Клапандар қайда қолданылады: барлық жерде!

08 қараша 2017 Грег Джонсон жазған

Клапандарды бүгінде кез келген жерден табуға болады: біздің үйлерімізде, көшелердің астында, коммерциялық ғимараттарда және электр және су станцияларының, қағаз зауыттарының, мұнай өңдеу зауыттарының, химиялық зауыттардың және басқа да өнеркәсіптік және инфрақұрылымдық нысандардың мыңдаған жерлерінде.
Клапан өнеркәсібі шын мәнінде кең ауқымды болып табылады, сегменттері суды таратудан атом энергиясына дейін жоғары және төменгі мұнай мен газға дейін өзгереді. Осы соңғы пайдаланушы салаларының әрқайсысы клапандардың кейбір негізгі түрлерін пайдаланады; дегенмен, құрылыс пен материалдардың бөлшектері жиі әр түрлі болады. Міне үлгі:

СУ ЖҰМЫСЫ
Суды бөлу әлемінде қысым әрқашан салыстырмалы түрде төмен және қоршаған ортаның температурасы. Бұл екі қолдану фактісі жоғары температуралы бу клапандары сияқты күрделірек жабдықта кездеспейтін клапан дизайнының бірқатар элементтерін жасауға мүмкіндік береді. Су қызметінің қоршаған орта температурасы басқа жерде жарамсыз эластомерлер мен резеңке тығыздағыштарды пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл жұмсақ материалдар тамшыларды мықтап жабу үшін су клапандарын жабдықтауға мүмкіндік береді.

Суға қызмет көрсететін клапандардағы тағы бір мәселе құрылыс материалдарын таңдау болып табылады. Шойын және иілгіш үтіктер су жүйелерінде, әсіресе сыртқы диаметрі үлкен желілерде кеңінен қолданылады. Қола клапан материалдарымен өте кішкентай сызықтарды өте жақсы өңдеуге болады.

Көптеген су құбырлары клапандары көретін қысымдар әдетте 200 psi-ден әлдеқайда төмен. Бұл қалыңырақ қабырғалы жоғары қысымды конструкциялар қажет емес дегенді білдіреді. Айтылғандай, су клапандары шамамен 300 psi-ге дейінгі жоғары қысымды өңдеу үшін салынған жағдайлар бар. Бұл қолданбалар әдетте қысым көзіне жақын ұзын су өткізгіштерде болады. Кейде жоғары қысымды су клапандары биік бөгеттегі ең жоғары қысым нүктелерінде де кездеседі.

Американдық су құрылыстары қауымдастығы (AWWA) су қондырғыларында қолданылатын клапандар мен жетектердің көптеген түрлерін қамтитын техникалық шарттарды шығарды.

АҒЫНДЫ СУ
Нысанға немесе құрылысқа түсетін тұщы ауыз судың екінші жағы ағынды су немесе кәріз шығару болып табылады. Бұл желілер барлық қалдық сұйықтықтар мен қатты заттарды жинап, оларды ағынды суларды тазарту қондырғысына бағыттайды. Бұл тазарту қондырғыларында «лас жұмыстарын» орындау үшін көптеген төмен қысымды құбырлар мен клапандар бар. Ағынды су клапандарына қойылатын талаптар көп жағдайда таза су қызметіне қойылатын талаптардан әлдеқайда жеңіл. Темір қақпа және тексеру клапандары қызметтің осы түрі үшін ең танымал таңдау болып табылады. Бұл қызметтегі стандартты клапандар AWWA техникалық сипаттамаларына сәйкес жасалған.

ЭНЕРГЕТИКАСЫ
Америка Құрама Штаттарында өндірілетін электр қуатының көп бөлігі қазба отындары мен жоғары жылдамдықты турбиналарды пайдаланатын бу қондырғыларында өндіріледі. Заманауи электр станциясының қақпағын аршып алу жоғары қысымды, жоғары температурадағы құбыр жүйелерін көруге мүмкіндік береді. Бұл негізгі желілер бу энергиясын өндіру процесінде ең маңызды болып табылады.

