صمام كرة المنفذ الكامل | صب الدقة & الشركة المصنعة المخصصة

1. مقدمة

يتميز صمام كرة المنفذ الكامل بالكرة بقطر منفذ يساوي قطر خط الأنابيب الداخلي.

هذا التصميم يلغي تقييد التدفق في الصمام, تقليل انخفاض الضغط, تقليل التآكل, والسماح للخنازير في خدمة خطوط الأنابيب.

بسبب هذه المزايا التي تستخدم على نطاق واسع في الزيت & غاز, البتروكيماويات, ماء, أنظمة صيدلانية وعالية النقاء.

المقايضات أكبر بقليل من الحجم والوزن, وتكلفة أعلى مقارنة مع صمامات المنفذ المنخفضة-ولكن في العديد من التطبيقات الصناعية ، تفوق الفوائد التشغيلية التكلفة الإضافية.

تحلل هذه المقالة صمامات كرة المنفذ الكاملة من التقنية, تصنيع, وجهات نظر التشغيلية والمشتريات وتتضمن إرشادات تعتمد على البيانات للاختيار والمواصفات.

2. ما هو صمام الكرة الكامل?

أ منفذ كامل (الملقب الكامل) صمام الكرة هو صمام ربع تحولت الكرة (الفتح من خلال الكرة) هو نفس القطر الاسمي الذي تم تثبيته في الأنابيب.

بعبارة أخرى, يقدم الصمام لا يوجد قيود متعمدة إلى منطقة تدفق الأنابيب عند فتحها بالكامل.

النقاط الفنية الرئيسية

• تحمل المساواة: للحصول على صمام منفذ محدد بشكل صحيح ، فتحة الكرة-القطر الداخلي للأنابيب (بطاقة تعريف).
  هذا يتناقض مع أ انخفاض منفذ (أو مخفضة) صمام الكرة الذي يتحمله أصغر من معرف خط الأنابيب.
• النتيجة الهيدروليكية: لأن مساحة التدفق لا يتم تقليلها, صمام منفذ كامل انخفاض الضغط الحد الأدنى و CV قريبة جدًا من السيرة الذاتية للأنابيب المستقيمة لنفس الحجم الاسمي.
• المرادفات: منفذ كامل = التجويف الكامل; في بعض الأحيان ، يستخدم الشركات المصنعة "منفذ كامل" حتى عندما يكون التجويف أصغر بشكل كسري - قم دائمًا بتأكيد القطر الداخلي الفعلي أو منحنى السيرة الذاتية.

3. تصميم & المكونات الداخلية لصمام كرة الميناء الكامل

مكونات صمام كرة المنفذ الكاملة النموذجية:

• جسم / أغطية: قطعة واحدة, قطعتين, تصاميم ثلاث قطع أو تقسيم الجسم.
  اثنين- وتسهل التصميمات المكونة من ثلاث قطع صيانة واستبدال الأجزاء الداخلية دون إزالة الصمام من الخط.
• كرة (عنصر الإغلاق الكروي): كرة كاملة; الدقة المربوطة للمقعد. الانتهاء من السطح وربط الصلب (على سبيل المثال, طلاء الكروم, النجوم) تستخدم لمقاومة التآكل.
• مقاعد: ختم الكرة; تتراوح المواد من PTFE و PEEK إلى تصميمات المقاعد المعدنية لدرجة حرارة عالية أو خدمة كاشفة.
• ينبع: ينقل عزم الدوران; يحتوي على تعبئة لمنع التسرب.
• الأختام & التعبئة: حلقات O., عزز PTFE, الأختام الجرافيت أو المعادن اعتمادًا على درجة الحرارة/الكيمياء.
• موصلات النهاية: الشفاه (ANSI/ASME, من), بعقب, المقبس, مترابطة (معاهدة حظر الانتشار النووي, بسب), مقبس أو صرفائي ثلاثي.
• واجهة المشغل: ايزو 5211 منصة التثبيت للتشغيل المباشر (رافعة, علبة التروس, هوائي, كهربائي, هيدروليكي).

