Hvor ventiler brukes

Hvor ventiler brukes: Overalt!

8. nov 2017 Skrevet av Greg Johnson

Ventiler finnes omtrent hvor som helst i dag: i våre hjem, under gaten, i kommersielle bygninger og tusenvis av steder innen kraft- og vannanlegg, papirfabrikker, raffinerier, kjemiske anlegg og andre industri- og infrastrukturanlegg.
Ventilindustrien er virkelig bredskuldret, med segmenter som varierer fra vannfordeling til kjernekraft til oppstrøms og nedstrøms olje og gass. Hver av disse sluttbrukerindustriene bruker noen grunnleggende typer ventiler; imidlertid er detaljene i konstruksjon og materialer ofte veldig forskjellige. Her er et utvalg:

VANNVERKER
I verden av vanndistribusjon er trykket nesten alltid relativt lavt og temperaturene omgivende. Disse to bruksfakta tillater en rekke ventildesignelementer som ikke vil bli funnet på mer utfordret utstyr, for eksempel dampventiler med høy temperatur. Omgivelsestemperaturen for vanntjeneste tillater bruk av elastomerer og gummipakninger som ikke er egnet andre steder. Disse myke materialene gjør at vannventiler kan utstyres for å tette dryppene tett.

En annen betraktning i vannserviceventiler er valg i konstruksjonsmaterialer. Støpte og duktile strykejern brukes mye i vannsystemer, spesielt store linjer med utvendig diameter. Svært små linjer kan håndteres ganske bra med materialer av bronseventil.

Trykket som de fleste vannverkventilene ser, er vanligvis godt under 200 psi. Dette betyr at design med tykkere vegger med høyt trykk ikke er nødvendig. Når det er sagt, er det tilfeller der vannventiler er bygget for å håndtere høyere trykk, opp til rundt 300 psi. Disse applikasjonene er vanligvis på lange akvedukter nær trykkilden. Noen ganger finnes også høytrykksventiler på de høyeste trykkpunktene i en høy dam.

American Water Works Association (AWWA) har utstedt spesifikasjoner som dekker mange forskjellige typer ventiler og aktuatorer som brukes i vannverk.

AVLØPSVANN
Baksiden av ferskvann drikkevann som går inn i et anlegg eller en struktur er avløps- eller avløpsutgangen. Disse linjene samler all avfallsvæske og faste stoffer og leder dem til et kloakkrenseanlegg. Disse renseanleggene har mange lavtrykksrør og ventiler for å utføre sitt "skitne arbeid". Kravene til avløpsventiler er i mange tilfeller mye lettere enn kravene til rent vann. Jernport og tilbakeslagsventiler er de mest populære valgene for denne typen tjenester. Standardventiler i denne tjenesten er bygget i samsvar med AWWA-spesifikasjonene.

KRAFTINDUSTRI
Mesteparten av den elektriske kraften som genereres i USA, genereres i dampanlegg ved bruk av fossilt drivstoff og høyhastighets turbiner. Å trekke av lokket på et moderne kraftverk ville gi utsikt over høytrykkssystemer med høytemperatur. Disse hovedlinjene er de mest kritiske i produksjonen av dampkraft.

Portventiler er fortsatt et hovedvalg for kraftanlegg på / av-applikasjoner, selv om Y-mønster-jordventiler også finnes. Kuleventiler med høy ytelse og kritisk service vinner popularitet hos noen designere av kraftverk og gjør inntog i denne en gang lineærventildominerte verden.

Metallurgi er avgjørende for ventiler i kraftapplikasjoner, spesielt de som opererer i de superkritiske eller ultra-superkritiske driftsområdene for trykk og temperatur. F91, F92, C12A, sammen med flere Inconel og legeringer i rustfritt stål, brukes ofte i dagens kraftverk. Trykklasser inkluderer 1500, 2500 og i noen tilfeller 4500. Den modulerende naturen til toppkraftverk (de som bare fungerer etter behov) setter også store belastninger på ventiler og rør, og krever robust design for å håndtere den ekstreme kombinasjonen av sykling, temperatur og press.
I tillegg til de viktigste dampventilene, er kraftverk lastet med tilleggsrørledninger, befolket av et utall gate, kloden, sjekk, sommerfugl og kuleventiler.

