Stoppventiler är avgörande för flera industrier för att skydda pannor och annan utrustning.
Figur 1. Globeskiva Dessa ventiler är en modifierad version av standardklotventilen, som har ventilspindeln permanent fastsatt på jordskivan. I stoppkonfigurationen flyter stamkroppen på jordskivan (dvs den är inte ansluten) (Figur 1). Stoppventiler har två huvudändamål: 1) Som en jordventil isolerar eller reglerar man flödet och 2) modifieras som backventil, förhindrar de omvänd flöde. Med andra ord används de i allmänhet som en jordventil för att starta eller stoppa mediaflödet, men de fungerar också som en backventil för att automatiskt stänga om tryck skulle gå förlorade, vilket förhindrar återflöde som eventuellt kan skada utrustning som pannor eller pumpar.
På grund av detta har en stoppventilventil som att ha två ventiler i ett. Den inre skivan, som inte är fastsatt på stammen, fungerar som en lyftkropp som gör det möjligt att flytta upp och ner fritt när skaftet lyfts upp för att justera öppningen och stängningen. Detta styr flödeshastigheten, men när backflödet uppstår fungerar den frånkopplade skivan som kolvkontroll och stängs snabbt, vilket förhindrar omvänd flöde i pannan. Om det behövs kan stammen sänkas manuellt för att flödet ska stoppas eller stängas helt av.
ENDAST ANVÄNDNING AV STOPP KONTROLLVENTILER
Dessa ventiler används mest i kraftverk, i applikationer som panncirkulation, ånggenerering och vattenpannor, turbinkylning, startvatten och säkerhetssystem. De används också i andra applikationer där rördesigners vill kombinera egenskaper hos en jordklot och backventil. Sådana tillämpningar kan omfatta högtemperatur service, värmeåtervinningsånga, högtryckssäkerhetstjänst, geotermisk service, verktyg, petroleumsproduktion och raffinering, säkerhetssystem, avstängningskylning och kolvätebehandling.
Vid pannanvändning har ventiler och pannor varit anslutna i över 150 år. De ventiler som används är så kritiska att det amerikanska samhället för mekanisk ingenjörs (ASME) panna och tryckkärlskod täcker hur ventiler ska användas. De första ventilerna på en pannans utgångsledning är vanligtvis stoppventiler, som är kända här som backventiler eller pannanslutningsventiler. De är viktiga när mer än en panna är ansluten till huvuddamphuvudet, och de ska installeras i rörledningen mellan varje panna och huvudet. De bör också placeras så att trycket i pannan ligger under skivan.
En annan pannaansökan är att använda stoppkontrollen som en avstängningsventil. Avblåsningsventilen möjliggör borttagning av överskott av vatten från en panna, vilket krävs ibland. Avstängningskontrollventiler används fortfarande på stationära pannor.
DESIGN
Figur 2. Riktigt Y-mönster installerat i en horisontell linje
Dessa ventiler finns i två grundläggande mönsterdesigner, T-mönster och Y-mönster. I T-mönstret är stammen vinkelrätt mot rörledningen. Detta gör att den inre skivan kan röra sig upp och ner vertikalt i ventilen. Skivans vikt hjälper till att stänga snabbt, vilket ger minimal omvänd hastighet när ventilen stängs. På grund av dess vikt krävs emellertid en högre flödeshastighet för att få ventilen helt öppen och kan också öka ventiltryckförlusten.
Figur 3. Riktigt Y-mönster installerat i en vertikal linje för uppåtgående flöde
Den nyaste designen, som liknar T-mönstret, är Y-mönstret, där stammen och skivan är vinklade vid 30 till 45 grader. Denna mönsterdesign används oftast ovanpå kedjor och kommer i en rak eller vinkelflödesbana. Y-mönstret, med sin vinklade skaft och skiva, möjliggör en lägre full öppen flödeshastighet. Det krävs dock mer uppmärksamhet åt skivans styrning för problemfri drift.
Riktdesignen resulterar i en direktflödesbana som minskar turbulensen och skapar mindre fluidfriktion. Det betyder mindre potential för erosiv skada på ventilen, vilket omvandlar till lägre tryckförlust och bättre övergripande flödesegenskaper för rörsystemet. Dessa typer av ventiler ska installeras i horisontella (Figur 2) eller vertikala (Figur 3) linjer för uppåtgående flöde.
Vinkelventilkonstruktionen används för uppåtgående till horisontellt (Figur 4) eller horisontellt till nedåtriktat (Figur 5) flöde. Men i båda fallen vrids flödet 90 grader i ventilen för att tillåta vinkelventilen att fungera som både en flödesstyrningsanordning och en 90-graders rörledning ell.
Figur 4. Vinkel Y-mönster installerat för uppåtgående till horisontellt flöde
Eftersom ventilerna har en cylindrisk formad flytande skivdel som är den enda tryckmanövrerade delen är det viktigt att de är dimensionerade för att tillhandahålla korrekt full skivlift under ventilens livslängd. Om det är för stort kan skivan fladda, vilket ökar ventilens slitage och begränsar dess livslängd. Om ventilen är för liten, kommer den att ge en mycket högre tryckförlust och hög hastighet, vilket också skulle kunna minska livslängden. Om skivan är lätt och korrekt styrd, kan den ge maximal lyft vid minsta hastighet för snabb öppning och lågt tryckförlust. Skivan ska dessutom utformas för att förhindra spinning, vilket resulterar i lågt slitage och lång livslängd.
