Kur naudojami vožtuvai: visur!

2017 m. lapkričio 8 d. Parašė Gregas Johnsonas

Šiuo metu vožtuvus galima rasti beveik visur: mūsų namuose, po gatve, komerciniuose pastatuose ir tūkstančiuose vietų elektrinėse ir vandens gamyklose, popieriaus gamyklose, naftos perdirbimo gamyklose, chemijos gamyklose ir kituose pramonės bei infrastruktūros objektuose.
Vožtuvų pramonė yra tikrai plati, jos segmentai skiriasi nuo vandens paskirstymo iki branduolinės energijos iki naftos ir dujų tiekimo prieš ir pasroviui. Kiekviena iš šių galutinių vartotojų pramonės šakų naudoja kai kuriuos pagrindinius vožtuvų tipus; tačiau konstrukcijos detalės ir medžiagos dažnai labai skiriasi. Štai pavyzdys:

VANDENS DARBAI
Vandens paskirstymo pasaulyje slėgis beveik visada yra palyginti žemas, o aplinkos temperatūra. Šie du taikymo faktai leidžia sukurti daugybę vožtuvų konstrukcijos elementų, kurių nebūtų sudėtingesnėje įrangoje, pvz., aukštos temperatūros garų vožtuvuose. Vandens tiekimo aplinkos temperatūra leidžia naudoti kitur netinkamus elastomerus ir guminius sandariklius. Šios minkštos medžiagos leidžia įrengti vandens vožtuvus, kurie sandariai užsandarina lašus.

Kitas vandens tiekimo vožtuvų aspektas yra konstrukcinių medžiagų pasirinkimas. Lietaus ir kaliojo ketaus yra plačiai naudojami vandens sistemose, ypač didelio išorinio skersmens linijose. Labai mažas linijas galima gana gerai tvarkyti naudojant bronzines vožtuvų medžiagas.

Slėgis, kurį mato dauguma vandentiekio vožtuvų, paprastai yra gerokai mažesnis nei 200 psi. Tai reiškia, kad storesnių sienelių aukštesnio slėgio konstrukcijos nereikalingos. Tai jau buvo pasakyta, kad yra atvejų, kai vandens vožtuvai yra sukurti taip, kad atlaikytų didesnį slėgį, iki maždaug 300 psi. Šie įrenginiai dažniausiai naudojami ilguose akvedukuose arti slėgio šaltinio. Kartais aukštesnio slėgio vandens vožtuvai taip pat yra aukščiausio slėgio taškuose aukštoje užtvankoje.

Amerikos vandens darbų asociacija (AWWA) išleido specifikacijas, apimančias daugybę skirtingų tipų vožtuvų ir pavarų, naudojamų vandentiekio įrenginiuose.

NUOTEKOS
Gėlo geriamojo vandens, patenkančio į įrenginį ar konstrukciją, pusė yra nuotekų arba kanalizacijos išeiga. Šios linijos surenka visas skystas ir kietąsias atliekas ir nukreipia jas į nuotekų valymo įrenginius. Šiuose valymo įrenginiuose yra daug žemo slėgio vamzdynų ir vožtuvų, kad būtų galima atlikti „nešvarius darbus“. Reikalavimai nuotekų sklendėms daugeliu atvejų yra daug švelnesni nei švaraus vandens aptarnavimo reikalavimai. Geležiniai vartai ir atbuliniai vožtuvai yra populiariausi šio tipo paslaugų pasirinkimai. Standartiniai šios paslaugos vožtuvai yra pagaminti pagal AWWA specifikacijas.

ELEKTROS PRAMONĖ
Didžioji dalis Jungtinėse Valstijose pagaminamos elektros energijos pagaminama garo jėgainėse, naudojant iškastinį kurą ir greitaeigias turbinas. Nuplėšus modernios elektrinės dangą atsirastų vaizdas į aukšto slėgio, aukštos temperatūros vamzdynų sistemas. Šios pagrindinės linijos yra svarbiausios garo energijos gamybos procese.

