Czym są zawory?

Zawory to urządzenia mechaniczne kontrolujące przepływ i ciśnienie w systemie lub procesie. Są niezbędnymi elementami systemu rurociągów transportujących ciecze, gazy, pary, szlamy itp.

Dostępne są różne typy zaworów: zasuwowe, kulowe, grzybkowe, kulowe, motylkowe, zwrotne, membranowe, zaciskowe, nadmiarowe, zawory regulacyjne itp. Każdy z tych typów ma wiele modeli, każdy z różnymi cechami i możliwościami funkcjonalnymi. Niektóre zawory działają samodzielnie, inne sterowane są ręcznie lub za pomocą siłownika, pneumatycznie lub hydraulicznie.

Funkcje zaworów to:

• Zatrzymywanie i rozpoczynanie przepływu
• Zmniejsz lub zwiększ przepływ
• Sterowanie kierunkiem przepływu
• Regulacja przepływu lub ciśnienia procesowego
• Rozładować system rurociągów pod określonym ciśnieniem

Istnieje wiele konstrukcji, typów i modeli zaworów o szerokim zakresie zastosowań przemysłowych. Wszystkie spełniają jedną lub więcej funkcji określonych powyżej. Zawory są kosztownymi elementami i ważne jest, aby dobrać odpowiedni zawór do danej funkcji i aby był on wykonany z materiału odpowiedniego dla cieczy procesowej.

Niezależnie od typu, wszystkie zawory składają się z następujących podstawowych części: korpusu, pokrywy, opaski (elementów wewnętrznych), siłownika i dławnicy. Podstawowe części zaworu pokazano na rysunku po prawej stronie.

Korpus zaworu

Korpus zaworu, czasami nazywany płaszczem, stanowi główną granicę zaworu ciśnieniowego. Służy jako główny element zespołu zaworu, ponieważ stanowi szkielet spajający wszystkie części.

Korpus, pierwsza granica ciśnieniowa zaworu, wytrzymuje obciążenia ciśnienia płynu powodowane przez łączące rurociągi. Podchodzi do niego rurociąg wlotowy i wylotowy za pomocą połączeń gwintowych, śrubowych lub spawanych.

Końcówki korpusu zaworu są przeznaczone do łączenia zaworu z króćcem rurociągu lub urządzenia za pomocą różnych typów połączeń końcowych, takich jak złącza spawane doczołowo lub kielichowo, gwintowane lub kołnierzowe.

Korpusy zaworów są odlewane lub kute w różnych formach, a każdy element ma określoną funkcję i jest wykonany z materiału odpowiedniego do tej funkcji.

Pokrywa zaworu

Zaślepka otworu w korpusie to pokrywa, będąca drugą najważniejszą osłoną zaworu ciśnieniowego. Podobnie jak korpusy zaworów, pokrywy są dostępne w wielu wersjach i modelach.

Pokrywa pełni funkcję pokrywy korpusu zaworu, jest odlewana lub kuta z tego samego materiału co korpus. Jest powszechnie łączony z korpusem za pomocą połączenia gwintowego, śrubowego lub spawanego. Podczas produkcji zaworu elementy wewnętrzne, takie jak trzpień, tarcza itp., są wkładane do korpusu, a następnie mocowana jest pokrywa, aby utrzymać wszystkie części wewnątrz razem.

We wszystkich przypadkach połączenie maski z nadwoziem uważane jest za granicę ciśnienia. Oznacza to, że złącze spawane lub śruby łączące maskę z nadwoziem są elementami utrzymującymi ciśnienie. Pokrywy zaworów, chociaż są koniecznością w przypadku większości zaworów, stanowią powód do niepokoju. Pokrywy mogą komplikować produkcję zaworów, zwiększać ich rozmiary, stanowić znaczną część kosztów zaworów i być źródłem potencjalnych wycieków.

Zawór Trim

Zdejmowane i wymienne części wewnętrzne zaworuktóre wchodzą w kontakt z medium przepływowym, są zbiorczo określane jakoKońcówka zaworu. Części te obejmują gniazda zaworów, tarcze, dławiki, przekładki, prowadnice, tuleje i sprężyny wewnętrzne. Korpus zaworu, pokrywa, uszczelka itp., które również mają kontakt z przepływającym medium, nie są uważane za gniazdo zaworu.