Қақпа клапандары электр станциясын қосу/өшіру үшін негізгі таңдау болып қала береді, дегенмен арнайы мақсаттағы Y үлгісіндегі глобус клапандары да кездеседі. Жоғары өнімді, маңызды қызмет көрсететін шар клапандары кейбір электр станцияларының дизайнерлері арасында танымал болуда және бір кездері желілік клапандар үстемдік еткен осы әлемге енуде.

Металлургия күштік қолданбалардағы клапандар үшін, әсіресе қысым мен температураның аса критикалық немесе аса жоғары критикалық жұмыс диапазонында жұмыс істейтін клапандар үшін өте маңызды. F91, F92, C12A, сонымен қатар бірнеше Inconel және тот баспайтын болаттан жасалған қорытпалар қазіргі заманғы электр станцияларында жиі қолданылады. Қысым кластары 1500, 2500 және кейбір жағдайларда 4500-ді қамтиды. Қуатты электр станцияларының модуляциялық сипаты (тек қажет болған жағдайда жұмыс істейтіндер) сонымен қатар клапандар мен құбырларға үлкен жүктеме жасайды, бұл циклдің, температураның және температураның экстремалды комбинациясын өңдеу үшін берік конструкцияларды қажет етеді. қысым.
Негізгі бу клапандарынан басқа, электр станциялары көптеген қақпа, глобус, чектік, көбелек және шар клапандарымен толтырылған қосалқы құбырлармен жүктеледі.

Атом электр станциялары бірдей бу/жоғары жылдамдықты турбиналық принцип бойынша жұмыс істейді. Негізгі айырмашылық атом электр станциясында бу бөліну процесінің жылуымен жасалады. Атом электр станциясының клапандары олардың асыл тұқымдылығын және абсолютті сенімділіктің қосымша талаптарын қоспағанда, қазба отынымен жұмыс істейтін туыстарына ұқсас. Ядролық клапандар жүздеген беттерді толтыратын біліктілік және инспекциялық құжаттамамен өте жоғары стандарттарға сай жасалған.

МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ӨНДІРУ
Мұнай және газ ұңғымалары мен өндірістік нысандар клапандарды, соның ішінде көптеген ауыр жүкті клапандарды ауыр пайдаланушылар болып табылады. Жүздеген фут биіктікте ауаға шашыраған мұнай ағындары енді болмайды, бірақ сурет жер асты мұнай мен газдың ықтимал қысымын көрсетеді. Сондықтан ұңғыма басы немесе шыршалар ұңғыманың ұзын құбыр тізбегінің басына қойылады. Клапандар мен арнайы фитингтердің комбинациясы бар бұл жинақтар 10 000 psi жоғары қысымды өңдеуге арналған. Бұл күндері құрлықта қазылған ұңғымаларда сирек кездессе де, өте жоғары қысымдар терең теңіз ұңғымаларында жиі кездеседі.

Ұңғыма сағасы жабдықтарының дизайны 6A, Ұңғыма сағасы мен шырша жабдығына арналған спецификация сияқты API спецификацияларымен қамтылған. 6А жабылған клапандар өте жоғары қысымға, бірақ қарапайым температураға арналған. Көптеген шыршаларда қақпа клапандары мен дроссель деп аталатын арнайы глобус клапандары бар. Дроссельдер ұңғыдан ағынды реттеу үшін қолданылады.

Ұңғыма сағаларының өзінен басқа, көптеген қосалқы нысандар мұнай немесе газ кен орнында тұрады. Мұнай немесе газды алдын ала өңдеуге арналған технологиялық жабдық бірқатар клапандарды қажет етеді. Бұл клапандар әдетте төменгі сыныптар үшін есептелген көміртекті болат болып табылады.

Кейде шикі мұнай ағынында жоғары коррозиялық сұйықтық — күкіртсутек болады. Қышқыл газ деп те аталатын бұл материал өлімге әкелуі мүмкін. Шикі газдың қиындықтарын жеңу үшін NACE халықаралық MR0175 спецификациясына сәйкес арнайы материалдар немесе материалды өңдеу әдістері сақталуы керек.

ОФШОР ӨНЕРКӘСІП
Теңіздегі мұнай бұрғылау қондырғылары мен өндірістік нысандарға арналған құбыр жүйелері ағынды басқарудың көптеген мәселелерін шешу үшін әртүрлі сипаттамаларға арналған көптеген клапандарды қамтиды. Бұл қондырғыларда сонымен қатар әртүрлі басқару жүйесінің контурлары мен қысымды төмендететін құрылғылар бар.

