Где се користе вентили: свуда!

08. новембар 2017. Написао Грег Џонсон

Данас се вентили могу наћи скоро свуда: у нашим домовима, испод улице, у пословним зградама и на хиљадама места у електроенергетским и водоводним постројењима, фабрикама папира, рафинеријама, хемијским постројењима и другим индустријским и инфраструктурним објектима.
Индустрија вентила је заиста широка, са сегментима који варирају од дистрибуције воде преко нуклеарне енергије до узводне и низводне нафте и гаса. Свака од ових индустрија крајњих корисника користи неке основне типове вентила; међутим, детаљи конструкције и материјали су често веома различити. Ево узорка:

ВОДОВОДНИ РАДОВИ
У свету дистрибуције воде, притисци су скоро увек релативно ниски, а температуре околине. Ове две чињенице о примени омогућавају низ елемената дизајна вентила који се не би нашли на захтевнијој опреми као што су парни вентили високе температуре. Амбијентална температура воде дозвољава употребу еластомера и гумених заптивки које нису погодне на другим местима. Ови мекани материјали омогућавају да вентили за воду буду опремљени за чврсто затварање капања.

Још једно разматрање код вентила за воду је избор материјала за конструкцију. Ливено и нодуларно гвожђе се интензивно користе у системима за воду, посебно у водовама великог спољашњег пречника. Веома мале линије могу се прилично добро носити са материјалима од бронзаних вентила.

Притисци које види већина водоводних вентила су обично знатно испод 200 пси. То значи да нису потребни дизајни са дебљим зидовима и високим притиском. Имајући то у виду, постоје случајеви када су вентили за воду направљени да подносе веће притиске, до око 300 пси. Ове апликације су обично на дугим аквадуктима близу извора притиска. Понекад се вентили за воду високог притиска такође налазе на тачкама са највишим притиском у високој брани.

Америчко удружење водовода (АВВА) је издало спецификације које покривају многе различите типове вентила и актуатора који се користе у апликацијама за водовод.

ОТПАДНЕ ВОДЕ
Друга страна свеже воде за пиће која улази у објекат или структуру је отпадна вода или канализација. Ове линије сакупљају сву отпадну течност и чврсте материје и усмеравају их у постројење за пречишћавање отпадних вода. Ова постројења за третман имају много цевовода ниског притиска и вентила за обављање свог „прљавог посла“. Захтеви за вентиле за отпадне воде у многим случајевима су много блажи од захтева за услугу чисте воде. Гвоздена капија и неповратни вентили су најпопуларнији избори за ову врсту услуге. Стандардни вентили у овом сервису су направљени у складу са АВВА спецификацијама.

ЕНЕРГЕТИКА
Већина електричне енергије произведене у Сједињеним Државама производи се у парним постројењима која користе фосилна горива и турбине велике брзине. Отклањање поклопца модерне електране дало би поглед на системе цевовода под високим притиском и високом температуром. Ове главне линије су најкритичније у процесу производње парне енергије.

Запорни вентили остају главни избор за апликације за укључивање/искључивање електрана, иако се такође могу наћи и вентили за специјалне намене. Кугласти вентили високих перформанси, критични сервиси, постају све популарнији код неких дизајнера електрана и пробијају се у овом свету у којем су некада доминирали линеарни вентили.

Металургија је критична за вентиле у енергетским апликацијама, посебно за оне који раде у суперкритичним или ултра-суперкритичним радним опсезима притиска и температуре. Ф91, Ф92, Ц12А, заједно са неколико инконела и легура од нерђајућег челика се обично користе у данашњим електранама. Класе притиска укључују 1500, 2500 и у неким случајевима 4500. Модулирајућа природа вршних електрана (оних које раде само по потреби) такође ставља велики притисак на вентиле и цевоводе, захтевајући робусне конструкције за руковање екстремном комбинацијом циклуса, температуре и притисак.
Поред главног вентила за пару, електране су оптерећене помоћним цевоводима, насељеним безбројним запорним, глобусним, контролним, лептир и кугличним вентилима.

Нуклеарне електране раде на истом принципу парне/брзе турбине. Примарна разлика је у томе што се у нуклеарној електрани пара ствара топлотом из процеса фисије. Вентили за нуклеарне електране су слични њиховим рођацима на фосилна горива, осим по њиховом родослову и додатном захтеву апсолутне поузданости. Нуклеарни вентили се производе по изузетно високим стандардима, са квалификационом и инспекцијском документацијом која испуњава стотине страница.

