Unde sunt utilizate supapele

Unde sunt utilizate supapele: oriunde!

08 noiembrie 2017 Scris de Greg Johnson

Supapele pot fi găsite aproape oriunde în zilele noastre: în casele noastre, sub stradă, în clădiri comerciale și în mii de locuri din centralele electrice și de apă, fabricile de hârtie, rafinăriile, uzinele chimice și alte facilități industriale și de infrastructură.
Industria supapelor este cu adevărat cu umeri largi, cu segmente care variază de la distribuția apei la energia nucleară până la petrol și gaze în amonte și în aval. Fiecare dintre aceste industrii ale utilizatorilor finali utilizează unele tipuri de bază de supape; cu toate acestea, detaliile de construcție și materiale sunt adesea foarte diferite. Iată un eșantionare:

FUNCȚIONEAZĂ CU APA
În lumea distribuției apei, presiunile sunt aproape întotdeauna relativ scăzute și temperaturile ambiante. Aceste două fapte de aplicare permit o serie de elemente de proiectare a supapelor care nu ar fi găsite pe echipamente mai dificile, cum ar fi supapele de abur la temperatură înaltă. Temperatura ambiantă a serviciului de apă permite utilizarea elastomerilor și a garniturilor de cauciuc neadecvate în altă parte. Aceste materiale moi permit supapelor de apă să fie echipate pentru a etanșa strâns picăturile.

O altă considerație în cazul robinetelor de alimentare cu apă este alegerea materialelor de construcție. Fierele turnate și ductile sunt utilizate pe scară largă în sistemele de apă, în special liniile cu diametru exterior mare. Liniile foarte mici pot fi manipulate destul de bine cu materiale de supapă din bronz.

Presiunile pe care le văd majoritatea supapelor de apă sunt de obicei mult sub 200 psi. Aceasta înseamnă că nu sunt necesare modele cu pereți mai groși cu presiune mai mare. Acestea fiind spuse, există cazuri în care supapele de apă sunt construite pentru a face față presiunilor mai mari, până la aproximativ 300 psi. Aceste aplicații sunt de obicei pe apeducte lungi, aproape de sursa de presiune. Uneori, supapele de apă cu presiune mai mare se găsesc și în punctele de presiune mai mare dintr-un baraj înalt.

American Water Works Association (AWWA) a emis specificații care acoperă mai multe tipuri diferite de supape și dispozitive de acționare utilizate în aplicațiile de apă.

APE REZIDUALE
Partea inversă a apei potabile proaspete care intră într-o instalație sau structură este ieșirea apelor uzate sau a canalizării. Aceste linii colectează toate deșeurile lichide și solide și le direcționează către o stație de epurare. Aceste stații de tratare au o mulțime de conducte de joasă presiune și supape pentru a-și efectua „munca murdară”. Cerințele pentru supapele de apă uzată în multe cazuri sunt mult mai îngăduitoare decât cerințele pentru serviciul de apă curată. Porțile de fier și supapele de reținere sunt cele mai populare alegeri pentru acest tip de serviciu. Supapele standard din acest serviciu sunt construite în conformitate cu specificațiile AWWA.

INDUSTRIA PUTERII
Cea mai mare parte a energiei electrice generate în Statele Unite este generată în centralele cu aburi folosind turbine cu combustibil fosil și turbine de mare viteză. Desprinderea capacului unei centrale electrice moderne ar oferi o imagine a sistemelor de conducte de înaltă presiune și temperatură ridicată. Aceste linii principale sunt cele mai critice în procesul de generare a energiei cu abur.

Supapele de poartă rămân o alegere principală pentru aplicațiile de pornire / oprire a centralelor electrice, deși sunt găsite, de asemenea, supape cu glob cu model Y. Supapele cu bilă de înaltă performanță, cu serviciu critic, câștigă popularitate la unii designeri de centrale electrice și fac răscruci în această lume, cândva dominată de supapele liniare.

Metalurgia este esențială pentru supapele din aplicațiile de putere, în special pentru cele care operează în domeniile de presiune și temperatură de operare supercritice sau ultra-supercritice. F91, F92, C12A, împreună cu mai multe aliaje Inconel și oțel inoxidabil sunt utilizate în mod obișnuit în centralele electrice actuale. Clasele de presiune includ 1500, 2500 și, în unele cazuri, 4500. Natura modulatoare a centralelor de vârf (cele care funcționează doar după cum este necesar) pune, de asemenea, o presiune uriașă pe supape și conducte, necesitând modele robuste pentru a face față combinației extreme de ciclism, temperatură și presiune.
În plus față de supapele principale cu abur, centralele electrice sunt încărcate cu conducte auxiliare, populate de o mulțime de supape de poartă, glob, control, fluture și bilă.