4. مواد, المعادن, وقلب من صمام كرة المنفذ الكامل

تحدد اختيارات المواد والتقليم ما إذا كان صمام الكرة الكامل سيبقى على قيد الحياة لعقد من الزمان أو يتطلب استبدالًا كل بضعة أشهر.

جسم الصمام النموذجي & المواد الهيكلية

مواد الكرة & الانتهاء من السطح

الكرة هي سطح الختم والتدفق الرئيسي - المعادن, الصلابة والانتهاء تحديد حياة الختم.

مواد الكرة المشتركة:

• 316ل مقاوم للصدأ (مصقول) - الافتراضي لمعظم المواد الكيميائية/البترو, التطبيقات الصحية. الانتهاء من السطح ra ≤ 0.4 µm نموذجي; ra ≤ 0.2 ميكرومتر لارتفاع النقاء.
• تصلب / hardfaced المقاوم للصدأ (تراكب stellite / كروم كربيد HVOF) - للتآكل / خدمات الملاط.
• سبائك النيكل (مونيل, هاستيلوي) - لخدمات كلوريد/حمض عدوانية.
• الصلب الكربوني المطلي بالكروم - تستخدم حيث يتم التحكم في الصلابة المطلوبة والتآكل (ليس للطعام).
• PTFE المغلفة / كرات PTFE مغلفة -لتلبية الاحتياجات الخاصة غير العصوية (حذر مع درجة الحرارة).

التشطيب السطح:

• الانتهاء الصناعي القياسي مصقولة كهربائيا أو مصقول ميكانيكيا إلى RA 0.2-0.8 ميكرون.
• لتكنولوجيا الصحة/التكنولوجيا الحيوية, electlopolish إلى RA 0.5 ميكرومتر, التخميل لإزالة الحديد الحر.
• في الخدمة الكاشطة, غالبًا ما تكون أسطح الكرة من الصعب (النجوم) أو HVOF WC-CO الطلاء لزيادة ارتداء الحياة.

مواد المقعد (خيار القطع الأكثر أهمية)

وظيفة المقعد: توفير اتصال محكم مع الكرة مع استيعاب الضغط, درجة الحرارة والتعرض الكيميائي.

مقاعد ناعمة (شائع)

• بتف (polytetrafluoroethylene) - Chem. مقاومة ممتازة, احتكاك منخفض. حد درجة الحرارة ≈ 200 درجة مئوية (مستمر); الرحلات القصيرة إلى ~ 260 درجة مئوية محفوفة بالمخاطر.
• rptfe / شغل PTFE (زجاج, الكربون, مملوءة البرونز) - ارتداء أفضل & مقاومة الزحف; خدمة تصل إلى 240-260 درجة مئوية ~.
• نظرة خاطفة - القوة الميكانيكية العالية والحد الحراري (~ 250-260 درجة مئوية), جيد للهيدروكربون والعديد من المواد الكيميائية.
• uhmw-or / البولي ايثيلين - درجة حرارة منخفضة (مبردة) يستخدم; احتكاك منخفض ولكن الفقراء ذوي العالي.

درجة حرارة عالية / مقاعد معدنية

• النجوم / مقاعد معدنية صلبة (المعادن إلى المعدن) - للبخار المحمص أو >250-300 درجة مئوية وتدفقات جلخ.
• مقعد معدني + إدراج ناعم - هجين: مقعد معدني للهيكل, إدراج PTFE الناعم لختم عندما البرد.

أختام الجرافيت / مقاعد الكربون

• لدرجات الحرارة الشديدة (>350 درجة مئوية) يستخدم مقاعد معدنية مع أختام الجرافيت أو مكدس مقعد الجرافيت.
  يوفر الجرافيت ختمًا عاليًا للوقت ولكنه مسامي ويمكن أن يسمح بتسرب كميات صغيرة; غالبًا ما يستخدم مع الجلوس المعدني الثانوي.

ينبع, التعبئة & الأختام الثانوية

المواد الجذعية

• عادة 316 / 17-4الرقم الهيدروجيني / دوبلكس / سبيكة اعتمادا على التآكل والقوة احتياجات. يجب أن يقاوم الجذع غالينغ ولديه قوة القص الكافية لعزم الدوران.