Мұнай өндіру объектілері үшін артериялық жүрек мұнай немесе газды қалпына келтірудің нақты құбыр жүйесі болып табылады. Әрқашан платформаның өзінде болмаса да, көптеген өндірістік жүйелер 10 000 фут немесе одан да көп қолайсыз тереңдікте жұмыс істейтін шыршалар мен құбыр жүйелерін пайдаланады. Бұл өндірістік жабдық көптеген талап етілетін Америка мұнай институтының (API) стандарттарына сай жасалған және бірнеше API ұсынылған тәжірибелерінде (RPs) сілтеме жасалған.

Ірі мұнай платформаларының көпшілігінде ұңғыма сағасынан келетін шикі сұйыққа қосымша процестер қолданылады. Оларға көмірсутектерден суды бөлу және сұйықтық ағынынан газ бен табиғи газ сұйықтарын бөлу жатады. Бұл Рождестволық шыршадан кейінгі құбыр жүйелері әдетте API 594, API 600, API 602, API 608 және API 609 сияқты API клапандарының сипаттамаларына сәйкес жасалған клапандары бар американдық механикалық инженерлер қоғамының B31.3 құбыр кодтарына құрастырылған.

Бұл жүйелердің кейбірінде API 6D қақпасы, шар және бақылау клапандары болуы мүмкін. Платформадағы немесе бұрғылау кемесіндегі кез келген құбырлар нысанның ішінде болғандықтан, құбырлар үшін API 6D клапандарын пайдаланудың қатаң талаптары қолданылмайды. Бұл құбыр жүйелерінде клапанның бірнеше түрі қолданылғанымен, таңдау клапан түрі шар клапаны болып табылады.

ҚҰБЫРЛАР
Көптеген құбырлар көзден жасырылғанымен, олардың болуы әдетте айқын көрінеді. «Мұнай құбыры» деген кішігірім белгілер жер асты көлік құбырларының бар екендігінің айқын көрсеткіші болып табылады. Бұл құбырлар барлық ұзындығы бойынша көптеген маңызды клапандармен жабдықталған. Авариялық құбырларды өшіру клапандары стандарттарда, кодекстерде және заңдарда көрсетілген аралықтарда кездеседі. Бұл клапандар ағып кету жағдайында немесе техникалық қызмет көрсету қажет болғанда құбырдың бір бөлігін оқшаулаудың маңызды қызметін атқарады.

Сондай-ақ, құбыр жолының бойында желі жерден шығатын және желіге кіру мүмкіндігі бар нысандар орналасқан. Бұл станциялар құбырларды тексеру немесе тазалау үшін құбырларға енгізілген құрылғылардан тұратын «шошқа» ұшыру жабдығына арналған үй болып табылады. Бұл шошқа ұшыру станцияларында әдетте қақпа немесе шар түрлерінің бірнеше клапандары болады. Құбырлар жүйесіндегі барлық клапандар шошқалардың өтуіне мүмкіндік беру үшін толық портты (толық ашылатын) болуы керек.

Құбырларға құбырдың үйкелісімен күресу және желінің қысымы мен ағынын ұстап тұру үшін де энергия қажет. Биік крекинг мұнаралары жоқ технологиялық қондырғының шағын нұсқаларына ұқсайтын компрессорлық немесе сорғы станциялары қолданылады. Бұл станцияларда ондаған қақпа, шар және бақылау құбыры клапандары орналасқан.
Құбырлардың өзі әртүрлі стандарттар мен кодтарға сәйкес жобаланған, ал құбыр клапандары API 6D құбыр клапандарына сәйкес келеді.
Сондай-ақ үйлер мен коммерциялық құрылымдарға кіретін шағын құбырлар бар. Бұл желілер су мен газды қамтамасыз етеді және өшіру клапандарымен қорғалады.
Ірі муниципалитеттер, әсіресе Америка Құрама Штаттарының солтүстік бөлігінде, коммерциялық тұтынушылардың жылу қажеттіліктерін бумен қамтамасыз етеді. Бұл бу беру желілері бу беруді басқару және реттеу үшін әртүрлі клапандармен жабдықталған. Сұйықтық бу болса да, қысымдар мен температуралар электр станциясының бу өндіруіндегіден төмен. Бұл қызметте клапанның әртүрлі түрлері пайдаланылады, дегенмен құрметті штепсельдік клапан әлі де танымал таңдау болып табылады.