Sklendės išlieka pagrindiniu elektrinių įjungimo / išjungimo pasirinkimu, nors yra ir specialios paskirties Y formos rutulinių vožtuvų. Didelio našumo, kritinės priežiūros rutuliniai vožtuvai populiarėja tarp kai kurių elektrinių projektuotojų ir žengia į šį kadaise linijinių vožtuvų dominuojamą pasaulį.

Metalurgija yra labai svarbi vožtuvams energijos tiekimo sistemose, ypač tiems, kurie veikia superkritiniuose arba ypač superkritiniuose slėgio ir temperatūros veikimo diapazonuose. F91, F92, C12A, taip pat keli Inconel ir nerūdijančio plieno lydiniai dažniausiai naudojami šiandieninėse elektrinėse. Slėgio klasės apima 1500, 2500 ir kai kuriais atvejais 4500. Moduliuojantis piko elektrinių pobūdis (tos, kurios veikia tik pagal poreikį) taip pat kelia didžiulę įtampą vožtuvams ir vamzdynams, todėl reikia tvirtos konstrukcijos, kad būtų galima atlaikyti ekstremalų ciklų, temperatūros ir temperatūros derinį. spaudimas.
Be pagrindinių garo vožtuvų, elektrinės yra apkrautos pagalbiniais vamzdynais, užpildytais begale vartų, gaublių, atbulinių, rutulinių ir rutulinių vožtuvų.

Atominės elektrinės veikia tuo pačiu garo/greitai turbinos principu. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad atominėje elektrinėje garai susidaro dėl dalijimosi proceso šilumos. Atominių elektrinių vožtuvai yra panašūs į jų iškastinio kuro pusbrolius, išskyrus jų kilmę ir papildomą absoliutaus patikimumo reikalavimą. Branduoliniai vožtuvai gaminami pagal itin aukštus standartus, o kvalifikacinė ir tikrinimo dokumentacija sudaro šimtus puslapių.

NAFTOS IR DUJŲ GAMYBA
Naftos ir dujų gręžiniuose ir gamybos įrenginiuose dažnai naudojami vožtuvai, įskaitant daugelį sunkiųjų vožtuvų. Nors greičiausiai nebebus šimtus pėdų į orą išsiveržiančios naftos čiurkšlės, vaizdas iliustruoja galimą požeminės naftos ir dujų slėgį. Štai kodėl šulinių galvutės arba Kalėdų eglutės dedamos ant šulinio ilgos vamzdžio virvės. Šie agregatai su vožtuvų ir specialių jungiamųjų detalių deriniu yra skirti atlaikyti slėgį, didesnį nei 10 000 psi. Nors šiais laikais retai randama sausumoje iškastuose šuliniuose, ypač didelis slėgis dažnai būna giliuose jūriniuose šuliniuose.

Šulinio galvutės įrangos projektavimui taikomos API specifikacijos, tokios kaip 6A, šulinio galvutės ir Kalėdų eglutės įrangos specifikacija. 6A dengiami vožtuvai skirti itin aukštam slėgiui, bet nedidelei temperatūrai. Daugumoje Kalėdų eglučių yra sklendės ir specialūs rutuliniai vožtuvai, vadinami droseliais. Droseliai naudojami srautui iš šulinio reguliuoti.

Be pačių šulinių, naftos ar dujų telkiniuose yra daug papildomų įrenginių. Proceso įrangai, skirtai pirminiam alyvos ar dujų apdorojimui, reikia kelių vožtuvų. Šie vožtuvai paprastai yra anglinio plieno, skirto žemesnėms klasėms.

Kartais žalios naftos sraute yra labai ėsdinančio skysčio – vandenilio sulfido. Ši medžiaga, dar vadinama rūgščiomis dujomis, gali būti mirtina. Norint įveikti rūgščių dujų keliamus iššūkius, reikia laikytis specialių medžiagų arba medžiagų apdirbimo metodų, atitinkančių NACE tarptautinę specifikaciją MR0175.

OFŠORINĖ PRAMONĖ
Jūros naftos platformų ir gamybos įrenginių vamzdynų sistemose yra daugybė vožtuvų, pagamintų pagal daugybę skirtingų specifikacijų, kad būtų galima susidoroti su įvairiais srauto valdymo iššūkiais. Šiuose įrenginiuose taip pat yra įvairių valdymo sistemų kilpų ir slėgio mažinimo įtaisų.