Kjernekraftverk opererer etter samme damp / høyhastighets turbinprinsipp. Den primære forskjellen er at dampen i et atomkraftverk skapes av varme fra fisjoneringsprosessen. Ventiler til kjernekraftverk ligner deres kusiner med fossilt drivstoff, bortsett fra stamtavlen og det ekstra kravet om absolutt pålitelighet. Atomventiler er produsert til ekstremt høye standarder, med kvalifiserings- og inspeksjonsdokumentasjonen som fyller hundrevis av sider.

imng

OLJE- OG GASSPRODUKSJON
Olje- og gassbrønner og produksjonsanlegg er tunge brukere av ventiler, inkludert mange tunge ventiler. Selv om det ikke lenger er sannsynlig at gushers av olje som spruter hundrevis av føtter i luften, illustrerer bildet det potensielle trykket til underjordisk olje og gass. Dette er grunnen til at brønnhoder eller juletrær er plassert på toppen av brønnens lange rørstreng. Disse enhetene, med sin kombinasjon av ventiler og spesielle beslag, er designet for å håndtere trykk opp til 10.000 psi. Selv om det sjelden finnes på brønner gravd på land i disse dager, er det ekstreme høytrykket ofte funnet på dype brønner offshore.

Design av Wellhead-utstyr dekkes av API-spesifikasjoner som 6A, spesifikasjon for Wellhead og Christmas Tree Equipment. Ventilene dekket i 6A er designet for ekstremt høyt trykk, men beskjedne temperaturer. De fleste juletrær inneholder portventiler og spesielle kuleventiler kalt chokes. Drosslene brukes til å regulere strømmen fra brønnen.

I tillegg til selve brønnhodene befolker mange tilleggsanlegg et olje- eller gassfelt. Prosessutstyr for forbehandling av olje eller gass krever et antall ventiler. Disse ventilene er vanligvis karbonstål klassifisert for lavere klasser.

Noen ganger er det en meget etsende væske - hydrogensulfid - i den rå petroleumsstrømmen. Dette materialet, også kalt surgass, kan være dødelig. For å imøtekomme utfordringene med sur gass, må spesielle materialer eller materialbehandlingsteknikker i samsvar med NACE International spesifikasjon MR0175 følges.

OFFSHORE INDUSTRI
Rørsystemene for offshore oljerigger og produksjonsanlegg inneholder et mangfold av ventiler bygget etter mange forskjellige spesifikasjoner for å håndtere det store utvalget av strømningskontrollutfordringer. Disse anleggene inneholder også forskjellige kontrollsystemløkker og trykkavlastningsanordninger.

For oljeproduksjonsanlegg er det arterielle hjertet selve rørsystemet for olje- eller gassgjenvinning. Selv om det ikke alltid er på selve plattformen, bruker mange produksjonssystemer juletrær og rørsystemer som opererer i en ugjestmild dybde på 10.000 fot eller mer. Dette produksjonsutstyret er bygget etter mange krevende standarder fra American Petroleum Institute (API) og referert i flere API-anbefalte fremgangsmåter (RPs).

På de fleste store oljeplattformer brukes ytterligere prosesser på råvæsken som kommer fra brønnhodet. Disse inkluderer å skille vann fra hydrokarboner og å skille gass og naturgassvæsker fra væskestrømmen. Disse rørsystemene etter juletreet er vanligvis bygget til American Society of Mechanical Engineers B31.3 rørkoder med ventilene designet i samsvar med API-ventilspesifikasjoner som API 594, API 600, API 602, API 608 og API 609.

Noen av disse systemene kan også inneholde API 6D gate, kule- og tilbakeslagsventiler. Siden eventuelle rørledninger på plattformen eller boreskipet er interne i anlegget, gjelder ikke de strenge kravene for å bruke API 6D-ventiler for rørledninger. Selv om flere ventiltyper brukes i disse rørsystemene, er den valgte ventiltypen kuleventilen.