Centralele nucleare funcționează pe același principiu cu abur / turbină de mare viteză. Diferența principală este că într-o centrală nucleară, aburul este creat de căldura din procesul de fisiune. Supapele centralei nucleare sunt similare cu verii lor alimentați cu fosile, cu excepția pedigree-ului lor și a cerinței suplimentare de fiabilitate absolută. Supapele nucleare sunt fabricate la standarde extrem de ridicate, documentația de calificare și inspecție umple sute de pagini.

imng

PRODUCȚIA DE ULEI ȘI GAZE
Puțurile de petrol și gaze și instalațiile de producție sunt utilizatorii grei de supape, inclusiv multe supape pentru sarcini grele. Deși nu mai există probabilități de scurgere de ulei care aruncă sute de picioare în aer, imaginea ilustrează presiunea potențială a petrolului și gazului subteran. Acesta este motivul pentru care capetele de puț sau pomii de Crăciun sunt așezate în partea de sus a șirului lung de țevi al puțului. Aceste ansambluri, cu combinația lor de supape și fitinguri speciale, sunt proiectate pentru a face față presiunilor de peste 10.000 psi. Deși rareori se găsesc pe puțurile săpate pe uscat în aceste zile, presiunile ridicate extreme sunt adesea găsite pe puțurile adânci din larg.

Proiectarea echipamentului pentru cap de sondă este acoperită de specificațiile API, cum ar fi 6A, Specificații pentru echipamentele pentru cap de sondă și pom de Crăciun. Supapele acoperite în 6A sunt proiectate pentru presiuni extrem de ridicate, dar temperaturi modeste. Majoritatea pomilor de Crăciun conțin supape de poartă și supape speciale cu glob numit șocuri. Choke-urile sunt utilizate pentru reglarea fluxului din fântână.

În plus față de capetele de sondă, multe facilități auxiliare populează un câmp de petrol sau gaze. Echipamentele de procesare pentru tratarea prealabilă a uleiului sau gazului necesită o serie de supape. Aceste supape sunt de obicei din oțel carbon clasificate pentru clasele inferioare.

Ocazional, un fluid foarte coroziv - hidrogen sulfurat - este prezent în fluxul de petrol brut. Acest material, numit și gaz acru, poate fi letal. Pentru a depăși provocările gazului acru, trebuie respectate materiale speciale sau tehnici de prelucrare a materialelor în conformitate cu specificația internațională NACE MR0175.

INDUSTRIA OFFSHORE
Sistemele de conducte pentru platformele petroliere offshore și instalațiile de producție conțin o multitudine de supape construite după multe specificații diferite pentru a face față varietății mari de provocări de control al debitului. Aceste instalații conțin, de asemenea, diverse bucle ale sistemului de control și dispozitive de reducere a presiunii.

Pentru instalațiile de producere a petrolului, inima arterială este sistemul real de conducte de recuperare a petrolului sau gazului. Deși nu întotdeauna pe platformă, multe sisteme de producție folosesc pomi de Crăciun și sisteme de conducte care funcționează în adâncimile inospitaliere de 10.000 de picioare sau mai mult. Acest echipament de producție este construit conform multor standarde exigente ale Institutului American de Petrol (API) și menționat în mai multe practici recomandate API (RP).

Pe majoritatea platformelor mari de petrol, se aplică procese suplimentare fluidului brut provenit din capul puțului. Acestea includ separarea apei de hidrocarburi și separarea gazelor și a lichidelor de gaze naturale de fluxul de fluide. Aceste sisteme de conducte pentru pomul de Crăciun sunt în general construite pentru codurile de conducte ale Societății Americane a Inginerilor Mecanici B31.3, cu supapele proiectate în conformitate cu specificațiile supapelor API, cum ar fi API 594, API 600, API 602, API 608 și API 609.

Unele dintre aceste sisteme pot conține, de asemenea, supape API 6D cu poartă, bilă și reținere. Deoarece orice conducte de pe platformă sau navă de foraj sunt interne ale instalației, nu se aplică cerințele stricte de utilizare a supapelor API 6D pentru conducte. Deși în aceste sisteme de conducte sunt utilizate mai multe tipuri de supape, tipul de supapă ales este supapa cu bilă.