Wydajność trymu zaworu zależy od połączenia tarczy i gniazda oraz stosunku położenia dysku do gniazda. Dzięki trymowi możliwe są podstawowe ruchy i kontrola przepływu. W konstrukcjach trymu z ruchem obrotowym dysk przesuwa się blisko gniazda, powodując zmianę otworu przepływu. W konstrukcjach z trymowaniem o ruchu liniowym dysk unosi się prostopadle od gniazda, tak że pojawia się pierścieniowy otwór.

Części wyposażenia zaworu mogą być wykonane z różnych materiałów ze względu na różne właściwości potrzebne do wytrzymania różnych sił i warunków. Tuleje i dławnice nie podlegają takim samym siłom i warunkom, jak tarcza zaworu i gniazdo(a).

Właściwości medium przepływowego, skład chemiczny, ciśnienie, temperatura, natężenie przepływu, prędkość i lepkość to tylko niektóre z ważnych czynników branych pod uwagę przy wyborze odpowiednich materiałów wykończeniowych. Materiały wykończeniowe mogą, ale nie muszą, być tym samym materiałem, co korpus zaworu lub pokrywa.

Nr wyposażenia zaworu API 600

Dysk zaworu i gniazdo(a)

Dysk

Tarcza jest częścią, która umożliwia, dławi lub zatrzymuje przepływ, w zależności od jej położenia. W przypadku grzyba lub zaworu kulowego dysk nazywany jest grzybem lub kulą. Dysk jest trzecią najważniejszą pierwotną granicą ciśnienia. Gdy zawór jest zamknięty, na tarczę przykładane jest pełne ciśnienie układu, dlatego też tarcza jest elementem zależnym od ciśnienia.

Tarcze są zwykle kute, a w niektórych konstrukcjach mają twardą powierzchnię, aby zapewnić dobre właściwości ścierne. Większość zaworów ma nazwę, konstrukcję ich dysków.

Miejsce(a)

Gniazdo lub pierścienie uszczelniające stanowią powierzchnię osadzenia dysku. Zawór może mieć jedno lub więcej gniazd. W przypadku zaworu kulowego lub zwrotno-zwrotnego zwykle występuje jedno gniazdo, które tworzy z dyskiem uszczelnienie zatrzymujące przepływ. W przypadku zasuwy są dwa gniazda; jeden po stronie górnej, a drugi po stronie dolnej. Tarcza zasuwy ma dwie powierzchnie uszczelniające, które stykają się z gniazdami zaworów, tworząc uszczelnienie zatrzymujące przepływ.

Aby poprawić odporność pierścieni uszczelniających na zużycie, powierzchnię często poddaje się utwardzaniu poprzez spawanie, a następnie obróbkę skrawaniem powierzchni stykowej pierścienia uszczelniającego. Aby zapewnić dobre uszczelnienie, gdy zawór jest zamknięty, konieczne jest dokładne wykończenie powierzchni gniazda. Pierścieni uszczelniających zwykle nie uważa się za części graniczne ciśnienia, ponieważ korpus ma wystarczającą grubość ścianki, aby wytrzymać ciśnienie projektowe bez polegania na grubości pierścieni uszczelniających.

Trzpień zaworu

Trzpień zaworu zapewnia niezbędny ruch dysku, grzyba lub kuli w celu otwarcia lub zamknięcia zaworu i odpowiada za prawidłowe ustawienie dysku. Jest on podłączony z jednej strony do pokrętła zaworu, siłownika lub dźwigni, a z drugiej strony do tarczy zaworu. W zaworach zasuwowych lub kulowych do otwarcia lub zamknięcia zaworu potrzebny jest liniowy ruch dysku, natomiast w zaworach grzybowych, kulowych i motylkowych dysk obraca się w celu otwarcia lub zamknięcia zaworu.

Łodygi są zwykle kute i łączone z dyskiem za pomocą gwintu lub innymi technikami. Aby zapobiec wyciekom, w obszarze uszczelki konieczne jest dokładne wykończenie powierzchni trzpienia.