Naftos gamybos įrenginiuose arterinė širdis yra tikroji naftos ar dujų regeneravimo vamzdynų sistema. Nors ne visada pačioje platformoje, daugelyje gamybinių sistemų naudojamos Kalėdų eglutės ir vamzdynų sistemos, veikiančios 10 000 pėdų ar didesniame gylyje. Ši gamybos įranga sukurta pagal daugelį griežtų Amerikos naftos instituto (API) standartų ir nurodyta keliose API rekomenduojamose praktikose (RP).

Daugumoje didelių naftos platformų žaliaviniam skysčiui, gaunamam iš šulinio galvutės, taikomi papildomi procesai. Tai apima vandens atskyrimą nuo angliavandenilių ir dujų bei gamtinių dujų skysčių atskyrimą nuo skysčio srauto. Šios po Kalėdų eglutės vamzdynų sistemos paprastai yra sukurtos pagal Amerikos mechanikos inžinierių draugijos B31.3 vamzdynų kodus su vožtuvais, suprojektuotais pagal API vožtuvų specifikacijas, pvz., API 594, API 600, API 602, API 608 ir API 609.

Kai kuriose iš šių sistemų taip pat gali būti API 6D vartai, rutuliniai ir atbuliniai vožtuvai. Kadangi bet kokie vamzdynai ant platformos arba gręžimo laivo yra įrenginio viduje, griežti reikalavimai vamzdynams naudoti API 6D vožtuvus netaikomi. Nors šiose vamzdynų sistemose naudojami keli vožtuvų tipai, pasirenkamas vožtuvo tipas yra rutulinis vožtuvas.

VAMZDYNAI
Nors dauguma vamzdynų yra paslėpti, jų buvimas paprastai yra akivaizdus. Maži ženklai, nurodantys „naftos vamzdynas“, yra vienas akivaizdus požeminio transportavimo vamzdyno buvimo požymis. Šiuose vamzdynuose per visą jų ilgį yra daug svarbių vožtuvų. Avariniai vamzdyno uždarymo vožtuvai randami standartų, kodeksų ir įstatymų nustatytais intervalais. Šie vožtuvai atlieka gyvybiškai svarbią dujotiekio atkarpos izoliavimo paslaugą nuotėkio atveju arba kai reikalinga priežiūra.

Taip pat dujotiekio trasoje yra išsibarstę įrenginiai, kuriuose linija kyla iš žemės ir yra galimybė prieiti prie linijos. Šiose stotyse yra „kiaulių“ paleidimo įranga, kurią sudaro į vamzdynus įkišti įtaisai linijai apžiūrėti arba valyti. Šiose kiaulių paleidimo stotyse paprastai yra keletas vožtuvų, vartų arba rutulinių tipų. Visi vamzdynų sistemos vožtuvai turi būti visiškai atidaryti (visiškai atsidaryti), kad galėtų praeiti kiaulės.

Vamzdynams taip pat reikia energijos, kad būtų galima kovoti su dujotiekio trintimi ir palaikyti linijos slėgį bei srautą. Naudojamos kompresorinės arba siurblinės, kurios atrodo kaip mažos gamybos įmonės versijos be aukštų įtrūkimų bokštų. Šiose stotyse yra dešimtys vartų, rutulinių ir atbulinių vamzdynų vožtuvų.
Patys vamzdynai projektuojami pagal įvairius standartus ir kodus, o vamzdynų vožtuvai – API 6D Pipeline Valves.
Taip pat yra mažesnių vamzdynų, kurie tiekiami į namus ir komercines struktūras. Šios linijos tiekia vandenį ir dujas ir yra apsaugotos uždarymo vožtuvais.
Didelės savivaldybės, ypač šiaurinėje JAV dalyje, aprūpina garą komercinių klientų šildymo poreikiams. Šiose garo tiekimo linijose įrengti įvairūs vožtuvai, skirti valdyti ir reguliuoti garo tiekimą. Nors skystis yra garas, slėgis ir temperatūra yra žemesni nei elektrinėje gaminant garą. Šioje paslaugoje naudojami įvairūs vožtuvų tipai, nors gerbiamas kamščių vožtuvas vis dar yra populiarus pasirinkimas.

