιμοποιείται ιδιαίτερα ευρέως σε μεγάλες διαμέτρους. Δεδομένου ότι ο δίσκος της συνηθισμένης βαλβίδας αντεπιστροφής περιστροφής (τύπου μονού δίσκου) δεν μπορεί να ανοίξει πλήρως στις 90°, υπάρχει μια ορισμένη αντίσταση ροής, επομένως όταν η διαδικασία το απαιτεί, απαιτούνται ειδικές απαιτήσεις (απαιτεί πλήρες άνοιγμα του δίσκου) ή βαλβίδα αντεπιστροφής τύπου Y.
(4) Σε περίπτωση πιθανού υδραυλικού πλήγματος, μπορεί να εξεταστεί μια βαλβίδα αντεπιστροφής με συσκευή αργού κλεισίματος και μηχανισμό απόσβεσης. Αυτό το είδος βαλβίδας χρησιμοποιεί το μέσο στον αγωγό για προσωρινή αποθήκευση και, τη στιγμή που η βαλβίδα αντεπιστροφής είναι κλειστή, μπορεί να εξαλείψει ή να μειώσει το υδραυλικό πλήγμα, να προστατεύσει τον αγωγό και να αποτρέψει την αντίστροφη ροή της αντλίας.
5.6 Η επιλογή της βαλβίδας βύσματος
(1) Λόγω κατασκευαστικών προβλημάτων, δεν θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μη λιπανόμενες βαλβίδες βύσματος DN>250.
(2) Όταν απαιτείται να μην συσσωρεύεται υγρό στην κοιλότητα της βαλβίδας, θα πρέπει να επιλέγεται η βαλβίδα βύσματος.
(3) Όταν η σφράγιση της σφαιρικής βαλβίδας μαλακής σφράγισης δεν μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις, εάν παρουσιαστεί εσωτερική διαρροή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια βαλβίδα βύσματος.
(4) Για ορισμένες συνθήκες εργασίας, η θερμοκρασία αλλάζει συχνά, επομένως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί η συνηθισμένη βαλβίδα βύσματος. Επειδή οι αλλαγές θερμοκρασίας προκαλούν διαφορετικές διαστολές και συστολές των εξαρτημάτων της βαλβίδας και των στοιχείων στεγανοποίησης, η μακροπρόθεσμη συρρίκνωση του παρεμβύσματος θα προκαλέσει διαρροή κατά μήκος του στελέχους της βαλβίδας κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου. Προς το παρόν, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη ειδικές βαλβίδες βύσματος, όπως η σειρά Severe service της XOMOX, οι οποίες δεν μπορούν να παραχθούν στην Κίνα.
5.7 Η επιλογή της σφαιρικής βαλβίδας
(1) Η σφαιρική βαλβίδα που τοποθετείται στο πάνω μέρος μπορεί να επισκευαστεί ηλεκτρονικά. Οι σφαιρικές βαλβίδες τριών τεμαχίων χρησιμοποιούνται γενικά για συνδέσεις με σπείρωμα και υποδοχή συγκολλημένες.
(2) Όταν ο αγωγός διαθέτει σύστημα σφαιρικής διέλευσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σφαιρικές βαλβίδες πλήρους διαμέτρου.
(3) Η επίδραση σφράγισης της μαλακής σφράγισης είναι καλύτερη από τη σκληρή σφράγιση, αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υψηλή θερμοκρασία (η αντοχή στη θερμοκρασία διαφόρων μη μεταλλικών υλικών σφράγισης δεν είναι η ίδια).
(4) δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου δεν επιτρέπεται η συσσώρευση υγρού στην κοιλότητα της βαλβίδας.
5.8 Η επιλογή της βαλβίδας πεταλούδας
(1) Όταν χρειάζεται να αποσυναρμολογηθούν και τα δύο άκρα της βαλβίδας πεταλούδας, θα πρέπει να επιλεγεί βαλβίδα πεταλούδας με σπείρωμα ή φλάντζα.
(2) Η ελάχιστη διάμετρος της κεντρικής βαλβίδας πεταλούδας είναι γενικά DN50. Η ελάχιστη διάμετρος της εκκεντρικής βαλβίδας πεταλούδας είναι γενικά DN80.
(3) Όταν χρησιμοποιείτε τριπλή έκκεντρη βαλβίδα πεταλούδας με έδρα PTFE, συνιστάται η έδρα σε σχήμα U.
