Suure jõudlusega topeltekstsentrilised liblikventiilid: tuleohutuse ja lekkevaba süsteemi tagamine keerulistes protsessiliinides

Sissejuhatus

Kaasaegses keemiatööstuses, nafta ja gaasi rafineerimisel ning rasketes tööstuslikes torustikuvõrkudes on kompaktsete ja kergete isolatsiooniventiilide nõudlus toonud kaasa põhimõttelise nihke spetsifikatsioonides. Väravaventiilid ja kuulventiilid on pikka aega olnud tiheda sulgemise vaikevalik, kuid nende kaal, ümbrise suurus ja suuremate läbimõõtude korral tekkivad käivituskulud kujutavad endast reaalseid majanduslikke takistusi. Tööstusharu reageering on olnud...suure jõudlusega liblikventiil.

Nende hulgas onkahekordne ekstsentriline liblikventiil— mida nimetatakse ka kahekordse nihkega liblikventiiliks — on saanud inseneristandardiks rakendustes, mis hõlmavad kõrget rõhku, äärmuslikke temperatuure ja lenduvaid keskkondi. Ohtlikes süsivesinike keskkondades kasutamisel ei ole kontrollitava tulekindla tihendustehnoloogia integreerimine valikuline; see on vastavuskohustus, mille eesmärk on kaitsta personali ja ennetada katastroofilisi rafineerimistehase intsidente.

1. Topeltnihke geomeetria

Standardsed kontsentrilised liblikventiilid – mille võll läbib otse ketta ja tihendi keskpunkti – kannatavad kogu 90° pöörde vältel pideva suure hõõrdumisega kokkupuute all. See põhjustab tihendi kiiret kulumist, lokaalset rebenemist ja suurenenud töömomenti.

Topelt-ekstsentriline liblikventiil lahendab selle hõõrdeprobleemi kahe erineva geomeetrilise nihke abil:

Esimene tasaarvestusVõll paikneb klapipesa tihendustasandi taga. See võimaldab ketta pidevat tihendamist kogu 360° ulatuses.

Teine niheVõll on toru ava keskjoonest külgsuunas nihutatud.

Cammingi efekt

Need kaks nihet koos loovad nn nukkmehhanismi, mida insenerid nimetavad nukkmehhanismi sarnaseks liikumiseks. Kui ventiil hakkab avanema, tõuseb ketas esimese 1–3° pöörde jooksul pesast välja. Ligikaudu 95% ventiili käigupikkusest puudub ketta ja pesa vahel praktiliselt igasugune kontakt. Hõõrdumine on minimaalne, töömoment vähenenud ja pehmete elastomeer- või polümeerist pesade (nt PTFE ja RTFE) kasutusiga pikeneb märkimisväärselt.

Väliandmed näitavad, et korralikult hooldatud kahekordse ekstsentrilise liblikventiili kasutusiga on mõõduka rõhu rakendustes sageli 15–20 aastat, mõned konstruktsioonid ületavad 1 miljonit töötsüklit. Hõõrdumise vähenemine tähendab ka väiksemat hooldusvajadust – ventiilipesa eluiga on tavaliselt kolm kuni viis korda pikem kui ühe ekstsentrilise konstruktsiooniga ventiilidel.

2. Tuleohutu istme disain

Nafta- ja keemiatööstustes peavad torustiku komponendid säilitama oma tihendi terviklikkuse isegi täielikult väljakujunenud tulekahju korral. Tõelise tuleohutuse saavutamiseks on vaja spetsiaalset kahepesalist konfiguratsiooni.

Tulekindel istmesüsteem sisaldab kahte järjestikku toimivat tihenduselementi:

Normaalne töörežiim (domineeriv pehme tihend):

Standardsetes töötingimustes toimib peamise tihenduselemendina elastne PTFE-, RTFE- või Devlon-tihend, mis haakub täielikult ketta servaga, et tagada mullikindel sulgemine vastavalt API 598 või ISO 5208 Rate A nõuetele. Selles režiimis saavutab ventiil lekkevaba jõudluse.