RAFINĖS IR NAFTOS CHEMIJA
Naftos perdirbimo gamyklos vožtuvai naudoja daugiau pramoninių vožtuvų nei bet kuris kitas vožtuvų segmentas. Naftos perdirbimo gamyklose yra ir korozinių skysčių, ir kai kuriais atvejais aukšta temperatūra.
Šie veiksniai lemia, kaip vožtuvai gaminami pagal API vožtuvų konstrukcijos specifikacijas, tokias kaip API 600 (vartų vožtuvai), API 608 (rutuliniai vožtuvai) ir API 594 (atbuliniai vožtuvai). Dėl sudėtingo daugelio šių vožtuvų aptarnavimo dažnai reikia papildomos korozijos. Ši nuolaida pasireiškia didesniu sienelių storiu, kuris nurodytas API projektavimo dokumentuose.

Beveik visų pagrindinių vožtuvų tipų galima rasti įprastoje didelėje naftos perdirbimo gamykloje. Visur esantis vartų vožtuvas vis dar yra didžiausias gyventojų skaičius, tačiau ketvirtadalio apsisukimo vožtuvai užima vis didesnę rinkos dalį. Ketvirčio posūkio gaminiai, sėkmingai įsiveržę į šią pramonės šaką (kurioje kažkada taip pat dominavo linijiniai gaminiai), apima didelio našumo trigubo poslinkio droselinius vožtuvus ir rutulinius vožtuvus su metalinėmis jungtimis.

Standartiniai vartai, gaubtai ir atbuliniai vožtuvai vis dar randami masiškai ir dėl jų dizaino nuoširdumo bei gamybos ekonomiškumo greitai neišnyks.
Rafinavimo vožtuvų slėgio reitingai yra nuo 150 iki 1500 klasės, o 300 klasė yra populiariausia.
Paprastas anglinis plienas, pvz., WCB (lietas) ir A-105 (kaltas), yra populiariausios medžiagos, nurodytos ir naudojamos vožtuvuose, skirtuose rafinavimo gamykloms. Daugelis rafinavimo procesų taikomų paprastų anglinių plienų viršutines temperatūros ribas, o šiems tikslams yra nurodyti aukštesnės temperatūros lydiniai. Populiariausi iš jų yra chromo/moly plienas, pvz., 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr ir 9% Cr. Nerūdijantis plienas ir daug nikelio turintys lydiniai taip pat naudojami kai kuriuose ypač atšiauriuose rafinavimo procesuose.

CHEMINĖS
Chemijos pramonė yra didelė visų tipų ir medžiagų vožtuvų naudotoja. Nuo mažų partijų gamyklų iki didžiulių naftos chemijos kompleksų, esančių Persijos įlankos pakrantėje, vožtuvai yra didžiulė cheminių procesų vamzdynų sistemų dalis.

Dauguma cheminių procesų naudojamų slėgių yra mažesni nei daugelyje rafinavimo procesų ir energijos gamybos. Populiariausios chemijos gamyklų vožtuvų ir vamzdynų slėgio klasės yra 150 ir 300 klasės. Chemijos gamyklos taip pat buvo didžiausias rinkos dalies perėmimo veiksnys, kurį per pastaruosius 40 metų rutuliniai vožtuvai atsiėmė nuo linijinių vožtuvų. Elastingas rutulinis vožtuvas su nulinio nuotėkio uždarymu puikiai tinka daugeliui chemijos gamyklų. Kompaktiškas rutulinio vožtuvo dydis taip pat yra populiari savybė.
Vis dar yra keletas chemijos gamyklų ir gamyklų, kuriose pirmenybė teikiama linijiniams vožtuvams. Tokiais atvejais populiarūs API 603 suprojektuoti vožtuvai su plonesnėmis sienelėmis ir lengvesniu svoriu dažniausiai yra pasirenkami vartų arba rutuliniai vožtuvai. Kai kurios cheminės medžiagos taip pat veiksmingai kontroliuojamos naudojant membraninius arba suspaudimo vožtuvus.
Dėl korozinio daugelio cheminių medžiagų ir cheminių medžiagų gamybos procesų pobūdžio medžiagų pasirinkimas yra labai svarbus. Defacto medžiaga yra 316/316L klasės austenitinis nerūdijantis plienas. Ši medžiaga gerai kovoja su korozija, kurią sukelia daugybė kartais nemalonių skysčių.