التعبئة & التحميل المباشر

• بتف / الجرافيت / مزيج PTFE-Graphite للتعبئة الجذعية.
• التعبئة المحملة المباشرة (غسالات الربيع) الحفاظ على الختم على الدورات الحرارية وتقليل الانبعاثات الهاربة.
• للانبعاثات الهاربة (الغازات, المركبات العضوية المتطايرة) تتطلب حزم ISO 15848- (على سبيل المثال, مداخن PTFE/الجرافيت مع الينابيع المعدنية).

5. أنواع, التوصيلات النهائية وخيارات التشغيل

محترف, مسح موجه نحو المهندسين لمتغيرات صمام الكرة الكاملة المتاحة, كيف يتصلون بأنظمة الأنابيب, وخيارات التشغيل التي يجب عليك مراعاتها عند تحديدها للخدمة الصناعية.

أنواع الصمامات

(استخدم هذه الفئات لمطابقة الاحتياجات التشغيلية - الصيانة, ضغط, مقاس, قابلية, عزم الدوران السلامة والسلامة.)

أنواع التوصيل النهائي (كيف ينضم الصمام إلى الأنابيب)

(حدد لكل فئة ضغط, استراتيجية الصيانة, ومعايير النبات.)

خيارات التشغيل

6. عملية التصنيع الرئيسية-صمامات كرة المنفذ الكاملة

تشكيل أولي: صب/تزوير / شريط المخزون

• طريقة لكل تصميم: يقذف (رمل/صب الاستثمار) لمجمع, أجسام كبيرة; مخزون مزور أو شريط لقطع الغيار الأصغر أو العالية.
• الضوابط الحرجة للسباق: ذوبان محكم (EAF/الحث + LF/VD), ترشيح السيراميك, الأرجون ديغا, بوابات الاتجاه & الناهضون, قشعريرة للأقسام السميكة. الهدف الذائب H₂ < 5 جزء في المليون.
• سكب درجة حرارة نموذجية: 1,550-1600 درجة مئوية لسبائك CR-MO (التكيف مع السبائك); الحد من السخن الخارق لتجنب الحبوب الخشنة.

تقتيش: RT/UT على أجزاء الضغط (100% عند الاقتضاء), بصرية للدموع الساخنة, الفحص الأبعاد للملابس الأساسية.

تصنيع خشن & الاستقرار

• منعطف/مطحنة خشنة لإزالة الجلد, بقايا الناهض والسماح للمعالجة الحرارية.
• الحفاظ على مراجع المسند من أجل التركيز وتوافق التجويف. استخدم فحص القطعة الأولى CMM.
• بدل الخشنة النموذجي: 1-4 مم اعتمادًا على الدعارة وبدل الطلاء.

المعالجة الحرارية (عند الاقتضاء)

• تطبيق دورات مؤهلة لكل مادة: على سبيل المثال, تطبيع/الصلب → إخماد/الهواء بارد. PWHT للزقاق (للهيئات الملحومة أو فولاذ السبائك) يجب تسجيلها.
• تسجيل مخططات الفرن لكل حمولة (ر مقابل الوقت) وعلامة الأجزاء مع معرفات الحرارة.

الانتهاء من الآلات - الهندسة الحرجة & التسامح

• CNC الانتهاء من جميع الميزات الحرجة: محمل مقعد الكرة, تحمل الكرة, ملاعق الجذعية, شفة الوجوه, وجها لوجه.
• التحمل المستهدف (عادي):

• • التجويف التركيز: ≥ 0.05 مم إلى محور الكرة للصمامات الصغيرة/المتوسطة; ≤ 0.1-0.2 مم كبيرة جدا.
  • وجها لوجه: لكل ASME B16.10 التسامح ± 1-3 مم حسب الحجم/الفئة.
  • صمام كرة الجريان / كروية: ≤ 0.02-0.05 مم.
  • الانتهاء من السطح (مبلل): عام ≤ رع 0.4 ميكرومتر; صحية ≤ رع 0.25 ميكرومتر; عالي النقاء ≤ رع 0.2 ميكرومتر.