МӨҢДЕУ ЖӘНЕ МҰНАЙ-ХИМИЯ
Мұнай өңдеу зауытының клапандары кез келген басқа клапан сегментіне қарағанда өнеркәсіптік клапандарды көбірек пайдаланады. Мұнай өңдеу зауыттарында коррозиялық сұйықтықтар да, кейбір жағдайларда жоғары температура да бар.
Бұл факторлар API 600 (ысырма клапандары), API 608 (шарлы клапандар) және API 594 (тексеру клапандары) сияқты API клапандарының дизайн сипаттамаларына сәйкес клапандардың қалай құрастырылғанын анықтайды. Осы клапандардың көбісі қатал қызмет көрсететіндіктен, жиі коррозияға қарсы қосымша көмек қажет. Бұл жеңілдік API жобалау құжаттарында көрсетілген үлкен қабырға қалыңдығы арқылы көрінеді.

Іс жүзінде әрбір негізгі клапан түрін әдеттегі ірі мұнай өңдеу зауытында көп табуға болады. Барлық жерде таралған қақпа клапаны әлі де ең көп халқы бар төбенің патшасы болып табылады, бірақ ширек айналымды клапандар өздерінің нарықтық үлесін көбірек алып жатыр. Осы салада табысты қадамдар жасайтын ширек айналым өнімдері (бір кездері желілік өнімдер басым болған) жоғары өнімділігі бар үш есе офсеттік көбелекті клапандар мен металдан жасалған шар клапандарын қамтиды.

Стандартты қақпалар, глобустар және тексеру клапандары әлі де жаппай кездеседі және олардың дизайны мен өндірісінің үнемділігіне байланысты жақын арада жоғалып кетпейді.
Мұнай өңдеу зауытының клапандарының қысым көрсеткіштері 150-сыныптан 1500-сыныпқа дейінгі диапазонда жұмыс істейді, ең танымал 300-сынып.
WCB (құйылған) және А-105 (соғылған) сияқты қарапайым көміртекті болаттар мұнай өңдеу зауытына қызмет көрсету үшін клапандарда көрсетілген және қолданылатын ең танымал материалдар болып табылады. Көптеген тазарту процесінің қолданбалары қарапайым көміртекті болаттардың жоғарғы температура шегін итермелейді және бұл қолданбалар үшін жоғары температуралы қорытпалар белгіленеді. Олардың ішіндегі ең танымалдары 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr және 9% Cr сияқты хром/молидті болаттар. Тот баспайтын болаттар мен жоғары никельді қорытпалар кейбір ерекше қатал тазарту процестерінде де қолданылады.

ХИМИЯЛЫҚ
Химия өнеркәсібі барлық түрдегі және материалдардан жасалған клапандардың үлкен пайдаланушысы болып табылады. Шағын зауыттардан бастап Парсы шығанағы жағалауында орналасқан үлкен мұнай-химиялық кешендерге дейін клапандар химиялық технологиялық құбыр жүйелерінің үлкен бөлігі болып табылады.

Химиялық процестердегі қолданулардың көпшілігі көптеген тазарту процестеріне және электр энергиясын өндіруге қарағанда қысымда төмен. Химиялық зауыт клапандары мен құбырларына арналған ең танымал қысым кластары 150 және 300-сыныптар болып табылады. Химиялық зауыттар сонымен қатар соңғы 40 жыл ішінде шарикті клапандар сызықтық клапандармен күрескен нарық үлесін иеленудің ең үлкен драйвері болды. Серпімді орналасқан шарикті клапан, оның нөлдік ағып кетпеуі бар, көптеген химиялық зауыттар үшін өте қолайлы. Шар клапанының ықшам өлшемі де танымал мүмкіндік болып табылады.
Сызықтық клапандар артықшылық беретін кейбір химиялық зауыттар мен зауыттық процестер әлі де бар. Мұндай жағдайларда қабырғалары жұқа және салмағы азырақ API 603 дизайнымен танымал клапандар әдетте таңдалған қақпа немесе глобус клапаны болып табылады. Кейбір химиялық заттарды басқару диафрагмалық немесе қысқыш клапандармен де тиімді орындалады.
Көптеген химиялық заттардың және химиялық өндіріс процестерінің коррозиялық сипатына байланысты материалды таңдау өте маңызды. Дефакто материалы аустениттік баспайтын болаттан жасалған 316/316L маркасы болып табылады. Бұл материал кейде жағымсыз сұйықтықтардың қосындысынан коррозиямен күресу үшін жақсы жұмыс істейді.