Kai kurioms sunkesnėms korozinėms reikmėms reikalinga didesnė apsauga. Tokiose situacijose dažnai pasirenkamos kitos aukštos kokybės austenitinio nerūdijančio plieno rūšys, tokios kaip 317, 347 ir 321. Kiti lydiniai, kurie retkarčiais naudojami cheminiams skysčiams kontroliuoti, yra Monel, Alloy 20, Inconel ir 17-4 PH.

SGD IR DUJŲ ATSKYRIMAS
Tiek suskystintos gamtinės dujos (SGD), tiek dujoms atskirti reikalingi procesai priklauso nuo plataus vamzdyno. Šioms programoms reikalingi vožtuvai, kurie gali veikti esant labai žemai kriogeninei temperatūrai. SGD pramonė, kuri Jungtinėse Valstijose sparčiai auga, nuolat siekia atnaujinti ir tobulinti dujų skystinimo procesą. Šiuo tikslu vamzdynai ir vožtuvai tapo daug didesni, o slėgio reikalavimai buvo padidinti.

Dėl šios situacijos vožtuvų gamintojai turėjo sukurti konstrukcijas, atitinkančias griežtesnius parametrus. Ketvirtinio apsisukimo rutuliniai ir peteliškiniai vožtuvai yra populiarūs SGD paslaugoms, o 316ss [nerūdijantis plienas] yra populiariausia medžiaga. ANSI Class 600 yra įprastos slėgio lubos daugeliui SGD įrenginių. Nors ketvirčio apsisukimo gaminiai yra populiariausi vožtuvų tipai, gamyklose taip pat galima rasti vartų, gaublių ir atbulinių vožtuvų.

Dujų atskyrimo paslauga apima dujų padalijimą į atskirus pagrindinius elementus. Pavyzdžiui, oro atskyrimo metodai išskiria azoto, deguonies, helio ir kitų pėdsakų dujas. Labai žemos temperatūros procesas reiškia, kad reikia daug kriogeninių vožtuvų.

Tiek SGD, tiek dujų atskyrimo įrenginiai turi žemos temperatūros vožtuvus, kurie turi veikti tokiomis kriogeninėmis sąlygomis. Tai reiškia, kad vožtuvo sandarinimo sistema turi būti pakelta nuo žemos temperatūros skysčio naudojant dujų arba kondensacinę kolonėlę. Ši dujų kolonėlė neleidžia skysčiui susidaryti ledo rutuliui aplink sandarinimo sritį, o tai neleistų vožtuvo kotui pasisukti ar pakilti.

KOMERCINIAI PASTATAI
Komerciniai pastatai supa mus, bet jei nekreipiame ypatingo dėmesio juos statant, mes mažai žinome apie daugybę skysčių arterijų, paslėptų jų mūrinėse, stiklinėse ir metalinėse sienose.

Beveik kiekviename pastate bendras vardiklis yra vanduo. Visose šiose konstrukcijose yra įvairių vamzdynų sistemų, kuriose yra daug vandenilio/deguonies junginių derinių geriamųjų skysčių, nuotekų, karšto vandens, pilkojo vandens ir priešgaisrinės apsaugos pavidalu.

