Εισαγωγή στις βαλβίδες στεγανοποίησης πίεσης
Βαλβίδες στεγανοποίησης πίεσης
Η κατασκευή στεγανοποίησης πίεσης υιοθετείται για Βαλβίδες για σέρβις υψηλής πίεσης, συνήθως άνω των 170 bar. Το μοναδικό χαρακτηριστικό του καπό στεγανοποίησης πίεσης είναι ότι οι σύνδεσμοι αμαξώματος-καπό βελτιώνονται καθώς αυξάνεται η εσωτερική πίεση στη βαλβίδα, σε σύγκριση με άλλες κατασκευές όπου η αύξηση της εσωτερικής πίεσης τείνει να δημιουργήσει διαρροές στην άρθρωση σώματος-Καπό.
Σχέδιο στεγανοποίησης πίεσης
- A/B – Τάση του καπό να κινείται προς τα πάνω ή προς τα κάτω καθώς αλλάζει η πίεση
- C – Πίεση συστήματος
- D – Δυνάμεις στεγανοποίησης λόγω πίεσης
Όσο μεγαλύτερη είναι η εσωτερική πίεση, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη στεγανοποίησης. Η εύκολη αποσυναρμολόγηση γίνεται εφικτή ρίχνοντας το συγκρότημα του καπό στην κοιλότητα του αμαξώματος και απομακρύνοντας τους δακτυλίους ώθησης τεσσάρων τμημάτων μέσω ενός πείρου ώθησης.
Βασιζόμενοι σε αρκετά απλές αρχές σχεδιασμού, οι βαλβίδες σφράγισης πίεσης έχουν αποδείξει την ικανότητά τους να χειρίζονται όλο και πιο απαιτητικές εφαρμογές απομόνωσης ατμού απολιθωμάτων και συνδυασμένου κύκλου, καθώς οι σχεδιαστές συνεχίζουν να πιέζουν φακέλους πίεσης/θερμοκρασίας λέβητα, HRSG και συστήματος σωληνώσεων. Οι βαλβίδες στεγανοποίησης πίεσης είναι συνήθως διαθέσιμες σε μεγέθη από 2 ίντσες έως 24 ίντσες και κατηγορίες πίεσης ASME B16.34 από #600 έως #2500, αν και ορισμένοι κατασκευαστές μπορούν να ικανοποιήσουν την ανάγκη για μεγαλύτερες διαμέτρους και υψηλότερες τιμές για ειδικές εφαρμογές.
Οι βαλβίδες στεγανοποίησης πίεσης είναι διαθέσιμες σε πολλές ποιότητες υλικών όπως A105 σφυρήλατο και χυτό Gr.WCB, σφυρήλατο κράμα F22 και χυτό Gr.WC9. F11 σφυρήλατο και χυτό Gr.WC6, ωστενιτικό ανοξείδωτο F316 σφυρήλατο και χυτό Gr.CF8M. για πάνω από 500°C, F316H σφυρήλατο και κατάλληλο ωστενιτικό χυτό ποιότητες.
Η ιδέα του σχεδιασμού στεγανοποίησης πίεσης μπορεί να εντοπιστεί στα μέσα της δεκαετίας του 1900, όταν, αντιμέτωποι με συνεχώς αυξανόμενες πιέσεις και θερμοκρασίες (κυρίως σε εφαρμογές ισχύος), οι κατασκευαστές βαλβίδων άρχισαν να σχεδιάζουν εναλλακτικές λύσεις στην παραδοσιακή προσέγγιση με μπουλόνι για τη στεγανοποίηση του συνδέσμου σώματος/καπό . Μαζί με την παροχή υψηλότερου επιπέδου ακεραιότητας στεγανοποίησης ορίων πίεσης, πολλά από τα σχέδια βαλβίδας στεγανοποίησης πίεσης ζύγιζαν σημαντικά λιγότερο από τα αντίστοιχά τους με βιδωμένη βαλβίδα καπό.
Βιδωμένα καπό έναντι στεγανοποιήσεων πίεσης
Για να κατανοήσουμε καλύτερα την ιδέα σχεδίασης στεγανοποίησης πίεσης, ας αντιπαραβάλουμε τον μηχανισμό στεγανοποίησης σώματος σε καπό μεταξύ των βιδωμένων καπό και των στεγανοποιητικών στεγανοποιήσεων πίεσης.Εικ. 1απεικονίζει την τυπική βαλβίδα με μπουλόνι καπό. Η φλάντζα του αμαξώματος και η φλάντζα του καπό ενώνονται με καρφιά και παξιμάδια, με ένα παρέμβυσμα κατάλληλου σχεδιασμού/υλικού να παρεμβάλλεται μεταξύ των επιφανειών της φλάντζας για διευκόλυνση της σφράγισης. Τα καρφιά/παξιμάδια/μπουλόνια σφίγγονται στις προδιαγεγραμμένες ροπές στρέψης με ένα σχέδιο που καθορίζεται από τον κατασκευαστή για να επηρεάσει τη βέλτιστη στεγανοποίηση. Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η πίεση του συστήματος, αυξάνεται και η πιθανότητα διαρροής μέσω του συνδέσμου του σώματος/Κάτου.