CONDUCTE
Deși majoritatea conductelor sunt ascunse vederii, prezența lor este de obicei evidentă. Semnele mici care indică „conducta de petrol” sunt un indicator evident al prezenței conductelor subterane de transport. Aceste conducte sunt echipate cu multe supape importante pe toată lungimea lor. Supapele de închidere a conductelor de urgență se găsesc la intervale specificate de standarde, coduri și legi. Aceste supape servesc serviciul vital al izolării unei secțiuni a unei conducte în caz de scurgere sau când este necesară întreținerea.

De asemenea, împrăștiate de-a lungul unei rute de conducte sunt facilități unde linia iese din sol și accesul la linie este disponibil. Aceste stații sunt casa echipamentelor de lansare a „porcilor”, care constă din dispozitive inserate în conducte, fie pentru a inspecta, fie pentru a curăța linia. Aceste stații de lansare a porcilor conțin de obicei mai multe supape, fie tip poartă, fie tip bile. Toate supapele unui sistem de conducte trebuie să fie cu deschidere completă (deschidere completă) pentru a permite trecerea porcilor.

Conductele au nevoie, de asemenea, de energie pentru a combate fricțiunea conductei și pentru a menține presiunea și fluxul liniei. Se utilizează stații de compresoare sau de pompare care arată ca versiuni mici ale unei instalații de proces fără turnurile înalte de fisurare. Aceste stații găzduiesc zeci de supape de poartă, bilă și conductă de reținere.
Conductele în sine sunt proiectate în conformitate cu diferite standarde și coduri, în timp ce supapele de conducte respectă API 6D Pipeline Valves.
Există, de asemenea, conducte mai mici care se alimentează în case și structuri comerciale. Aceste linii furnizează apă și gaz și sunt păzite de supape de închidere.
Municipalitățile mari, în special în partea de nord a Statelor Unite, furnizează abur pentru necesitățile de încălzire ale clienților comerciali. Aceste linii de alimentare cu abur sunt echipate cu o varietate de supape pentru a controla și regla alimentarea cu abur. Deși fluidul este abur, presiunile și temperaturile sunt mai mici decât cele găsite în generarea de abur a centralei electrice. O varietate de tipuri de supape sunt utilizate în acest serviciu, deși venerabila supapă cu dop este încă o alegere populară.

RAFINĂRIE ȘI PETROCHIMICĂ
Supapele de rafinărie reprezintă o utilizare mai mare a supapelor industriale decât orice alt segment de supape. Rafinăriile găzduiesc atât fluide corozive, cât și, în unele cazuri, temperaturi ridicate.
Acești factori dictează modul în care sunt construite supapele în conformitate cu specificațiile de proiectare a supapelor API, cum ar fi API 600 (supape de poartă), API 608 (supape cu bilă) și API 594 (supape de reținere). Datorită serviciului dur întâlnit de multe dintre aceste supape, este adesea necesară o cantitate suplimentară de coroziune. Această alocație se manifestă prin grosimi mai mari ale pereților, care sunt specificate în documentele de proiectare API.

Practic, fiecare tip major de supapă poate fi găsit din abundență într-o rafinărie tipică mare. Valva de poartă omniprezentă este în continuare regele dealului cu cea mai mare populație, dar supapele cu un sfert de viraj iau o cantitate din ce în ce mai mare din cota lor de piață. Produsele cu un sfert de tură care au reușit să înceapă cu succes în această industrie (care a fost și cândva dominată de produse liniare) includ supape de fluture cu offset triplu de înaltă performanță și supape cu bilă așezate din metal.

Supapele standard de poartă, glob și de reținere se găsesc încă în masă și, din cauza inimii designului și a economiei de fabricație, nu vor dispărea în curând.
Evaluările de presiune pentru supapele de rafinărie variază de la clasa 150 la clasa 1500, clasa 300 fiind cea mai populară.
Oțelurile simple, precum WCB (turnat) și A-105 (forjat) sunt cele mai populare materiale specificate și utilizate în supape pentru service de rafinărie. Multe aplicații de procesare a rafinării depășesc limitele superioare de temperatură ale oțelurilor cu carbon simplu, iar aliajele la temperaturi mai ridicate sunt specificate pentru aceste aplicații. Cele mai populare dintre acestea sunt oțelurile cromate, cum ar fi 1-1 / 4% Cr, 2-1 / 4% Cr, 5% Cr și 9% Cr. Oțelurile inoxidabile și aliajele cu conținut ridicat de nichel sunt de asemenea utilizate în unele procese de rafinare deosebit de dure.

sdagag

CHIMIC
Industria chimică este un mare utilizator de supape de toate tipurile și materialele. De la fabricile de loturi mici până la imensele complexe petrochimice găsite pe coasta Golfului, supapele reprezintă o parte imensă a sistemelor de conducte de proces chimic.