Pastato išlikimo požiūriu gaisrinės sistemos yra svarbiausios. Priešgaisrinė apsauga pastatuose beveik visuotinai maitinama ir užpildoma švariu vandeniu. Kad gaisrinio vandens sistemos veiktų efektyviai, jos turi būti patikimos, turėti pakankamą slėgį ir būti patogiai išdėstytos visoje konstrukcijoje. Šios sistemos sukurtos taip, kad gaisro atveju automatiškai įsijungtų.
Aukštybinių pastatų viršutiniuose aukštuose reikalinga tokia pati vandens slėgio paslauga, kaip ir apatiniuose, todėl reikia naudoti aukšto slėgio siurblius ir vamzdynus, kad vanduo pakiltų aukštyn. Vamzdynų sistemos paprastai yra 300 arba 600 klasės, priklausomai nuo pastato aukščio. Šiose srityse naudojami visų tipų vožtuvai; tačiau vožtuvų konstrukcijas turi patvirtinti „Underwriters Laboratories“ arba „Factory Mutual“, skirtos gaisrinių vamzdynų aptarnavimui.

Tos pačios klasės ir tipai vožtuvai, naudojami priešgaisriniams vožtuvams, naudojami geriamojo vandens paskirstymui, nors patvirtinimo procesas nėra toks griežtas.
Komercinės oro kondicionavimo sistemos, esančios didelėse verslo struktūrose, tokiose kaip biurų pastatai, viešbučiai ir ligoninės, dažniausiai yra centralizuotos. Juose yra didelis aušintuvas arba katilas, skirtas aušinti arba šildyti skystį, naudojamą šaltai arba aukštai temperatūrai perduoti. Šios sistemos dažnai turi apdoroti šaltnešius, tokius kaip R-134a, hidrofluorangliavandenilis, arba, jei naudojamos pagrindinės šildymo sistemos, garai. Dėl kompaktiškų drugelių ir rutulinių vožtuvų dydžio šie tipai išpopuliarėjo ŠVOK aušintuvų sistemose.

Kalbant apie garą, kai kurie ketvirčio posūkio vožtuvai buvo naudojami, tačiau daugelis santechnikos inžinierių vis dar remiasi linijiniais užtvarais ir rutuliniais vožtuvais, ypač jei vamzdynams reikia suvirintų galų. Dėl šių vidutinių garų naudojimo plienas užėmė ketaus vietą dėl plieno suvirinamumo.

Kai kuriose šildymo sistemose kaip pernešimo skystis naudojamas karštas vanduo, o ne garai. Šias sistemas gerai aptarnauja bronziniai arba geležiniai vožtuvai. Ketvirčio apsisukimo elastingi rutuliniai ir peteliški vožtuvai yra labai populiarūs, nors vis dar naudojami kai kurie linijiniai vožtuvai.

IŠVADA
Nors šiame straipsnyje minimų vožtuvų pritaikymo įrodymų gali nebūti per kelionę į „Starbucks“ arba į močiutės namus, kai kurie labai svarbūs vožtuvai visada yra šalia. Automobilio variklyje yra net vožtuvai, naudojami patekti į tas vietas, pavyzdžiui, esančias karbiuratoriuje, kurios kontroliuoja degalų srautą į variklį, o variklyje -, kurie reguliuoja benzino srautą į stūmoklius ir vėl iš jo. Ir jei tie vožtuvai nėra pakankamai arti mūsų kasdieninio gyvenimo, pagalvokite apie realybę, kad mūsų širdys reguliariai plaka per keturis gyvybiškai svarbius srauto valdymo įrenginius.

Tai tik dar vienas tikrovės pavyzdys: vožtuvai yra tikrai visur. VM
Šio straipsnio II dalis apima papildomas pramonės šakas, kuriose naudojami vožtuvai. Apsilankykite www.valvemagazine.com ir skaitykite apie celiuliozę ir popierių, jūrinius pritaikymus, užtvankas ir hidroelektrines, saulės energiją, geležį ir plieną, aviaciją, kosmosą, geotermiją, aludarystę ir distiliavimą.

GREGAS JOHNSONAS yra United Valve (www.unitedvalve.com) prezidentas Hiustone. Jis yra žurnalo „VALVE Magazine“ redaktorius, buvęs Vožtuvų remonto tarybos pirmininkas ir dabartinis VRC valdybos narys. Jis taip pat dirba VMA Švietimo ir mokymo komitete, yra VMA Komunikacijų komiteto pirmininko pavaduotojas ir buvęs Gamintojų standartizacijos draugijos prezidentas.