Istnieje pięć typów trzpieni zaworów:

• Wznoszący się trzpień ze śrubą zewnętrzną i jarzmem
  Zewnętrzna część trzpienia jest gwintowana, natomiast część trzpienia w zaworze jest gładka. Gwinty trzpienia są izolowane od przepływającego medium za pomocą uszczelnienia trzpienia. Dostępne są dwa różne style tych projektów; jeden z pokrętłem przymocowanym do trzpienia, tak aby mogły się razem unieść, a drugi z gwintowaną tuleją, która powoduje, że trzpień unosi się przez pokrętło. Ten typ zaworu jest oznaczony symbolem „O. S. i Y.” to typowa konstrukcja dla zaworów NPS 2 i większych.
• Wznoszący się trzpień ze śrubą wewnętrzną
  Gwintowana część trzpienia znajduje się wewnątrz korpusu zaworu, a uszczelnienie trzpienia wzdłuż gładkiej części, która jest wystawiona na działanie atmosfery na zewnątrz. W tym przypadku gwinty trzpienia stykają się z przepływającym medium. Po obróceniu trzpień i pokrętło unoszą się razem, otwierając zawór.
• Niewznoszący się trzpień ze śrubą wewnętrzną
  Gwintowana część trzpienia znajduje się wewnątrz zaworu i nie podnosi się. Tarcza zaworu porusza się wzdłuż trzpienia, podobnie jak nakrętka, jeśli trzpień jest obracany. Gwinty trzpienia są wystawione na działanie przepływającego medium i jako takie poddawane są uderzeniom. Dlatego też model ten stosowany jest tam, gdzie przestrzeń jest ograniczona, aby umożliwić ruch liniowy, a przepływające medium nie powoduje erozji, korozji czy ścierania materiału trzpienia.
• Przesuwany trzonek
  Trzpień zaworu nie obraca się ani nie obraca. Wsuwa się i wysuwa z zaworu, otwierając lub zamykając zawór. Konstrukcja ta jest stosowana w zaworach szybkiego otwierania z dźwignią ręczną. Stosowany jest również w zaworach sterujących sterowanych siłownikami hydraulicznymi lub pneumatycznymi.
• Obrotowy trzonek
  Jest to powszechnie stosowany model w zaworach kulowych, grzybkowych i motylkowych. Ruch trzpienia o ćwierć obrotu otwiera lub zamyka zawór.

W głównym menu „Zawory” znajdziesz linki do szczegółowych (dużych) obrazów zaworów z wznoszącym się i nie wznoszącym się trzpieniem.

Uszczelnienie trzpienia zaworu

Aby zapewnić niezawodne uszczelnienie między trzpieniem a pokrywą, potrzebna jest uszczelka. Nazywa się to uszczelnieniem i jest wyposażone np. w następujące elementy:

• Dławnica, tuleja dociskająca pakunek poprzez dławik do tzw. dławnicy.
• Dławik, rodzaj tulei, która wciska pakunek do dławnicy.
• Dławnica, komora, w której ściskane jest szczeliwo.
• Opakowanie dostępne w kilku materiałach, takich jak Teflon®, materiał elastomerowy, materiał włóknisty itp.
• Tylne siedzenie to miejsce siedzące wewnątrz maski. Zapewnia uszczelnienie pomiędzy trzpieniem a pokrywą i zapobiega tworzeniu się ciśnienia w układzie w stosunku do uszczelnienia zaworu, gdy zawór jest całkowicie otwarty. Tylne siedzenia są często stosowane w zasuwach i zaworach kulowych.

Ważnym aspektem trwałości zaworu jest zespół uszczelniający. Prawie wszystkie zawory, takie jak standardowe zawory kulowe, kulowe, zasuwowe, grzybowe i motylkowe, mają zespół uszczelniający oparty na sile ścinającej, tarciu i rozdzieraniu.

Dlatego opakowanie zaworu musi być wykonane w odpowiedni sposób, aby zapobiec uszkodzeniu trzpienia i utracie płynu lub gazu. Jeżeli uszczelka jest zbyt luźna, zawór będzie przeciekał. Jeśli uszczelnienie jest zbyt ciasne, będzie to miało wpływ na ruch i możliwe uszkodzenie trzpienia.

Wskazówka dotycząca konserwacji: 1. Jak zainstalować dławik

Wskazówka dotycząca konserwacji: 2. Jak zainstalować dławik

Jarzmo zaworu i nakrętka jarzma

Jarzmo

Jarzmo łączy korpus zaworu lub pokrywę z mechanizmem uruchamiającym. Górna część jarzma przytrzymuje nakrętkę jarzma, nakrętkę trzpienia lub tuleję jarzma i przechodzi przez nią trzpień zaworu. Jarzmo ma zwykle otwory umożliwiające dostęp do dławnicy, łączników siłownika itp. Konstrukcyjnie jarzmo musi być wystarczająco mocne, aby wytrzymać siły, momenty i moment obrotowy wytwarzane przez siłownik.