Majoritatea aplicațiilor în procesele chimice au o presiune mai mică decât multe procese de rafinare și generarea de energie. Cele mai populare clase de presiune pentru supapele și conductele uzinelor chimice sunt clasele 150 și 300. Uzinele chimice au fost, de asemenea, cel mai mare factor de preluare a cotei de piață pe care supapele cu bilă s-au luptat de la supapele liniare în ultimii 40 de ani. Supapa cu bilă cu șezut rezistent, cu oprirea sa cu scurgeri zero, se potrivește perfect pentru multe aplicații chimice. Dimensiunea compactă a supapei cu bilă este, de asemenea, o caracteristică populară.
Există încă unele fabrici chimice și procese de plante în care sunt preferate supapele liniare. În aceste cazuri, popularele supape proiectate API 603, cu pereți mai subțiri și greutăți mai ușoare, sunt, de obicei, supapa de poartă sau glob la alegere. Controlul unor substanțe chimice este, de asemenea, realizat în mod eficient cu diafragmă sau supape de prindere.
Datorită naturii corozive a multor substanțe chimice și a proceselor de fabricare a substanțelor chimice, selectarea materialelor este esențială. Materialul defacto este clasa 316 / 316L din oțel inoxidabil austenitic. Acest material funcționează bine pentru a combate coroziunea de la o serie de fluide uneori urâte.

Pentru unele aplicații corozive mai dure, este nevoie de mai multă protecție. Alte clase de înaltă performanță ale oțelului inoxidabil austenitic, precum 317, 347 și 321, sunt deseori alese în aceste situații. Alte aliaje care sunt folosite din când în când pentru controlul fluidelor chimice includ Monel, Alloy 20, Inconel și 17-4 PH.

SEPARAREA GNL ȘI A GAZELOR
Atât gazul natural lichid (GNL), cât și procesele necesare pentru separarea gazelor se bazează pe o conductă extinsă. Aceste aplicații necesită supape care pot funcționa la temperaturi criogenice foarte scăzute. Industria GNL, care crește rapid în Statele Unite, caută continuu să actualizeze și să îmbunătățească procesul de lichefiere a gazelor. În acest scop, conductele și supapele au devenit mult mai mari și au fost crescute cerințele de presiune.

Această situație a impus producătorilor de supape să dezvolte proiecte pentru a îndeplini parametri mai duri. Robinetele cu bilă și fluture cu un sfert de tură sunt populare pentru service-ul GNL, materialul cel mai popular fiind 316ss [oțel inoxidabil]. Clasa ANSI 600 este plafonul de presiune obișnuit pentru majoritatea aplicațiilor GNL. Deși produsele cu un sfert de tură sunt cele mai populare tipuri de supape, supapele de poartă, glob și de reținere pot fi găsite și în plante.

Serviciul de separare a gazelor implică împărțirea gazului în elementele sale individuale de bază. De exemplu, metodele de separare a aerului produc azot, oxigen, heliu și alte urme de gaze. Natura temperaturii foarte scăzute a procesului înseamnă că sunt necesare multe supape criogenice.

Atât instalațiile de separare a GNL, cât și gazele au supape de temperatură scăzută care trebuie să rămână funcționale în aceste condiții criogenice. Aceasta înseamnă că sistemul de ambalare a supapei trebuie ridicat la distanță de fluidul de temperatură scăzută prin utilizarea unei coloane de gaz sau condens. Această coloană de gaz împiedică fluidul să formeze o bilă de gheață în jurul zonei de ambalare, ceea ce ar împiedica rotirea sau ridicarea tijei supapei.

dsfsg

CLĂDIRI COMERCIALE
Clădirile comerciale ne înconjoară, dar dacă nu acordăm o atenție deosebită pe măsură ce sunt construite, nu avem prea puține indicii cu privire la multitudinea de artere fluide ascunse în pereții lor de zidărie, sticlă și metal.

