Introducció a les vàlvules Pressure Seal
Vàlvules de segellat de pressió
La construcció del segell de pressió s'adopta per a les vàlvules per al servei d'alta pressió, normalment per sobre de 170 bar. La característica única del segell de pressió Bonnet és que els segells de les juntes del cos-bonet milloren a mesura que augmenta la pressió interna de la vàlvula, en comparació amb altres construccions on l'augment de la pressió interna tendeix a crear fuites a l'articulació del cos-capot.
Disseny de segell de pressió
- A/B: tendència del capó a moure's cap amunt o cap avall a mesura que canvia la pressió
- C – Pressió del sistema
- D – Forces de segellat per pressió
Com més gran sigui la pressió interna, més gran serà la força de segellat. El fàcil desmuntatge és possible deixant caure el conjunt del capó a la cavitat del cos i expulsant els anells d'empenta de quatre segments mitjançant un passador.
Basant-se en principis de disseny bastant simples, les vàlvules de segellat a pressió han demostrat la seva capacitat per gestionar aplicacions d'aïllament de vapor de cicle combinat i fòssils cada cop més exigents, ja que els dissenyadors continuen impulsant els sobres de pressió/temperatura de la caldera, HRSG i sistemes de canonades. Les vàlvules de segellat de pressió solen estar disponibles en rangs de mida de 2 polzades a 24 polzades i classes de pressió ASME B16.34 de #600 a #2500, tot i que alguns fabricants poden satisfer la necessitat de diàmetres més grans i classificacions més altes per a aplicacions especials.
Les vàlvules de segellat de pressió estan disponibles en moltes qualitats de materials com A105 forjat i Gr.WCB fosa, aliatge F22 forjat i Gr.WC9 fosa; F11 forjat i Gr.WC6 fos, inoxidable austenític F316 forjat i Gr.CF8M fos; per a més de 500 °C, F316H forjat i graus de fosa austenític adequats.
El concepte de disseny del segell de pressió es remunta a mitjans del segle XX, quan, davant de pressions i temperatures cada cop més creixents (principalment en aplicacions d'energia), els fabricants de vàlvules van començar a dissenyar alternatives a l'enfocament tradicional del capó cargolat per segellar la junta del cos/del capó. . A més de proporcionar un nivell més alt d'integritat de segellat del límit de pressió, molts dels dissenys de vàlvules de segellat de pressió pesaven significativament menys que els seus homòlegs cargolats de vàlvula de capó.
Caps cargolats vs. segells de pressió
Per entendre millor el concepte de disseny del segell de pressió, contrastem el mecanisme de segellat del cos a el capó entre els bonets cargolats i els segells de pressió.Fig. 1representa la típica vàlvula de capó cargolat. La brida del cos i la brida del capó estan unides per tacs i femelles, amb una junta de disseny/material adequat inserida entre les cares de la brida per facilitar el segellat. Els perns, les femelles i els cargols s'ajusten als parells prescrits en un patró definit pel fabricant per afectar el segellat òptim. Tanmateix, a mesura que augmenta la pressió del sistema, també augmenta el potencial de fuites a través de l'articulació del cos/capot.
Ara mirem la junta de segellat de pressió que es detalla aFig. 2Tingueu en compte les diferències en les configuracions respectives de la junta del cos/capot. La majoria dels dissenys de segell de pressió incorporen "perns de presa del capó" per tirar el capó cap amunt i segellar contra la junta del segell de pressió. Això al seu torn crea un segell entre la junta i el diàmetre interior (ID) del cos de la vàlvula.
Un anell d'empenta segmentat manté la càrrega. La bellesa del disseny del segell de pressió és que a mesura que augmenta la pressió del sistema, també ho fa la càrrega sobre el capó i, en conseqüència, la junta del segell de pressió. Per tant, a les vàlvules de segellat de pressió, a mesura que augmenta la pressió del sistema, disminueix el potencial de fuites a través de la junta cos/capot.
Aquest enfocament de disseny té diferents avantatges sobre les vàlvules de capó cargolades en vapor principal, aigua d'alimentació, bypass de turbina i altres sistemes de centrals elèctriques que requereixen vàlvules que puguin fer front als reptes inherents a les aplicacions d'alta pressió i temperatura.