Τώρα ας δούμε την άρθρωση στεγανοποίησης πίεσης που περιγράφεται αναλυτικά παρακάτωΕικ. 2Σημειώστε τις διαφορές στις αντίστοιχες διαμορφώσεις του σώματος/των αρμών του καπό. Τα περισσότερα σχέδια τσιμούχας πίεσης ενσωματώνουν "μπουλόνια τύλιξης καπό" για να τραβήξουν το καπό προς τα πάνω και να στεγανοποιήσουν τη φλάντζα στεγανοποίησης πίεσης. Αυτό με τη σειρά του δημιουργεί μια σφράγιση μεταξύ της φλάντζας και του εσωτερικού διαμέτρου (ID) του σώματος της βαλβίδας.
Ένας τμηματοποιημένος δακτύλιος ώθησης διατηρεί το φορτίο. Η ομορφιά του σχεδιασμού του στυπιοθλίπτη πίεσης είναι ότι καθώς αυξάνεται η πίεση του συστήματος, αυξάνεται και το φορτίο στο καπό και, αντίστοιχα, το παρέμβυσμα στεγανοποίησης πίεσης. Επομένως, στις βαλβίδες στεγανοποίησης πίεσης, καθώς αυξάνεται η πίεση του συστήματος, μειώνεται η πιθανότητα διαρροής μέσω της άρθρωσης του σώματος/του καπό.
Αυτή η σχεδιαστική προσέγγιση έχει ευδιάκριτα πλεονεκτήματα σε σχέση με τις βιδωμένες βαλβίδες καπό στον κύριο ατμό, το νερό τροφοδοσίας, την παράκαμψη στροβίλου και άλλα συστήματα ηλεκτροπαραγωγής που απαιτούν βαλβίδες που μπορούν να χειριστούν τις προκλήσεις που είναι εγγενείς σε εφαρμογές υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας.
Αλλά με τα χρόνια, καθώς αυξάνονταν οι πιέσεις/θερμοκρασίες λειτουργίας και με την εμφάνιση των εγκαταστάσεων αιχμής, αυτή η ίδια παροδική πίεση του συστήματος που βοήθησε στη στεγανοποίηση έπαιξε επίσης τον όλεθρο με την ακεραιότητα του αρμού στεγανοποίησης πίεσης.
Φλάντζες στεγανοποίησης πίεσης
Ένα από τα κύρια εξαρτήματα που εμπλέκονται στη στεγανοποίηση της βαλβίδας στεγανοποίησης πίεσης είναι η ίδια η φλάντζα. Οι φλάντζες στεγανοποίησης πρώιμης πίεσης κατασκευάζονταν από σίδηρο ή μαλακό χάλυβα. Αυτά τα παρεμβύσματα στη συνέχεια επαργυρώθηκαν για να επωφεληθούν από την ικανότητα του μαλακότερου υλικού επιμετάλλωσης να παρέχει πιο σφιχτή σφράγιση. Λόγω της πίεσης που ασκήθηκε κατά τη διάρκεια της υδροδοκιμής της βαλβίδας, λήφθηκε ένα "σετ" (ή παραμόρφωση του προφίλ φλάντζας) μεταξύ του καπό και της φλάντζας. Λόγω της εγγενούς ελαστικότητας του μπουλονιού τύλιξης του καπό και της στεγανοποίησης πίεσης, το καπό να μετακινηθεί και να σπάσει αυτό το "σύνολο" όταν υπόκειται σε αυξήσεις/μειώσεις πίεσης συστήματος, με αποτέλεσμα τη διαρροή σώματος/άρθρωσης καπό.
Αυτό το πρόβλημα θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά με τη χρήση της πρακτικής της «θερμής ροπής» των μπουλονιών τύλιξης του καπό μετά την εξισορρόπηση της πίεσης και της θερμοκρασίας του συστήματος, αλλά απαιτούσε από το προσωπικό συντήρησης ιδιοκτήτη/χρήστη να το κάνει μετά την εκκίνηση της εγκατάστασης. Εάν δεν τηρούνταν αυτή η πρακτική, υπήρχε πιθανότητα διαρροής μέσω του συνδέσμου σώματος/καπό, η οποία θα μπορούσε να βλάψει το παρέμβυσμα στεγανοποίησης πίεσης, το καπό ή/και την ταυτότητα του σώματος της βαλβίδας, καθώς και να δημιουργήσει προβλήματα και αναποτελεσματικότητα που η διαρροή ατμού θα μπορούσε να έχει στις λειτουργίες της μονάδας. Ως αποτέλεσμα, οι σχεδιαστές της Valve έκαναν πολλά βήματα για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα.
