Mitä eroa on luistiventtiilillä ja maapalloventtiilillä

Mitä eroa on luistiventtiilillä ja maapalloventtiilillä

Putkiston suunnittelussa tai huollon valinnassa verrataan usein luistiventtiilejä ja palloventtiilejä. Vaikka molempia käytetään väliaineen virtauksen estämiseen tai säätelyyn, niiden sisäisessä rakenteessa, nesteen dynamiikassa ja sovellettavissa skenaarioissa on merkittäviä eroja.

 

Virtausreitin geometrian näkökulmasta luistiventtiilin sulkuelin (portti) liikkuu kohtisuorassa nesteen suuntaan. Kun venttiili on täysin auki, portti tyhjentää virtausreitin kokonaan ja luo suoran-läpikulkureitin. Tämä suunnittelu tuo avainparametrin:täysi portti. A täysi porttiventtiilisen reiän halkaisija vastaa olennaisesti putken sisähalkaisijaa, ja mitattu virtauskerroin (Cv-arvo) voi olla 95 % ~ 98 % samankokoisesta suorasta putkesta. Esimerkiksi DN100, PN16 täysi porttiventtiilitäysin avoimissa olosuhteissa painehäviö ΔP tyypillisesti alle 0,5 kPa (väliaine: vesi, virtausnopeus 2 m/s).

 

Sitä vastoin palloventtiilin virtausreitti on "S"--muotoinen tai taivutettu. Nesteen tulee kulkea kapean rengasmaisen raon läpi istukan ja levyn välillä – vaikka venttiili olisi täysin auki, virtaussuunta muuttuu kahdesti 90 astetta. Tämä rakenne johtaa huomattavasti suurempaan painehäviöön. Alan standardiAPI 623testitiedot osoittavat, että samalla porauskoolla (DN100) täysin avoimen palloventtiilin Cv-arvo on vain 40–60 % luistiventtiilin arvosta ja painehäviö on 3–5 kertaa suurempi.

Tiivistysmekanismi ja toiminta-ominaisuudet

Luistiventtiilit luottavat portin ja molempien istukkapintojen väliseen kiilavoimaan tiivistyksen saavuttamiseksi. Teollisissa korkeissa-lämpötiloissa korkeapaineisissa-paineolosuhteissavaluteräksinen kiilaventtiilion yleinen valinta. Sen portissa on kiilan muotoinen kartio- (tyypillisesti kiilakulma 5 astetta ~ 8 astetta), joka sopii rungon tiivistepintoihin. Sulkeutuessaan varsi työntää porttia alaspäin ja kiilapinnat tuottavat mekaanisen itselukittuvan vaikutuksen, jolloin tiivistyskosketuspaine on 40-60 MPa (mukaanASME B16.34, luokka 300). Luistiventtiilit eivät kuitenkaan sovellu virtauksen säätämiseen – kun portti on väliaukossa, nopea väliaineisku ja tärinä kuluttavat nopeasti tiivistepintoja. Kokemus osoittaa, että luistiventtiilin jatkuva käyttö 30 % ~ 70 % avauksella lyhentää tiivistepinnan käyttöikää alle 10 %:iin sen nimellismäärästä kytkentäjaksoja.

Maapalloventtiileissä sen sijaan on tiivistyspinnat, jotka on suunniteltu litteiksi tai kartiomaisiksi (kartiokulma tyypillisesti 5 astetta ~ 10 astetta), jolloin kiekko painuu pystysuoraan istukkaa vasten. Tämä rakenne mahdollistaa vakaan tiivistyksen missä tahansa avausasennossa, joten palloventtiili on ihanteellinen kandidaatti kuristuskäyttöön. Mutta kompromissi on, että varren on kestettävä suurempi aksiaalinen voima. Luokan 150 DN80 maapalloventtiilin sulkemiseen vaadittava karan työntövoima on noin 1,8 kertaa suurempi kuinvaluteräksinen kiilaventtiilisaman spesifikaation (laskettu: keskipaine 1,6 MPa, keskimääräinen tiivistyspinnan halkaisija 60 mm).

 

Materiaalit ja valmistusparametrit

A valuteräksinen kiilaventtiilion tyypillisesti valmistettuWCB, LCB, taiWC6valetut hiili- ja seosteräkset, joiden lämpötila-alue on -29 asteesta 425 asteeseen (koskeeWCB). Tiivistepinnat voivat olla kovapintaisiaStellite 6kobolttipohjainen metalliseos (kovuus HRC 40 ~ 45) tai valmistettu 13 % kromista ruostumattomasta teräksestä. Esimerkiksi hankintatiedot petrokemian projektista: 6 tuuman, luokka 300valuteräksinen kiilaventtiilijonka seinämän paksuus on vähintään 9,5 mm perASME B16.34, hydrostaattinen testipaine 7,7 MPa (ympäristön lämpötila) ja tiivistystestin vuotokokoAPI 598(ei vuotoa nesteille).