Però amb els anys, a mesura que augmentaven les pressions/temperatures de funcionament, i amb l'arribada de les plantes màximes, aquesta mateixa pressió transitòria del sistema que va ajudar a segellar també va fer estralls amb la integritat de la junta de segellat de pressió.
Juntes de segellat de pressió
Un dels components principals implicats en el segellat de la vàlvula de segellat de pressió és la pròpia junta. Les primeres juntes de pressió es fabricaven amb ferro o acer tou. Aquestes juntes es van platejar posteriorment per aprofitar la capacitat del material de revestiment més suau per proporcionar un segell més estricte. A causa de la pressió aplicada durant la prova hidràulica de la vàlvula, es va prendre un "conjunt" (o deformació del perfil de la junta) entre el capó i la junta. A causa de l'elasticitat de l'articulació del segell de pressió inherent al capó, la possibilitat que el capó es mogués i trenqués aquest "conjunt" quan se sotmetia a un augment/disminució de la pressió del sistema, amb el resultat de fuites de la junta del cos/capó.
Aquest problema es podria anul·lar de manera efectiva utilitzant la pràctica de "parell calent" dels cargols de captació del capó després de l'equiparació de la pressió i la temperatura del sistema, però calia que el personal de manteniment del propietari/usuari ho fes després de l'inici de la planta. Si no es respectava aquesta pràctica, existia la possibilitat de fuites a través de l'articulació del cos/capot, que podria danyar la junta de segellat de pressió, el capó i/o l'ID del cos de la vàlvula, a més de crear problemes de composició i ineficiències que el les fuites de vapor poden tenir en les operacions de la planta. Com a resultat, els dissenyadors de Valve van prendre diverses mesures per solucionar aquest problema.
La figura 2 mostra una combinació de cargols de presa del capó amb càrrega viva (mantenint així una càrrega constant a la junta, minimitzant el potencial de fuites) i la substitució de la junta de segell de pressió plateada de ferro/acer tou per una de matriu. grafit format. El disseny de la junta que es mostra a la figura 3 es pot instal·lar en vàlvules de segellat de pressió prèviament subministrades amb la junta de tipus tradicional. L'arribada de les juntes de grafit ha consolidat encara més la fiabilitat i el rendiment de la vàlvula de segellat de pressió en la majoria d'aplicacions i fins i tot per a cicles operatius d'inici/aturada diaris.
Tot i que molts fabricants encara recomanen el "parell calent", el potencial de fuites quan això no es fa es redueix molt. Les superfícies d'assentament de les vàlvules de segellat a pressió, com en moltes vàlvules de centrals elèctriques, estan sotmeses, en comparació, a càrregues de seient molt elevades. La integritat del seient es manté en funció de les estrictes toleràncies de mecanitzat de les peces dels components, els mitjans per proporcionar el parell necessari per obrir/tancar en funció dels engranatges o l'accionament, i la selecció/aplicació de materials adequats per a les superfícies de seient.
S'utilitzen aliatges de revestiment dur a base de cobalt, níquel i ferro per a una resistència òptima al desgast de les superfícies de seient de la falca/disc i l'anell del seient. Els més utilitzats són els materials CoCr-A (per exemple, Stellite). Aquests materials s'apliquen amb una varietat de processos, com ara arc metàl·lic blindat, arc metàl·lic de gas, arc de tungstè de gas i arc de plasma (transferit). Moltes vàlvules de globus de segellat de pressió estan dissenyades amb seients integrals de cara dura, mentre que la vàlvula de compuerta i les vàlvules de retenció solen tenir anells de seient de cara dura que es solden al cos de la vàlvula.
Terminologia de vàlvules
Si us heu ocupat de la vàlvula durant molt de temps, probablement haureu notat que els fabricants de vàlvules no són massa creatius amb els termes i la llengua vernacular que s'utilitzen al negoci. Preneu, per exemple, "vàlvules de capó cargolades". El cos està cargolat al capó per mantenir la integritat del sistema. Per a les "vàlvules de segellat de pressió", la pressió del sistema ajuda al mecanisme de segellat. Per a les vàlvules "stop/check", quan la tija de la vàlvula està en posició tancada, el flux s'atura mecànicament, però quan està en posició oberta, el disc és lliure d'actuar per comprovar una inversió del flux. Aquest mateix principi s'aplica a altres terminologies utilitzades per al disseny, així com als tipus de vàlvules i els seus components.
Hora de publicació: 11-maig-2020