Figur 5. Vinkel Y-mönster installerat för horisontellt nedåtgående flöde Bonnetkonstruktioner för stoppkontroller är i stort sett desamma som för jordventiler. De kommer i olika mönster för olika ändamål. Små bronsventiler, som har den inre skruvhöjande stammen, är mycket populära. I denna konstruktion finns dock stamtrådena i ventilkärlets tryck / vätskehölje och exponeras för processvätskan. Detta kan leda till skador vid exponering för frätande vätska. Dessa typer av ventiler används normalt för vatten eller lågtrycksånga. På ventiler för frätande service har hylsnedesignen stamtrådarna utanför tryck / vätskekuvertet, vilket hjälper till att förhindra frätande skador på trådarna. En sådan design kallas ytterskruven och åket (OS & Y) (Figur 6) och används i större industriella klotventiler.
Slutanslutningar för de flesta ventilerna är antingen flänsade till ASME B16.5 eller stavsvetsar som överensstämmer med ASME B15.25. Andra anslutningar kan tillhandahållas enligt kundens anvisningar.
Figur 6. Två konfigurationer av utvändig skruv och ok
FUNKTIONER
Vid pannans applikationer är ventiler utformade för att utföra flera väldigt viktiga funktioner, inklusive:
De fungerar som automatiska backventiler. Om en panna misslyckas kan ventilen förhindra brutto återflöde av ånga från huvudhuvudet till pannan.
De isolerar en panna när de upphör att elda och när pannan är blåst ner. Ventilen stängs automatiskt för att förhindra återflöde av ånga till pannan.
De hjälper till att returnera pannan till drift efter avstängning.
Även om backventilens funktion inte bör åberopas för primär avstängning, kan det begränsa återflödet från huvudet till pannan som har stängts av och öppnats eller drabbats av tryckutjämningsutblåsning.
STANDARDER
Många av standarderna för stoppventiler är relaterade till jordventiler, och det finns många av dessa typer av standarder. API publicerade en standard på globeventiler som nyligen diskuterar ventiler som är större än NPS 2. API 623, som publicerades 2013, omfattar stoppventiler. Ämnen som omfattas är:
Trycket ska utjämnas i motorhuven ovanför skivan till nedströmssidan.
Designen ska ha en lämplig skiva eller bottenvägledning för att låta skivan röra sig fritt under kontrollventilens drift. Detta kommer att förhindra eventuella fel i ventilens flödesåtergångsfunktion.
Testningen ska överensstämma med kraven i API 598 för både jordklot och kontrollventiler och uppfylla acceptkriterierna för båda typerna av test. Ventilerna måste uppfylla båda provningskriterierna på skalet såväl som sätesläckningskraven
Ventilkonstruktionen måste vara lämplig för montering med stammen i vertikal orientering eller där stammen ligger inom 45 grader vertikal orientering.
Andra branschstandarder som gäller är:
SMB B16.5-rörflänsar och flänsdelar NPS 1/2 through NPS 24 Metric / Inch
ASME B16.34-Ventiler-flänsad, gängad och svetsänd
API 598-Valve inspektion och testning
API 602-Stålport, jordklot och backventiler för storlekar dn 100 (NPS 4) och mindre för petroleum och naturgasindustrin
API 623-stålklotventiler-flänsade och stavsvetsande ändar, skruvade skruvar
BSI 1873-Steel Globe och Globe stopp och kontrollventiler (flänsar och stavsvetsar) för petroleum, petrokemiska och allierade industrier
ISO 12149-Bolted-bonnet stålklotventiler för allmänt bruk
MSS SP-80-bronsport, jordklot, vinkel- och backventiler
MSS SP-85-Grå järnklot och vinkelventiler, flänsade och gängade ändar
MSS SP-118-Kompakt stålklot och kontrollventiler (kemi- och petroleumraffinaderi)
MATERIEL
Precis som med klotventiler bär trimkomponenterna i stoppventiler normalt bruntet av fluidflödet under stängningsoperationen. Branschstandarder gör det möjligt för slutanvändare att ange de trimmaterial som krävs för specifika tillämpningar. I dessa standarder ingår trimställen kropps- och skivytans yta och stammen. Ytterligare objekt kan specificeras av slutanvändaren eller kan vara tillverkarens standardmaterial.
Att välja rätt trimmaterial är avgörande för maximal drift och livslängd hos alla ventiler, särskilt stoppventiler, som liknar globventiler, och har hög vätskefriktion och invecklad flödesväg. När skivan rör sig närmare kroppssätets yta ökar hastigheten och turbulensen, vilket skapar potential för kavitation och erosion, vilket kan resultera i en läckande ventil och ett överdriven slitage, vilket minskar livslängden. Dessa typer av defekter kan förekomma som en tunn skiva i kroppssätet, skivan eller båda. Denna initiala små läcka vägen kan breddas och bli en stor läcka.
På några bronsventiler är trimmen antingen samma material som ventilen eller en liknande bronslegering med större hållfasthet. På järnventiler är det vanliga trimmaterialet brons. Branschbeteckningen för denna trim på järnventiler är "IBBM", som definieras som "järnkropp, bronsmonterad". Stålventiler erbjuds i olika trimmaterial, efter behov av tjänsten. De brukar emellertid ha en eller flera av trimkomponenterna gjorda av 13% krom martensitiskt rostfritt stål. Hårda ytor som Stellite används också, liksom 300-serien rostfria stål och koppar-nickellegeringar. Positiv avstängning och lång livslängd levereras av en integrerad hård yta. En populär trim i stålventiler är API trimmer # 8, 13% Cr./hardface.
SLUTSATS
Stoppventiler ger en relativt ekonomisk och effektiv lösning där isolering, reglering och förebyggande av backflöde är nödvändiga prestandaegenskaper för ett rörsystem.