Un numitor comun în practic fiecare clădire este apa. Toate aceste structuri conțin o varietate de sisteme de conducte care transportă multe combinații de compus hidrogen / oxigen sub formă de fluide potabile, ape uzate, apă caldă, apă gri și protecție împotriva incendiilor.

Din punct de vedere al supraviețuirii clădirilor, sistemele de incendiu sunt cele mai critice. Protecția împotriva incendiilor din clădiri este alimentată aproape universal și umplută cu apă curată. Pentru ca sistemele de apă de incendiu să fie eficiente, acestea trebuie să fie fiabile, să aibă presiune suficientă și să fie amplasate convenabil în întreaga structură. Aceste sisteme sunt proiectate să se energizeze automat în caz de incendiu.
Clădirile înalte necesită același serviciu de presiune a apei la etajele superioare ca etajele inferioare, astfel încât pompele și conductele de înaltă presiune trebuie utilizate pentru a ridica apa în sus. Sistemele de conducte sunt de obicei Clasa 300 sau 600, în funcție de înălțimea clădirii. Toate tipurile de supape sunt utilizate în aceste aplicații; cu toate acestea, proiectele supapelor trebuie aprobate de Underwriters Laboratories sau Factory Mutual pentru serviciul principal de incendiu.

Aceleași clase și tipuri de supape utilizate pentru supapele de pompieri sunt utilizate pentru distribuția apei potabile, deși procesul de aprobare nu este la fel de strict.
Sistemele comerciale de aer condiționat găsite în structuri comerciale mari, cum ar fi clădiri de birouri, hoteluri și spitale sunt de obicei centralizate. Au o unitate de răcire mare sau un cazan pentru răcirea sau încălzirea fluidului utilizat pentru transferul temperaturii reci sau ridicate. Aceste sisteme trebuie adesea să manipuleze agenți frigorifici precum R-134a, o hidro-fluorocarbonă sau, în cazul sistemelor de încălzire majore, abur. Datorită dimensiunilor compacte ale supapelor cu fluture și cu bilă, aceste tipuri au devenit populare în sistemele de răcire HVAC.

În ceea ce privește aburul, unele supape cu un sfert de tură au făcut rău în folosință, totuși mulți ingineri de instalații sanitare se bazează încă pe supape liniare și glob, mai ales dacă conductele necesită capete de sudură cap la cap. Pentru aceste aplicații cu abur moderat, oțelul a luat locul fontei din cauza sudabilității oțelului.

Unele sisteme de încălzire folosesc apă caldă în loc de abur ca fluid de transfer. Aceste sisteme sunt deservite bine de supape de bronz sau fier. Robinetele cu bilă și fluture cu șezut rezistent la un sfert de tură sunt foarte populare, deși sunt încă utilizate câteva modele liniare.

CONCLUZIE
Deși dovezile aplicațiilor supapelor menționate în acest articol ar putea să nu fie vizibile în timpul unei călătorii la Starbucks sau la casa bunicii, unele supape foarte importante sunt întotdeauna în apropiere. Există chiar supape în motorul mașinii utilizate pentru a ajunge în acele locuri, cum ar fi cele din carburator, care controlează fluxul de combustibil în motor și cele din motor care controlează fluxul de benzină în pistoane și din nou. Și dacă acele supape nu sunt suficient de apropiate de viața noastră de zi cu zi, luați în considerare realitatea că inimile noastre bat regulat prin intermediul a patru dispozitive vitale de control al fluxului.

Acesta este doar un alt exemplu al realității că: supapele sunt cu adevărat peste tot. VM
Partea II a acestui articol acoperă industriile suplimentare în care sunt utilizate supape. Accesați www.valvemagazine.com pentru a citi despre celuloză și hârtie, aplicații marine, baraje și energie hidroelectrică, energie solară, siderurgică, aerospațială, geotermală și fabricarea și distilarea ambarcațiunilor.

GREG JOHNSON este președintele United Valve (www.unitedvalve.com) din Houston. El este editor colaborator la Revista VALVE, fost președinte al Consiliului de Reparații Valve și membru actual al consiliului de administrație al VRC. De asemenea, el face parte din Comitetul VMA pentru Educație și Instruire, este vicepreședinte al Comitetului pentru comunicații VMA și este președinte trecut al Societății de standardizare a producătorilor. 


Ora postării: 29 septembrie 2020

Cerere

Underground pipeline

Conductă subterană

Irrigation System

Sistem de irigare

Water Supply System

Sistem de alimentare cu apă

Equipment supplies

Furnizori de echipamente