Tulekahju (metalltihend rakendub):

Kui ümbritseva õhu temperatuur ületab tulekahju ajal umbes 540 °C (1000 °F), siis primaarne pehme tihend pehmeneb, laguneb ja lõpuks põleb ära. Sel hetkel paindub eelnevalt täidetud sekundaarne metalltihend – tavaliselt valmistatud Inconel 718 või 625 roostevabast terasest – torusurve all ja tihendub ketta serva vastu, luues metall-metalli vahelise barjääri. Mõnedes konstruktsioonides kasutatakse RPTFE primaarset tihendit koos Inconel 625 tugitihendiga, mis vastab API 607 ​​6. väljaandele.

See teisejärguline metall-metalli vaheline barjäär tagab vastavuse rangetele tulekatsete standarditele, sh API 607 ​​ja ISO 10497 (endine BS 6755 2. osa). API 607 ​​nõuab ventiili tsüklilist käivitamist (avamist ja sulgemist) tulekatse ajal, et kontrollida mehhanismi toimimist ka leegis olles. Katse käigus hoitakse ventiili temperatuuril 750–1000 °C 30 minutit, kusjuures lekkepiirid on määratud nii tulega kokkupuute kui ka tulekahjujärgse jahtumisfaasi jaoks.

Tasub märkida, et tuleohutussertifikaat kehtib ventiili konstruktsioonile, mitte üksikutele ventiilidele. Kui konstruktsioon läbib API 607 ​​testi, sertifitseeritakse kõik selle konstruktsioonipere ventiilid ilma individuaalse tulekatseta.

3. Suure jõudlusega vs. standardsed kontsentrilised liblikventiilid

Hankejuhid, kes hindavad kommunikatsioonide paigutust, tunnevad mõnikord kiusatust valida eelarvesõbralikke kontsentrilisi liblikventiile. Kõrgsurve- ja rasketes tingimustes kasutatavad torud nõuavad aga suure jõudlusega liblikventiili mehaanilist vastupidavust.

API 641, mis avaldati esmakordselt 2016. aastal, reguleerib veerandpöördventiilide, sealhulgas liblik-, kuul- ja korgiventiilide lenduvate heitkoguste katsetamist. See näeb ette 610 mehaanilist tsüklit ja kolm termilist tsüklit, mis hõlmavad nii dünaamilisi kui ka staatilisi mõõtmisi.

4. Täiturmehhanismi suuruse ja kulude mõju

Kuna topeltnihkega geomeetria kõrvaldab kontsentrilistele konstruktsioonidele omase hõõrdumise, muudab see põhimõtteliselt klapi pöördemomendi profiili.

Topelt-ekstsentrilises liblikventiilis tekib tippmoment ainult sulgemise viimase 5° jooksul – seda nimetavad insenerid ...istumismomentPöördemoment – ​​jõud, mis on vajalik ketta liigutamiseks ülejäänud pöörlemise ajal – on erakordselt madal.

Automatiseeritud ahelate puhul annab see pöördemomendi profiil olulisi majanduslikke eeliseid:

• Väiksemad ajamidPneumaatiliste ajamite või elektriliste mitme pöördega mootorite suurust saab kuulventiili või halvasti spetsifikatsioonitud kontsentrilise ventiiliga võrreldes 20–35% vähendada. Mõned allikad teatavad, et pöördemomendi nõuded on 30–50% väiksemad kui keskjoonelistel liblikventiilidel.

•Väiksem jalajälgVäiksemad ajamid tähendavad otseselt kergemat jalaste kaalu ja madalamaid toruraamide tugikonstruktsiooni kulusid.

•Väiksem energiatarvePneumaatilised vedrutagastusega ajamid vajavad väiksemat juhtõhu mahtu, mis vähendab kompressorjaamade üldist koormust.