ПРОИЗВОДЊА НАФТЕ И ГАСА
Нафтне и гасне бушотине и производни погони су велики корисници вентила, укључујући многе вентиле за тешке услове рада. Иако више није вероватно да ће се шикљати нафте која избацује стотине стопа у ваздух, слика илуструје потенцијални притисак подземне нафте и гаса. Због тога се главе бунара или божићна дрвца постављају на врх дугачког низа цеви бунара. Ови склопови, са својом комбинацијом вентила и специјалних спојница, дизајнирани су да подносе притиске више од 10.000 пси. Иако се ретко налазе на бунарима ископаним на копну ових дана, екстремно високи притисци се често налазе на дубоким бушотинама на мору.

Дизајн опреме на ушћу бушотине је покривен АПИ спецификацијама као што су 6А, Спецификација за опрему ушћа бунара и божићно дрвце. Вентили покривени са 6А су дизајнирани за екстремно високе притиске, али скромне температуре. Већина божићних јелки садржи каписне вентиле и посебне глобусне вентиле зване пригушнице. Пригушнице се користе за регулисање протока из бунара.

Поред самих извора, многи помоћни објекти насељавају нафтно или гасно поље. Процесна опрема за предтретман нафте или гаса захтева велики број вентила. Ови вентили су обично од угљеничног челика оцењеног за ниже класе.

Повремено, веома корозивна течност — водоник сулфид — је присутна у току сирове нафте. Овај материјал, који се назива и кисели гас, може бити смртоносан. Да би се превазишли изазови киселог гаса, морају се поштовати специјални материјали или технике обраде материјала у складу са међународном НАЦЕ спецификацијом МР0175.

ОФФСХОРЕ ИНДУСТРИ
Системи цевовода за нафтне платформе и производне погоне на мору садрже мноштво вентила направљених према многим различитим спецификацијама како би се носили са широким спектром изазова контроле протока. Ови објекти такође садрже различите петље система управљања и уређаје за смањење притиска.

За постројења за производњу нафте, артеријско срце је стварни систем цевовода за опоравак нафте или гаса. Иако нису увек на самој платформи, многи производни системи користе божићна дрвца и системе цеви који раде у негостољубивим дубинама од 10.000 стопа или више. Ова производна опрема је направљена према многим строгим стандардима Америчког института за нафту (АПИ) и референцирана је у неколико АПИ препоручених пракси (РПс).

На већини великих нафтних платформи, додатни процеси се примењују на сирови флуид који долази из бушотине. То укључује одвајање воде од угљоводоника и одвајање гаса и течности природног гаса од струје флуида. Ови системи цевовода после божићне јелке су генерално направљени према Б31.3 кодовима цевовода Америчког друштва машинских инжењера са вентилима дизајнираним у складу са спецификацијама АПИ вентила као што су АПИ 594, АПИ 600, АПИ 602, АПИ 608 и АПИ 609.

Неки од ових система могу такође да садрже АПИ 6Д капије, кугле и неповратне вентиле. Пошто су сви цевоводи на платформи или броду за бушење унутрашњи у објекту, строги захтеви за коришћење АПИ 6Д вентила за цевоводе се не примењују. Иако се у овим системима цевовода користи више типова вентила, тип вентила који се бира је куглични вентил.

ПИПЕЛИНЕС
Иако је већина цевовода скривена од погледа, њихово присуство је обично очигледно. Мали знакови са натписом „нафтовод“ су један очигледан показатељ присуства подземних транспортних цеви. Ови цевоводи су опремљени многим важним вентилима по целој својој дужини. Вентили за затварање цевовода у случају нужде налазе се у интервалима који су одређени стандардима, кодексима и законима. Ови вентили служе виталној служби изолације дела цевовода у случају цурења или када је потребно одржавање.

Дуж трасе цевовода су такође разбацани објекти у којима линија излази из земље и где је доступан приступ линији. Ове станице су дом за опрему за лансирање „свиња“, која се састоји од уређаја који се убацују у цевоводе за преглед или чишћење линије. Ове станице за лансирање свиња обично садрже неколико вентила, било типа капије или кугле. Сви вентили на цевоводном систему морају бити са пуним отвором (потпуно отварање) да би омогућили пролаз свињама.

Цевоводи такође требају енергију за борбу против трења цевовода и одржавање притиска и протока линије. Користе се компресорске или пумпне станице које изгледају као мале верзије процесног постројења без високих торњева за пуцање. Ове станице су дом за десетине запорних, кугличних и контролних вентила за цевоводе.
Сами цевоводи су пројектовани у складу са различитим стандардима и кодексима, док цевоводни вентили прате АПИ 6Д цевоводне вентиле.
Постоје и мањи цевоводи који се напајају у куће и комерцијалне објекте. Ови водови обезбеђују воду и гас и заштићени су запорним вентилима.
Велике општине, посебно у северном делу Сједињених Држава, обезбеђују пару за потребе грејања комерцијалних купаца. Ови водови за довод паре опремљени су разним вентилима за контролу и регулацију довода паре. Иако је течност пара, притисци и температуре су нижи од оних који се налазе у производњи паре у електранама. У овој услузи се користе различити типови вентила, иако је поштовани чеп вентил и даље популаран избор.