Кейбір қатаң коррозиялық қолданбалар үшін қосымша қорғаныс қажет. Мұндай жағдайларда 317, 347 және 321 сияқты аустениттік тот баспайтын болаттың басқа жоғары өнімділік сорттары жиі таңдалады. Химиялық сұйықтықтарды бақылау үшін мезгіл-мезгіл қолданылатын басқа қорытпаларға Monel, Alloy 20, Inconel және 17-4 PH жатады.

СТГ ЖӘНЕ ГАЗДЫ БӨЛУ
Сұйық табиғи газ (СТГ) да, газды бөлуге қажетті процестер де кең құбырларға негізделген. Бұл қолданбалар өте төмен криогендік температурада жұмыс істей алатын клапандарды қажет етеді. Құрама Штаттарда қарқынды дамып келе жатқан СТГ өнеркәсібі газды сұйылту процесін үнемі жаңартуға және жақсартуға ұмтылады. Осы мақсатта құбырлар мен клапандар әлдеқайда үлкен болды және қысым талаптары көтерілді.

Бұл жағдай клапан өндірушілерінен қатаң параметрлерге сай дизайн жасауды талап етті. Ширек айналымды шарикті және көбелек клапандар СТГ қызметі үшін танымал, 316ss [тот баспайтын болат] ең танымал материал. ANSI класы 600 - СТГ қолданбаларының көпшілігі үшін әдеттегі қысым төбесі. Ширек айналым өнімдері ең танымал клапан түрлері болса да, қақпа, глобус және бақылау клапандары зауыттарда да кездеседі.

Газды бөлу қызметі газды оның жеке негізгі элементтеріне бөлуді қамтиды. Мысалы, ауаны бөлу әдістері азот, оттегі, гелий және басқа микроэлементтік газдарды береді. Процестің өте төмен температуралық сипаты көптеген криогенді клапандар қажет екенін білдіреді.

СТГ және газды бөлу қондырғыларының екеуінде де осы криогендік жағдайларда жұмыс істей алатын төмен температуралық клапандар бар. Бұл газды немесе конденсациялық колонканы пайдалану арқылы клапанның орауыш жүйесін төмен температурадағы сұйықтықтан жоғары көтеру керек дегенді білдіреді. Бұл газ бағанасы сұйықтықтың орау аймағының айналасында мұз шарының пайда болуына жол бермейді, бұл клапан бағанының айналуын немесе көтерілуін болдырмайды.

КОММЕРЦИЯЛЫҚ Ғимараттар
Коммерциялық ғимараттар бізді қоршап тұр, бірақ олардың құрылысына мұқият назар аудармасақ, олардың кірпіштен, шыныдан және металдан жасалған қабырғаларында жасырылған көптеген сұйық артериялар туралы аз мәлімет бар.

Іс жүзінде әрбір ғимараттың ортақ белгісі - су. Бұл құрылымдардың барлығында ауыз сұйықтықтар, ағынды сулар, ыстық сулар, сұр сулар және өрттен қорғау түріндегі сутегі/оттегі қосылыстарының көптеген комбинацияларын тасымалдайтын әртүрлі құбыр жүйелері бар.