Nakrętka jarzma

Nakrętka jarzma to nakrętka z gwintem wewnętrznym, umieszczana w górnej części jarzma, przez którą przechodzi trzpień. Na przykład w zaworze odcinającym nakrętka jarzma jest obracana, a trzpień porusza się w górę lub w dół. W przypadku zaworów kulowych nakrętka jest zamocowana i przez nią obraca się trzpień.

Siłownik zaworu

Zawory obsługiwane ręcznie są zwykle wyposażone w pokrętło przymocowane do trzpienia zaworu lub nakrętkę jarzma, które obraca się w prawo lub w lewo, aby zamknąć lub otworzyć zawór. W ten sposób otwiera się i zamyka zawory kulowe i zasuwowe.

Obsługiwane ręcznie zawory ćwierćobrotowe, takie jak kulowe, grzybkowe lub motylkowe, posiadają dźwignię do uruchamiania zaworu.

Istnieją zastosowania, w których nie jest możliwe lub pożądane ręczne uruchamianie zaworu za pomocą pokrętła lub dźwigni. Aplikacje te obejmują:

• Duże zawory, które muszą być obsługiwane przy wysokim ciśnieniu hydrostatycznym
• Zawory należy obsługiwać zdalnie
• Gdy czas otwarcia, zamknięcia, dławienia lub ręcznego sterowania zaworem jest dłuższy niż wymagają tego kryteria projektowe systemu

Zawory te są zwykle wyposażone w siłownik.
Siłownik w najszerszym rozumieniu to urządzenie wywołujące ruch liniowy i obrotowy źródła energii pod wpływem działania źródła sterowania.

Podstawowe siłowniki służą do całkowitego otwarcia lub całkowitego zamknięcia zaworu. Siłowniki do sterowania lub regulacji zaworów otrzymują sygnał pozycjonujący umożliwiający przejście do dowolnego położenia pośredniego. Istnieje wiele różnych typów siłowników, ale poniżej przedstawiono niektóre z powszechnie stosowanych siłowników zaworów:

• Siłowniki przekładni
• Siłowniki silników elektrycznych
• Siłowniki pneumatyczne
• Siłowniki hydrauliczne
• Siłowniki elektromagnetyczne

Więcej informacji na temat siłowników można znaleźć w menu głównym „Zawory”-Siłowniki zaworów-

Klasyfikacja zaworów

Poniżej przedstawiono niektóre z powszechnie stosowanych klasyfikacji zaworów w oparciu o ruch mechaniczny:

• Zawory ruchu liniowego. Zawory, w których element zamykający, jak w przypadku zaworów zwrotnych zasuwowych, kulowych, membranowych, zaciskowych i podnoszących, porusza się po linii prostej, umożliwiając, zatrzymując lub dławiąc przepływ.
• Zawory ruchu obrotowego. Kiedy element zamykający zawór porusza się po ścieżce kątowej lub kołowej, jak w przypadku zaworów motylkowych, kulowych, grzybkowych, mimośrodowych i wahadłowych, zawory nazywane są zaworami o ruchu obrotowym.
• Zawory ćwierćobrotowe. Niektóre zawory obrotowe wymagają ruchu trzpienia o około ćwierć obrotu w zakresie od 0 do 90°, aby całkowicie otworzyć się z pozycji całkowicie zamkniętej i odwrotnie.

Klasyfikacja zaworów na podstawie ruchu

Oceny klas

Wartości znamionowe ciśnienia i temperatury zaworów są oznaczone numerami klas. ASME B16.34, Zawory z kołnierzem, gwintem i końcówką do spawania to jedna z najczęściej stosowanych norm dotyczących zaworów. Definiuje trzy typy klas: standardowe, specjalne i ograniczone. ASME B16.34 obejmuje zawory klasy 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 i 4500.

Streszczenie

Na tej stronie zdefiniowanych jest szereg podstawowych informacji dotyczących zaworów.

Jak być może widzieliście w głównym menu „Zawory”, można znaleźć także informacje na temat kilku i często stosowanych zaworów w przemyśle petrochemicznym i chemicznym.
Może dać ci wyobrażenie i dobre zrozumienie różnic między różnymi typami zaworów oraz tego, jak te różnice wpływają na działanie zaworu. Pomoże to w prawidłowym zastosowaniu każdego typu zaworu na etapie projektowania oraz właściwym użytkowaniu każdego typu zaworu w trakcie eksploatacji.