РАФИНЕРИЈА И ПЕТРОХЕМИЈСКА
Вентили за рафинерију користе више индустријских вентила него било који други сегмент вентила. Рафинерије су дом и корозивних течности, а у неким случајевима и високих температура.
Ови фактори диктирају како се вентили израђују у складу са спецификацијама дизајна АПИ вентила као што су АПИ 600 (засун), АПИ 608 (кугласти вентили) и АПИ 594 (неповратни вентили). Због тешке употребе са којом се сусрећу многи од ових вентила, често је потребан додатни додатак за корозију. Овај додатак се манифестује кроз веће дебљине зидова које су наведене у АПИ пројектној документацији.

Практично сваки главни тип вентила може се наћи у изобиљу у типичној великој рафинерији. Свеприсутни засун је и даље краљ брда са највећом популацијом, али четвртоокретни вентили заузимају све већи део свог тржишног удела. Производи са четвртином окрета који су успешно напредовали у овој индустрији (којом су такође некада доминирали линеарни производи) укључују лептир вентиле високих перформанси са троструким померањем и кугличне вентиле са металним седиштем.

Стандардни засун, глобус и неповратни вентили се и даље масовно налазе, а због срчаности њиховог дизајна и економичности производње, неће ускоро нестати.
Оцене притиска за вентиле за рафинерију крећу се од класе 150 до класе 1500, при чему је класа 300 најпопуларнија.
Обични угљенични челици, као што су ВЦБ (ливени) и А-105 (ковани) су најпопуларнији материјали специфицирани и коришћени у вентилима за рафинеријске услуге. Многе примене процеса рафинације померају горње температурне границе обичних угљеничних челика, а легуре са вишим температурама су одређене за ове примене. Најпопуларнији од њих су хром/моли челици као што су 1-1/4% Цр, 2-1/4% Цр, 5% Цр и 9% Цр. Нерђајући челици и легуре са високим садржајем никла се такође користе у неким посебно тешким процесима рафинације.

ЦХЕМИЦАЛ
Хемијска индустрија је велики корисник вентила свих врста и материјала. Од малих серијских постројења до огромних петрохемијских комплекса који се налазе на обали Мексичког залива, вентили су огроман део система цевовода за хемијске процесе.

Већина примена у хемијским процесима има нижи притисак од многих процеса рафинације и производње енергије. Најпопуларније класе притиска за вентиле и цевоводе у хемијским постројењима су класе 150 и 300. Хемијска постројења су такође била највећи покретач преузимања тржишног удела који су куглични вентили одвојили од линеарних вентила у последњих 40 година. Кугласти вентил са еластичним сједиштем, са затварањем без цурења, савршено се уклапа у многе примјене у хемијским постројењима. Компактна величина кугличног вентила је такође популарна карактеристика.
Још увек постоје нека хемијска постројења и процеси у којима се преферирају линеарни вентили. У овим случајевима, популарни вентили дизајнирани по АПИ 603, са тањим зидовима и мањим тежинама, обично су засун или глобус вентил по избору. Контрола неких хемикалија се такође ефикасно остварује помоћу мембранских или стиснутих вентила.
Због корозивне природе многих хемикалија и процеса производње хемикалија, избор материјала је критичан. Дефацто материјал је 316/316Л разред аустенитног нерђајућег челика. Овај материјал добро функционише у борби против корозије од мноштва понекад гадних течности.

За неке теже корозивне примене, потребна је већа заштита. У овим ситуацијама се често бирају и други квалитети аустенитног нерђајућег челика високих перформанси, као што су 317, 347 и 321. Друге легуре које се с времена на време користе за контролу хемијских течности укључују Монел, Аллои 20, Инцонел и 17-4 ПХ.

СЕПАРАЦИЈА ЛНГ И ГАСОВА
И течни природни гас (ЛНГ) и процеси потребни за сепарацију гаса ослањају се на екстензивне цеви. Ове примене захтевају вентиле који могу да раде на веома ниским криогеним температурама. Индустрија ЛНГ-а, која брзо расте у Сједињеним Државама, непрестано настоји да унапреди и побољша процес утечњавања гаса. У том циљу, цеви и вентили су постали много већи, а захтеви за притиском су повећани.

Ова ситуација је захтевала од произвођача вентила да развију дизајн који ће задовољити теже параметре. Куглични и лептир вентили са четвртином окрета су популарни за услуге ЛНГ, а најпопуларнији материјал је 316с [нерђајући челик]. АНСИ класа 600 је уобичајени плафон притиска за већину ЛНГ апликација. Иако су производи са четвртином окрета најпопуларнији типови вентила, капија, кугла и неповратни вентили се такође могу наћи у погонима.