Το Σχήμα 2 δείχνει έναν συνδυασμό μπουλονιών υποδοχής του καπό με ενεργό φορτίο (διατηρώντας έτσι ένα σταθερό φορτίο στη φλάντζα, ελαχιστοποιώντας την πιθανότητα διαρροής) και την αντικατάσταση της επάργυρης φλάντζας στεγανοποίησης πίεσης από σίδηρο/μαλακό χάλυβα με μία από μήτρα σχηματίστηκε γραφίτης. Ο σχεδιασμός της φλάντζας που φαίνεται στο Σχήμα 3 μπορεί να εγκατασταθεί σε βαλβίδες στεγανοποίησης πίεσης που προηγουμένως παρέχονται με το παρέμβυσμα παραδοσιακού τύπου. Η έλευση των παρεμβυσμάτων γραφίτη έχει ενισχύσει περαιτέρω την αξιοπιστία και την απόδοση της βαλβίδας στεγανοποίησης πίεσης στις περισσότερες εφαρμογές και ακόμη και για καθημερινούς κύκλους λειτουργίας εκκίνησης/διακοπής.
Αν και πολλοί κατασκευαστές εξακολουθούν να συνιστούν τη «θερμή ροπή», η πιθανότητα διαρροής όταν αυτό δεν γίνεται μειώνεται σημαντικά. Οι επιφάνειες έδρασης στις βαλβίδες στεγανοποίησης πίεσης, όπως και σε πολλές βαλβίδες σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, υπόκεινται, συγκριτικά, σε πολύ υψηλά φορτία έδρασης. Η ακεραιότητα του καθίσματος διατηρείται ως συνάρτηση των αυστηρών ανοχών μηχανικής κατεργασίας στα εξαρτήματα, των μέσων παροχής της απαιτούμενης ροπής για άνοιγμα/κλείσιμο ως συνάρτηση των γραναζιών ή της ενεργοποίησης και της επιλογής/εφαρμογής των κατάλληλων υλικών για τις επιφάνειες καθίσματος.
Τα κράματα σκληρής επιφάνειας με βάση το κοβάλτιο, το νικέλιο και τον σίδηρο χρησιμοποιούνται για τη βέλτιστη αντοχή στη φθορά των επιφανειών έδρασης σφήνας/δίσκου και δακτυλίου καθίσματος. Πιο συχνά χρησιμοποιούνται τα υλικά CoCr-A (π.χ. Stellite). Αυτά τα υλικά εφαρμόζονται με μια ποικιλία διεργασιών, όπως θωρακισμένο μεταλλικό τόξο, αέριο μεταλλικό τόξο, τόξο αερίου βολφραμίου και τόξο πλάσματος (μεταφερόμενο). Πολλές βαλβίδες σφράγισης πίεσης Globe έχουν σχεδιαστεί με ενσωματωμένες σκληρές έδρες, ενώ η βαλβίδα πύλης και οι βαλβίδες ελέγχου έχουν συνήθως δακτυλίους έδρας με σκληρή όψη που είναι συγκολλημένοι στο σώμα της βαλβίδας.
Ορολογία βαλβίδων
Εάν έχετε ασχοληθεί με την τοποθέτηση βαλβίδων για μεγάλο χρονικό διάστημα, πιθανότατα έχετε παρατηρήσει ότι οι κατασκευαστές βαλβίδων δεν είναι υπερβολικά δημιουργικοί με τους όρους και τη δημοτική γλώσσα που χρησιμοποιούνται στην επιχείρηση. Πάρτε για παράδειγμα, "βιδωμένες βαλβίδες καπό". Το σώμα είναι βιδωμένο στο καπό για να διατηρείται η ακεραιότητα του συστήματος. Για τις "βαλβίδες στεγανοποίησης πίεσης", η πίεση του συστήματος βοηθά τον μηχανισμό στεγανοποίησης. Για "βαλβίδες διακοπής/ελέγχου", όταν το στέλεχος της βαλβίδας βρίσκεται στην κλειστή θέση, η ροή διακόπτεται μηχανικά, αλλά όταν βρίσκεται στην ανοιχτή θέση, ο δίσκος είναι ελεύθερος να ενεργήσει για να ελέγξει την αντιστροφή της ροής. Αυτή η ίδια αρχή ισχύει για άλλες ορολογίες που χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό, καθώς και για τους τύπους βαλβίδων και τα συστατικά μέρη τους.
Ώρα δημοσίευσης: 11 Μαΐου 2020