Praktiline juhend ajami valimiseks: kui ventiili vajalik pöördemoment on 80 Nm, peaks ajami mõõtmed olema vähemalt 100 Nm, rakendades ohutustegurit. Topelt-ekstsentriliste konstruktsioonide madala pöördemomendi omadused tähendavad, et seda ohutustegurit saab sageli rakendada väiksemale baasjoonele, kui oleks vaja kontsentrilise ventiili puhul.

5. Materjali valik ja pealekandmise kaalutlused

Topelt-ekstsentrilise liblikventiili mitmekülgsus laieneb laiale töötingimuste valikule, eeldusel, et materjalid on õigesti valitud.

Kere materjalid:

Levinumad valikud on kõrgtugev malm, valuteras (WCB) ja roostevaba teras (CF8M). Agressiivsete kemikaalide ja merevee rakenduste jaoks on saadaval superdupleks ja niklipõhised sulamid.

Istme valikud:

Pehmed tihendid (PTFE, RTFE, Devlon) pakuvad mullikindlat sulgemist üldistes protsessirakendustes. Metalltihendid (Inconel, Stellite) suurendavad temperatuuri taluvust kuni 600 °C-ni ja on loomupäraselt tulekindlad.

Ketta materjalid:

Valikud ulatuvad epoksüüdkattega kõrgtugevast malmist SS304, SS316 ja dupleksterase juurde.

Abrasiivsete suspensioonide – näiteks kaevandusjäätmete, lendtuha või boksiidi – käitlemisel pakuvad topeltekstsentrilised konstruktsioonid kontsentriliste ventiilide ees eeliseid, kuna ketta nukkvõll suunab materjali tihendusliideselt eemale, vähendades osakeste kinnijäämist ja tihendi kahjustumist. Krüogeensete veeldatud maagaasi rakenduste puhul võimaldavad spetsiaalselt töödeldud materjalid ja sügavjahutusprotsessid usaldusväärset tööd temperatuuril kuni –196 °C.

Partnerlus Uus-Lõuna-Walesi linnaga: inseneriteaduste enesekindlus

Olenemata sellest, kas projekteerite naftakeemia rafineerimistehast, avamere puurplatvormi või kriitilist keemiatöötlemisüksust, määrab õige klapi spetsifikatsiooni valimine tehase pikaajalise tööea ja ohutusnäitajad.

NSW VALVE COMPANY-s (nswvalve.com) toodame API 607 ​​sertifikaadiga tuleohutuid topeltekstsentrilisi liblikventiile, mis on konstrueeritud kõige nõudlikumate tehasetingimuste jaoks. Meie ISO-standarditele vastavad tootmisüksused kasutavad ranget positiivse materjali identifitseerimist (PMI), mittepurustavat kontrolli (NDE) ja täpset CNC-töötlust, et pakkuda lekkevaba jõudlusega, minimaalse töömomendiga ja täieliku metallurgilise jälgitavusega ventiile.

Pakume laia valikut tihendikonfiguratsioone – pehme tihendiga mullikindlaks sulgemiseks, tulekindla tihendiga süsivesinike teenindamiseks ja metalltihendiga kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks – kõik saadaval käsitsi, käigukastiga, pneumaatilise või elektrilise ajamiga.

Võtke meie insenerimeeskonnaga ühendust aadressilnswvalve.comEsitage oma andmelehed, arutage kohandatud sulami konfiguratsioone (nt Super Duplex või Monel) või taotlege meie ametlikke API 607 ​​testiaruandeid juba täna.

Tehnilised viited

•API 607Veerandpöördventiilide ja mittemetallist tihendiga ventiilide tulekatse

•API 609Liblikventiilid: kahe äärikuga, klambriga ja vaheklapiga

•API 641Veerandpöördventiilide lenduvate heitkoguste testimine

•ISO 10497Ventiilide tulepüsivuskatsete nõuded

•ISO 15848-1Tööstusventiilid – lenduvate heitkoguste mõõtmise, katsetamise ja kvalifitseerimise protseduurid

•ASME B16.34Ventiilid – äärikuga, keermestatud ja keevitusotsaga