5.9 Επιλογή βαλβίδας διαφράγματος
(1) Ο τύπος ευθείας ροής έχει χαμηλή αντίσταση ρευστού, μεγάλη διαδρομή ανοίγματος και κλεισίματος του διαφράγματος και η διάρκεια ζωής του διαφράγματος δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή του τύπου φράγματος.
(2) Ο τύπος φράγματος έχει μεγάλη αντίσταση ρευστού, σύντομη διαδρομή ανοίγματος και κλεισίματος του διαφράγματος και η διάρκεια ζωής του διαφράγματος είναι καλύτερη από αυτή του τύπου straight-through.
5.10 η επίδραση άλλων παραγόντων στην επιλογή βαλβίδας
(1) Όταν η επιτρεπόμενη πτώση πίεσης του συστήματος είναι μικρή, θα πρέπει να επιλεγεί ένας τύπος βαλβίδας με μικρότερη αντίσταση ρευστού, όπως μια βαλβίδα πύλης, μια σφαιρική βαλβίδα ευθείας διέλευσης κ.λπ.
(2) Όταν απαιτείται γρήγορη διακοπή λειτουργίας, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται βαλβίδες βύσματος, σφαιρικές βαλβίδες και βαλβίδες πεταλούδας. Για μικρές διαμέτρους, θα πρέπει να προτιμώνται οι σφαιρικές βαλβίδες.
(3) Οι περισσότερες βαλβίδες που λειτουργούν επί τόπου διαθέτουν χειροτροχούς. Εάν υπάρχει μια ορισμένη απόσταση από το σημείο λειτουργίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας οδοντωτός τροχός ή μια ράβδος επέκτασης.
(4) Για ιξώδη ρευστά, πολτούς και μέσα με στερεά σωματίδια, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται βαλβίδες βύσματος, σφαιρικές βαλβίδες ή βαλβίδες πεταλούδας.
(5) Για καθαρά συστήματα, επιλέγονται γενικά βαλβίδες βύσματος, σφαιρικές βαλβίδες, βαλβίδες διαφράγματος και βαλβίδες πεταλούδας (απαιτούνται πρόσθετες απαιτήσεις, όπως απαιτήσεις στίλβωσης, απαιτήσεις στεγανοποίησης κ.λπ.).
(6) Υπό κανονικές συνθήκες, οι βαλβίδες με ονομαστικές πιέσεις που υπερβαίνουν (συμπεριλαμβανομένης) της Κλάσης 900 και DN≥50 χρησιμοποιούν καλύμματα στεγανοποίησης πίεσης (Pressure Seal Bonnet). Οι βαλβίδες με ονομαστικές πιέσεις χαμηλότερες από (συμπεριλαμβανομένης) της Κλάσης 600 χρησιμοποιούν βιδωτό κάλυμμα βαλβίδων (Bolted Bonnet). Για ορισμένες συνθήκες εργασίας που απαιτούν αυστηρή πρόληψη διαρροών, μπορεί να εξεταστεί η χρήση συγκολλημένου καλύμματος. Σε ορισμένα δημόσια έργα χαμηλής πίεσης και κανονικής θερμοκρασίας, μπορούν να χρησιμοποιηθούν καλύμματα σύνδεσης (Union Bonnet), αλλά αυτή η δομή γενικά δεν χρησιμοποιείται συνήθως.
(7) Εάν η βαλβίδα πρέπει να διατηρείται ζεστή ή κρύα, οι λαβές της σφαιρικής βαλβίδας και της βαλβίδας βύσματος πρέπει να επιμηκυνθούν στη σύνδεση με το στέλεχος της βαλβίδας για να αποφευχθεί η στρώση μόνωσης της βαλβίδας, γενικά όχι περισσότερο από 150 mm.
(8) Όταν το διαμέτρημα είναι μικρό, εάν η έδρα της βαλβίδας παραμορφωθεί κατά τη συγκόλληση και τη θερμική επεξεργασία, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί βαλβίδα με μακρύ σώμα βαλβίδας ή κοντό σωλήνα στο άκρο.
(9) Οι βαλβίδες (εκτός από τις βαλβίδες αντεπιστροφής) για κρυογονικά συστήματα (κάτω των -46°C) θα πρέπει να χρησιμοποιούν εκτεταμένη δομή λαιμού καλύμματος. Το στέλεχος της βαλβίδας θα πρέπει να υποβάλλεται σε αντίστοιχη επιφανειακή επεξεργασία για την αύξηση της σκληρότητας της επιφάνειας, ώστε να αποτρέπεται η γρατσουνιά και η επίδραση στη στεγανοποίηση του στελέχους της βαλβίδας, του παρεμβύσματος και του στυπιοθλίπτη.