RØRLEDNINGER
Selv om de fleste rørledninger ikke er synlige, er deres tilstedeværelse vanligvis tydelig. Små skilt som sier "petroleumsledning" er en åpenbar indikator på tilstedeværelsen av underjordiske transportrør. Disse rørledningene er utstyrt med mange viktige ventiler langs hele lengden. Avstengningsventiler for nødrørledninger finnes med intervaller som spesifisert av standarder, koder og lover. Disse ventilene tjener den vitale tjenesten for å isolere en seksjon av en rørledning i tilfelle lekkasje eller når vedlikehold er nødvendig.

Også spredt langs en rørledningsrute er fasiliteter der linjen kommer ut fra bakken og linjetilgang er tilgjengelig. Disse stasjonene er hjemmet til "gris" -utskytningsutstyr, som består av enheter som er satt inn i rørledningen, enten for å inspisere eller rengjøre ledningen. Disse lanseringsstasjonene for griser inneholder vanligvis flere ventiler, enten port- eller kuletyper. Alle ventilene på et rørledningssystem må være fullport (fullåpning) for å tillate passering av griser.

Rørledninger trenger også energi for å bekjempe friksjonen i rørledningen og opprettholde trykket og strømmen av ledningen. Kompressor eller pumpestasjoner som ser ut som små versjoner av et prosessanlegg uten de høye sprekkstårnene, brukes. Disse stasjonene er hjemmet til dusinvis av gate-, kule- og sjekkrørventiler.
Rørledningene i seg selv er utformet i samsvar med forskjellige standarder og koder, mens rørledningsventiler følger API 6D rørledningsventiler.
Det er også mindre rørledninger som strømmer inn i hus og kommersielle strukturer. Disse linjene gir vann og gass og er beskyttet av stengeventiler.
Store kommuner, spesielt i den nordlige delen av USA, sørger for damp for oppvarmingskrav til kommersielle kunder. Disse dampforsyningslinjene er utstyrt med en rekke ventiler for å kontrollere og regulere damptilførselen. Selv om væsken er damp, er trykket og temperaturene lavere enn de som finnes i kraftproduksjon. En rekke ventiltyper brukes i denne tjenesten, selv om den ærverdige pluggventilen fortsatt er et populært valg.

Raffinaderi og petrokjemisk
Raffinaderiventiler utgjør mer industriell ventilbruk enn noe annet ventilsegment. Raffinerier er hjem for både etsende væsker og i noen tilfeller høye temperaturer.
Disse faktorene dikterer hvordan ventiler er bygget i samsvar med API-ventildesignspesifikasjoner som API 600 (portventiler), API 608 (kulventiler) og API 594 (tilbakeslagsventiler). På grunn av den tøffe servicen mange av disse ventilene støter på, er det ofte behov for ekstra korrosjon. Denne godtgjørelsen manifesteres gjennom større veggtykkelser som er spesifisert i API-designdokumentene.

Så å si alle større ventiltyper finnes i overflod i et typisk stort raffineri. Den allestedsnærværende portventilen er fremdeles kongen av bakken med den største befolkningen, men kvart-omgangsventiler tar en stadig større mengde av sin markedsandel. Kvartalsvareproduktene som gjør vellykkede inntog i denne bransjen (som også en gang var dominert av lineære produkter) inkluderer høykvalitets trippel offset-spjeldventiler og metallsittende kuleventiler.

Standard port-, jord- og tilbakeslagsventiler finnes fremdeles massevis, og på grunn av hjertet i designen og produksjonsøkonomien, vil de ikke forsvinne snart.
Trykkvurderinger for raffinaderiventiler kjører spekteret fra klasse 150 til klasse 1500, med klasse 300 som den mest populære.
Vanlige karbonstål, som klasse WCB (støpt) og A-105 (smidd) er de mest populære materialene som er spesifisert og brukt i ventiler for raffinaderitjeneste. Mange raffineringsprosessapplikasjoner skyver de øvre temperaturgrensene for vanlig karbonstål, og legeringer med høyere temperatur er spesifisert for disse applikasjonene. De mest populære av disse er krom / moly stål som 1-1 / 4% Cr, 2-1 / 4% Cr, 5% Cr og 9% Cr. Rustfritt stål og legeringer med høy nikkel brukes også i noen spesielt harde raffineringsprosesser.

sdagag

KJEMISK
Kjemisk industri er en stor bruker av ventiler av alle typer og materialer. Fra små batchanlegg til de enorme petrokjemiske kompleksene som finnes på Gulf Coast, er ventiler en stor del av kjemiske prosessrørsystemer.