Ғимараттың аман қалуы тұрғысынан өрт жүйелері ең маңызды болып табылады. Ғимараттардағы өртке қарсы қорғаныс әмбебап дерлік тамақтанады және таза сумен толтырылады. Өртке қарсы су жүйелері тиімді болуы үшін олар сенімді, жеткілікті қысымға ие және бүкіл құрылымда ыңғайлы орналасуы керек. Бұл жүйелер өрт кезінде автоматты түрде қуат беруге арналған.
Көпқабатты үйлер жоғарғы қабаттарда төменгі қабаттардағыдай су қысымы қызметін қажет етеді, сондықтан суды жоғары көтеру үшін жоғары қысымды сорғылар мен құбырларды пайдалану қажет. Құбыр жүйелері әдетте ғимарат биіктігіне байланысты 300 немесе 600 класс болып табылады. Бұл қолданбаларда клапандардың барлық түрлері қолданылады; дегенмен, клапанның конструкциялары өртке қарсы негізгі қызмет көрсету үшін Андеррайтерлер зертханалары немесе Factory Mutual компаниясымен мақұлдануы керек.

Өрт сөндіру клапандары үшін қолданылатын клапандардың бірдей сыныптары мен түрлері ауыз суды бөлу үшін қолданылады, дегенмен бекіту процесі соншалықты қатаң емес.
Кеңсе ғимараттары, қонақ үйлер мен ауруханалар сияқты ірі бизнес құрылымдарында кездесетін коммерциялық кондиционерлеу жүйелері әдетте орталықтандырылған. Оларда суық немесе жоғары температураны тасымалдау үшін пайдаланылатын сұйықтықты салқындату немесе қыздыру үшін үлкен салқындатқыш қондырғы немесе қазандық бар. Бұл жүйелер көбінесе R-134a, гидрофторкөміртек немесе негізгі жылыту жүйелері жағдайында бу сияқты хладагенттермен жұмыс істеуі керек. Көбелек пен шар клапандарының ықшам өлшеміне байланысты бұл түрлер HVAC салқындатқыш жүйелерінде танымал болды.

Бу жағында кейбір ширек бұрылыс клапандары қолданысқа енгізілді, бірақ көптеген сантехника инженерлері әлі де сызықты қақпақ пен глобус клапандарына сүйенеді, әсіресе құбырлар дәнекерлеу ұштарын қажет етсе. Бұл қалыпты бу қолдану үшін болат дәнекерлеу қабілетіне байланысты шойынның орнын болат алды.

Кейбір жылыту жүйелері тасымалдағыш сұйықтық ретінде будың орнына ыстық суды пайдаланады. Бұл жүйелер қола немесе темір клапандармен жақсы қызмет етеді. Ширек айналымды серпімді орналасқан шарикті және көбелек клапандары өте танымал, бірақ кейбір сызықтық конструкциялар әлі де қолданылады.

ҚОРЫТЫНДЫ
Осы мақалада айтылған клапан қолданбаларының дәлелдері Starbucks-қа немесе әжесінің үйіне сапар кезінде көрінбеуі мүмкін, бірақ кейбір өте маңызды клапандар әрқашан жақын жерде болады. Автокөліктің қозғалтқышында тіпті қозғалтқышқа жанармай ағынын басқаратын карбюратордағылар және поршеньдерге және одан шығатын бензин ағынын басқаратын қозғалтқыштағы клапандар сияқты орындарға жету үшін пайдаланылатын клапандар бар. Ал егер бұл клапандар біздің күнделікті өмірімізге жеткілікті жақын болмаса, біздің жүрегіміз төрт өмірлік ағынды басқару құрылғысы арқылы үнемі соғатын шындықты қарастырыңыз.

Бұл шындықтың тағы бір мысалы: клапандар шынымен барлық жерде. В.М
Осы мақаланың II бөлімі клапандар қолданылатын қосымша салаларға қатысты. Целлюлоза және қағаз, теңіз қолданбалары, бөгеттер мен су электр қуаты, күн, темір және болат, аэроғарыш, геотермиялық және қолөнер сыра қайнату және айдау туралы оқу үшін www.valvemagazine.com сайтына өтіңіз.

ГРЕГ Джонсон - Хьюстондағы United Valve (www.unitedvalve.com) президенті. Ол VALVE журналының редакторы, клапандарды жөндеу кеңесінің бұрынғы төрағасы және қазіргі VRC басқарма мүшесі. Ол сонымен қатар VMA Білім және оқыту комитетінде қызмет етеді, VMA коммуникациялар комитеті төрағасының орынбасары және Өндірушілер стандарттау қоғамының бұрынғы президенті.