Εκτός από την εξέταση των παραπάνω παραγόντων κατά την επιλογή του μοντέλου, οι απαιτήσεις της διαδικασίας, η ασφάλεια και οι οικονομικοί παράγοντες θα πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη διεξοδικά για να γίνει η τελική επιλογή του τύπου της βαλβίδας. Και είναι απαραίτητο να γραφτεί ένα φύλλο δεδομένων βαλβίδας, το γενικό φύλλο δεδομένων βαλβίδας θα πρέπει να περιέχει το ακόλουθο περιεχόμενο:
(1) Το όνομα, η ονομαστική πίεση και το ονομαστικό μέγεθος της βαλβίδας.
(2) Πρότυπα σχεδιασμού και επιθεώρησης.
(3) Κωδικός βαλβίδας.
(4) Δομή βαλβίδας, δομή καπό και σύνδεση άκρου βαλβίδας.
(5) Υλικά περιβλήματος βαλβίδας, υλικά επιφάνειας στεγανοποίησης έδρας βαλβίδας και πλάκας βαλβίδας, υλικά στελεχών βαλβίδων και άλλων εσωτερικών μερών, στεγανοποίηση, φλάντζες καλύμματος βαλβίδων και υλικά συνδετήρων, κ.λπ.
(6) Λειτουργία οδήγησης.
(7) Απαιτήσεις συσκευασίας και μεταφοράς.
(8) Εσωτερικές και εξωτερικές απαιτήσεις αντιδιαβρωτικής προστασίας.
(9) Απαιτήσεις ποιότητας και απαιτήσεις ανταλλακτικών.
(10) Απαιτήσεις ιδιοκτήτη και άλλες ειδικές απαιτήσεις (όπως σήμανση κ.λπ.).
6. Συμπερασματικές παρατηρήσεις
Η βαλβίδα κατέχει σημαντική θέση στο χημικό σύστημα. Η επιλογή των βαλβίδων αγωγών θα πρέπει να βασίζεται σε πολλές πτυχές, όπως η κατάσταση φάσης (υγρό, ατμός), η περιεκτικότητα σε στερεά, η πίεση, η θερμοκρασία και οι ιδιότητες διάβρωσης του ρευστού που μεταφέρεται στον αγωγό. Επιπλέον, η λειτουργία είναι αξιόπιστη και χωρίς προβλήματα, το κόστος είναι λογικό και ο κύκλος κατασκευής είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας.
Στο παρελθόν, κατά την επιλογή υλικών βαλβίδων στο μηχανολογικό σχεδιασμό, γενικά λαμβανόταν υπόψη μόνο το υλικό του κελύφους και η επιλογή υλικών όπως τα εσωτερικά μέρη αγνοούνταν. Η ακατάλληλη επιλογή εσωτερικών υλικών συχνά οδηγούσε σε αστοχία της εσωτερικής στεγανοποίησης της βαλβίδας, του παρεμβύσματος του στελέχους της βαλβίδας και της φλάντζας του καλύμματος της βαλβίδας, γεγονός που επηρέαζε τη διάρκεια ζωής της, δεν επιτύγχανε το αρχικά αναμενόμενο αποτέλεσμα χρήσης και εύκολα προκαλούσε ατυχήματα.
Κρίνοντας από την τρέχουσα κατάσταση, οι βαλβίδες API δεν διαθέτουν ενιαίο κωδικό αναγνώρισης και, παρόλο που η εθνική πρότυπη βαλβίδα διαθέτει ένα σύνολο μεθόδων αναγνώρισης, δεν μπορεί να εμφανίσει με σαφήνεια τα εσωτερικά μέρη και άλλα υλικά, καθώς και άλλες ειδικές απαιτήσεις. Επομένως, στο έργο μηχανικής, η απαιτούμενη βαλβίδα θα πρέπει να περιγράφεται λεπτομερώς με τη σύνταξη του φύλλου δεδομένων της βαλβίδας. Αυτό παρέχει ευκολία στην επιλογή, την προμήθεια, την εγκατάσταση, τη θέση σε λειτουργία και τα ανταλλακτικά της βαλβίδας, βελτιώνει την αποδοτικότητα της εργασίας και μειώνει την πιθανότητα σφαλμάτων.
Ώρα δημοσίευσης: 13 Νοεμβρίου 2021