De fleste applikasjoner i kjemiske prosesser har lavere trykk enn mange raffineringsprosesser og kraftproduksjon. De mest populære trykklassene for ventiler og rørledninger til kjemiske anlegg er klasse 150 og 300. Kjemiske anlegg har også vært den største driveren for overtakelsen av markedsandeler som kuleventiler har kjempet fra lineære ventiler de siste 40 årene. Den fjærende kuleventilen, med avstengning uten nulllekkasje, passer perfekt for mange applikasjoner for kjemiske anlegg. Den kompakte størrelsen på kuleventilen er også en populær funksjon.
Det er fortsatt noen kjemiske anlegg og prosesser der lineære ventiler foretrekkes. I disse tilfellene er de populære API 603-designede ventilene, med tynnere vegger og lettere vekter, vanligvis den valgte porten eller kloden. Kontroll av noen kjemikalier oppnås også effektivt med membran eller klemventiler.
På grunn av den korroderende naturen til mange kjemikalier og kjemiske prosesser, er materialvalg viktig. Defactomaterialet er 316 / 316L-kvalitet av austenittisk rustfritt stål. Dette materialet fungerer bra for å bekjempe korrosjon fra en rekke noen ganger stygge væsker.

For noen tøffere korroderende bruksområder er det behov for mer beskyttelse. Andre høyytelsesgrader av austenittisk rustfritt stål, slik som 317, 347 og 321, blir ofte valgt i disse situasjonene. Andre legeringer som brukes fra tid til annen for å kontrollere kjemiske væsker inkluderer Monel, Alloy 20, Inconel og 17-4 PH.

LNG- OG GASSKILDING
Både flytende naturgass (LNG) og prosessene som kreves for gasseparasjon er avhengige av omfattende rørsystemer. Disse applikasjonene krever ventiler som kan operere ved svært lave kryogene temperaturer. LNG-industrien, som vokser raskt i USA, er kontinuerlig ute etter å oppgradere og forbedre prosessen med flytende gass. For dette formål har rør og ventiler blitt mye større, og trykkravene er økt.

Denne situasjonen har krevd ventilprodusenter å utvikle design for å oppfylle tøffere parametere. Kvartals svingkule og sommerfuglventiler er populære for LNG-service, med 316ss [rustfritt stål] det mest populære materialet. ANSI klasse 600 er det vanlige trykktaket for de fleste LNG-applikasjoner. Selv om kvart-sving-produkter er de mest populære ventiltypene, kan også gate, kloden og tilbakeslagsventiler finnes i plantene.

Gass separasjonstjeneste innebærer å dele gass i sine individuelle grunnleggende elementer. For eksempel gir luftseparasjonsmetoder nitrogen, oksygen, helium og andre sporgasser. Prosessens svært lave temperatur betyr at det kreves mange kryogene ventiler.

Både LNG- og gasseparasjonsanlegg har lavtemperaturventiler som må forbli i drift under disse kryogene forhold. Dette betyr at ventilpakningssystemet må løftes bort fra lavtemperaturvæsken ved bruk av en gass- eller kondenssøyle. Denne gasskolonnen forhindrer væsken i å danne en iskule rundt pakningsområdet, noe som vil forhindre at ventilstammen snur eller stiger.

dsfsg

KOMMERSIELLE BYGNINGER
Kommersielle bygninger omgir oss, men med mindre vi følger nøye med når de er bygd, har vi liten anelse om mangfoldet av flytende arterier som er skjult innenfor murene av mur, glass og metall.