 

atäysi porttiventtiili, kriittisten mittatoleranssien on noudatettavaISO 5208taiEN 12266. Tyypillinen 4 tuuman (DN100)täysi porttituotteen todellinen minimireikä on 102 mm (putken sisähalkaisija on yleensä 104 mm). Verrattuna supistetun halkaisijan omaavaan sulkuventtiiliin (reikä vain noin 80 mm),täysi porttisuunnittelu mahdollistaa sian tai tarkastuskoettimen kulkemisen ilman esteitä. Täysi aukko kuitenkin lisää venttiilin kasvotusten pituutta - sen mukaanISO 57524 tuuman täysaukkoisen sulkuventtiilin rakenteellinen pituus on noin 229 mm, kun taas saman kokoinen supistettu venttiili on vain 178 mm.

 

Valintapäätöksen peruste: Milloin käyttää luistiventtiiliä vs. maapalloventtiiliä

MukaanAPI 571jaNACE MR0175ohjeiden mukaan seuraavat ehdot suosivat luistiventtiilien valintaa (erityisestivaluteräksinen kiilaventtiili):

• Pitkän matkan putkistot (esim. raakaöljyn, maakaasun runkojohdot), jotka eivät vaadi lähes lainkaan painehäviötä täysin auki ollessaan.
• Järjestelmät, joissa toistuva on-off-pyöräily, mutta ei tarvetta välisäädölle.
• Kiinteitä hiukkasia sisältävät väliaineet – luistiventtiilin suora virtausreitti on vähemmän altis tukkeutumiselle.

 

Maapalloventtiilit sopivat:

• Tarkkaa virtauksen säätöä vaativat haarat (esim. jäähdytysveden ohitus, höyrynjäähdyttimen syöttövesi).
• Sovellukset, joissa kytkentätaajuus on alhainen, mutta jotka vaativat nopean sammutuksen (palloventtiilin sulkemisisku on noin yksi varren kierros, kun taas luistiventtiilit vaativat useita kierroksia).
• Pienet porauskoot (DN pienempi tai yhtä suuri kuin 50), joissa palloventtiileillä on alhaisemmat kustannukset ja asennustila.

 

Toimialan tietojen validointi ja yleiset väärinkäsitykset

Jalostamon huoltokirjanpidon tilastollinen katsaus (2008–2020, kattaa 37 yksikköä) osoittaa: höyrynjäljitysjärjestelmissä (kyllästetty höyry, paine 1,0 MPa, lämpötila 184 astetta) väärin kuristukseen käytettyjen luistiventtiilien keskimääräinen vikojen välinen aika (MTBF) oli vain 6 kuukautta; sen jälkeen kun ne korvattiin palloventtiileillä, MTBF nousi 54 kuukauteen. Sitä vastoin ilmakehän/tyhjiötislausyksikön jäännöslinjassa (väliaine, joka sisältää katalyyttijauhetta, lämpötila 350 astetta) palloventtiileissä esiintyi voimakasta istukan eroosiota ja perforaatiota pyörteisestä virtauksesta johtuen keskimääräisen käyttöiän ollessa alle 1 vuosi; korvataan avaluteräksinen kiilaventtiili(pintojen tiivistäminen kovapintaisillaStellite 21, kovuus HRC 38~42) pidensi käyttöikää yli 5 vuoteen.

 

Toinen usein huomiotta jätetty parametri: käyttömomentti. MukaanISO 5210testaus, 8 tuuman, luokan 150 luistiventtiili (valuteräskiilatyyppi) jonka avaus-/sulkemismomentti on noin 850 N·m nimellispaine-erossa; samankokoisen palloventtiilin sulkeutumismomentti on vain noin 400 N·m. Sähköisen tai pneumaattisen toimilaitteen valinnassa on kuitenkin huomioitava, että luistiventtiilin varren mutterin on kestettävä paljon suurempi työntövoima (kiilatoiminnan vuoksi).

 

Yhteenveto

Peruserot luisti- ja palloventtiilien välillä ovat virtausreitin geometriassa ja tiivistysperiaatteessa. Atäysi porttiventtiilitarjoaa lähes rajoittamattoman suoran läpimenon, joka sopii sovelluksiin, jotka vaativat pientä vastusta ja tiivistyskulkua. Thevaluteräksinen kiilaventtiilikiilatyyppisten tiivistyspintojensa ansiosta toimii luotettavasti korkeissa lämpötiloissa, korkeassa paineessa ja hiukkasilla. Maapalloventtiili, jossa on mutkainen virtausreitti ja pystysuora tiivisterakenne, tarjoaa kuristuskyvyn suuremman painehäviön kustannuksella. Valinnassa tulee ottaa huomioon erityiset prosessivaatimukset Cv-arvolle, väliaineominaisuuksille, toimintataajuudelle ja huoltoväleille, ja se on tarkistettava standardien, kuten esim.API 600(luistiventtiilit) jaAPI 623(palloventtiilit).