Услуга сепарације гаса подразумева поделу гаса на његове појединачне основне елементе. На пример, методе одвајања ваздуха дају азот, кисеоник, хелијум и друге гасове у траговима. Природа процеса на веома ниској температури значи да је потребно много криогених вентила.

И ЛНГ и постројења за сепарацију гаса имају вентиле за ниске температуре који морају остати у функцији у овим криогеним условима. То значи да систем за паковање вентила мора бити подигнут даље од нискотемпературног флуида коришћењем гасне или кондензационе колоне. Ова гасна колона спречава течност да формира ледену куглу око подручја паковања, што би спречило окретање или подизање стабла вентила.

ПОСЛОВНЕ ЗГРАДЕ
Комерцијалне зграде нас окружују, али ако не обратимо велику пажњу док се граде, немамо појма о мноштву флуидних артерија скривених унутар њихових зидова од зиданих, стакла и метала.

Заједнички именитељ у готово свакој згради је вода. Све ове структуре садрже различите системе цевовода који носе многе комбинације једињења водоник/кисеоник у облику течности за пиће, отпадне воде, топле воде, сиве воде и заштите од пожара.

Са становишта преживљавања зграде, противпожарни системи су најкритичнији. Заштита од пожара у зградама се скоро универзално напаја и пуни чистом водом. Да би системи противпожарне воде били ефикасни, они морају бити поуздани, имати довољан притисак и бити на згодној локацији у целој структури. Ови системи су дизајнирани да се аутоматски активирају у случају пожара.
Високе зграде захтевају исту услугу притиска воде на горњим спратовима као и на доњим спратовима, тако да се морају користити пумпе високог притиска и цеви за подизање воде. Системи цевовода су обично класе 300 или 600, у зависности од висине зграде. У овим апликацијама се користе све врсте вентила; међутим, дизајн вентила мора бити одобрен од стране Ундервритерс Лабораториес или Фацтори Мутуал за ватрогасне главне услуге.

За дистрибуцију воде за пиће користе се исте класе и типови вентила који се користе за ватрогасне вентиле, иако процес одобрења није тако строг.
Комерцијални системи климатизације који се налазе у великим пословним структурама као што су пословне зграде, хотели и болнице обично су централизовани. Имају велику расхладну јединицу или бојлер за хлађење или загревање течности који се користи за пренос хладне или високе температуре. Ови системи често морају да рукују расхладним флуидима као што је Р-134а, хидрофлуороугљеник, или у случају великих система грејања, пара. Због компактне величине лептир и кугличних вентила, ови типови су постали популарни у ХВАЦ расхладним системима.

На страни паре, неки вентили са четвртином обртаја су ушли у употребу, али се многи инжењери водовода и даље ослањају на линеарне вентиле и глобусне вентиле, посебно ако цевовод захтева крајеве сучеоно заварене. За ове умерене примене паре, челик је заузео место ливеног гвожђа због заварљивости челика.

Неки системи грејања користе топлу воду уместо паре као течност за пренос. Ове системе добро опслужују бронзани или гвоздени вентили. Куглични и лептир вентили са еластичним сједиштем са четврт окретаја су веома популарни, иако се неки линеарни дизајни и даље користе.

ЗАКЉУЧАК
Иако докази о применама вентила поменутих у овом чланку можда неће бити видљиви током путовања у Старбуцкс или код баке, неки веома важни вентили су увек у близини. Постоје чак и вентили у мотору аутомобила који се користе да се дође до оних места као што су они у карбуратору који контролишу проток горива у мотор и они у мотору који контролишу проток бензина у клипове и поново ван. А ако ти залисци нису довољно блиски нашем свакодневном животу, узмите у обзир стварност да наша срца редовно куцају кроз четири витална уређаја за контролу протока.

Ово је само још један пример реалности да: вентили су заиста свуда. ВМ
Део ИИ овог члана покрива додатне индустрије у којима се користе вентили. Идите на ввв.валвемагазине.цом да бисте прочитали о целулози и папиру, поморској примени, бранама и хидроелектранама, соларној енергији, гвожђу и челику, ваздухопловству, геотермалној технологији и занатском пиварству и дестилацији.

ГРЕГ ЈОХНСОН је председник Унитед Валвеа (ввв.унитедвалве.цом) у Хјустону. Он је уредник часописа ВАЛВЕ, бивши председник Савета за поправку вентила и тренутни члан одбора ВРЦ-а. Он такође служи у ВМА-овом одбору за образовање и обуку, потпредседник је ВМА-овог Комитета за комуникације и бивши је председник Друштва за стандардизацију произвођача.