En fellesnevner i nesten alle bygninger er vann. Alle disse konstruksjonene inneholder en rekke rørsystemer som bærer mange kombinasjoner av hydrogen / oksygenforbindelsen i form av drikkevann, avløpsvann, varmt vann, gråvann og brannbeskyttelse.

Fra et overlevelsessynspunkt er brannsystemer mest kritiske. Brannbeskyttelse i bygninger mates nesten og fylles med rent vann. For at brannvannsystemer skal være effektive, må de være pålitelige, ha tilstrekkelig trykk og være beleilig plassert i hele strukturen. Disse systemene er designet for å automatisk få energi i tilfelle brann.
Høyhus krever samme vanntrykkstjeneste i de øverste etasjene som de nederste etasjene, så det må brukes høytrykkspumper og rør for å få vannet oppover. Rørsystemene er vanligvis klasse 300 eller 600, avhengig av byggehøyde. Alle typer ventiler brukes i disse applikasjonene; ventilutformingen må imidlertid være godkjent av Underwriters Laboratories eller Factory Mutual for brannvesenet.

De samme klasser og typer ventiler som brukes til brannvesenventiler, brukes til drikkevannsdistribusjon, selv om godkjenningsprosessen ikke er like streng.
Kommersielle klimaanlegg som finnes i store forretningsstrukturer som kontorbygg, hoteller og sykehus er vanligvis sentraliserte. De har en stor kjøleenhet eller kjele for å kjøle ned eller varme opp væske som brukes til overføring av kald eller høy temperatur. Disse systemene må ofte håndtere kjølemedier som R-134a, et hydro-fluorkarbon, eller i tilfelle store varmesystemer, damp. På grunn av den kompakte størrelsen på sommerfugler og kuleventiler, har disse typene blitt populære i HVAC kjøleanlegg.

På dampsiden har noen kvart-omgangsventiler gjort inntog i bruk, men mange VVS-ingeniører er fortsatt avhengige av lineære port- og jordventiler, spesielt hvis rørene krever endesveisede ender. For disse moderate dampapplikasjonene har stål tatt plass til støpejern på grunn av stålets sveisbarhet.

Noen varmesystemer bruker varmt vann i stedet for damp som overføringsvæske. Disse systemene betjenes godt av bronse- eller jernventiler. Kvadresving fjærende kule- og sommerfuglventiler er veldig populære, selv om det fortsatt brukes noen lineære design.

KONKLUSJON
Selv om bevis på ventilapplikasjonene som er nevnt i denne artikkelen ikke kan sees under en tur til Starbucks eller til bestemorens hus, er det noen svært viktige ventiler i nærheten. Det er til og med ventiler i motoren i bilen som brukes til å komme til de stedene som i forgasseren som styrer strømmen av drivstoff inn i motoren og de i motoren som styrer bensinstrømmen inn i stemplene og ut igjen. Og hvis disse ventilene ikke er nær nok til hverdagen vår, bør du vurdere virkeligheten at hjertene våre slår regelmessig gjennom fire viktige strømningsreguleringsenheter.

Dette er bare nok et eksempel på at: ventiler er virkelig overalt. VM
Del II i denne artikkelen dekker flere næringer der ventiler brukes. Gå til www.valvemagazine.com for å lese om masse og papir, marine applikasjoner, demninger og vannkraft, sol, jern og stål, luftfart, geotermisk brygge og destillering.

GREG JOHNSON er president for United Valve (www.unitedvalve.com) i Houston. Han er medvirkende redaktør for VALVE Magazine, tidligere styreleder i Valve Repair Council og nåværende styremedlem i VRC. Han sitter også i VMAs utdannings- og opplæringskomité, er nestleder i VMAs kommunikasjonskomité og er tidligere president for Manufacturers Standardization Society. 


Innleggstid: Sep-29-2020

applikasjon

Underground pipeline

Underjordisk rørledning

Irrigation System

Vanningssystem

Water Supply System

Vannforsyningssystem

Equipment supplies

Utstyrsforsyninger