• الصلبة/تراكب HVOF: تطبيق وآلة على السماكة الاسمية. سمك تراكب نموذجي: 0.3-1.0 مم (stellite) أو 100-300 ميكرون لطلاء HVOF. تحقق من الرابطة وغياب التكسير.

تقتيش: تقرير CMM, قياسات السطح, تعيين صلابة, سمك الطلاء & اختبارات الالتصاق.

التجميع الفرعي & تقليم اللف

• تركيبات الكرة/المقعد/المقعد لإنشاء نمط اتصال وضمان ختم المقاعد. قياس شريط اتصال المقعد وضمان التوحيد.
• تثبيت نوابض المقعد, المقعد الخلفي, دبابيس مكافحة ثابتة, تجهيزات تخفيف الضغط/العادم كما هو مطلوب. حزم الحمل المباشر مسبقًا إذا تم تحديدها.

الأهداف: ضيقة الفقاعات للخدمات السائلة على مقاعد ناعمة جديدة (تحقق لكل مواصفات اختبار المقعد).

التجميع النهائي & التحقق من عزم الدوران

• تجميع صمام كامل, قم بتطبيق التحميل المسبق لزملاؤه على الغدة على الغدة, اتبع تسلسل تشديد السحلة المتحكم فيه (مضاعف عزم الدوران أو عزم الدوران الهيدروليكي).
  إجراءات عزم الدوران وقيم عزم الدوران المسجلة.
• تثبيت المحركات (إذا كان جزء من العرض) وتحقق من ISO 5211 التركيب.

اختبار

• اختبار قذيفة هيدروستاتيكي: 1.5× ضغط العمل القصوى (أو لكل بو); وثيقة الضغط, درجة حرارة, مدة وتسرب يمكن ملاحظته. 100% تم اختباره.
• اختبار تسرب المقعد: للنحل 598 / ايزو 5208 حد رقمي (حدد ضغط السائل/الغاز والسماح بـ ML/MIN أو فئة الفقاعة). 100% تم اختباره.
• ركوب الدراجات الوظيفية: الحد الأدنى 5 دورات تحت الضغط أو كما هو محدد; سجل عزم الدوران في Open/Close ومراقبة سلوك المقعد/التعبئة.
• منحنى عزم الدوران & السيرة الذاتية (أخذ عينات أو 100% لكل نقطة): قياس الانفصال وعزم الدوران في ΔP = 0 وتصنيف ΔP; بائع لتزويد منحنى عزم الدوران. يجب تزويد السيرة الذاتية بشروط الاختبار.
• الانبعاثات الهاربة (إذا لزم الأمر): ايزو 15848 اختبار التعبئة الجذعية / حزمة التشغيل.
• سجلات NDE: RT/UT/MPI/LPI كما هو مطلوب للسباق/اللحامات.

7. المعايير, اختبار, والشهادات

المعايير والاختبارات الرئيسية لتحديد:

• تصميم & تصنيع: ASME B16.34, حريق 6D (صمامات خط الأنابيب), في 12516
• وجها لوجه / اتصالات نهاية: ASME B16.10, B16.5 (الشفاه)
• شفة الحفر: ASME B16.5 / EN1092
• اختبار الضغط: واجهة برمجة التطبيقات 598, ايزو 5208 (اختبارات الصدفة والمقعد)
• اختبار النار: واجهة برمجة التطبيقات 607, ايزو 10497
• تتبع المواد: في 10204/3.1 شهادة (أو 3.2) - تقارير الاختبار الكيميائي والميكانيكي
• الانبعاثات الهاربة: ايزو 15848-1/2 لأختام الجذعية
• Nde: التصوير الشعاعي / الموجات فوق الصوتية على المسبوكات/اللحامات الحرجة; PMI للتحقق من المواد
• الانتهاء من السطح / صحية: 3أ, eHedg, ra ≤ 0.8 ميكرون للطعام/الأدوية

8. أوضاع الفشل المشتركة, استكشاف الأخطاء وإصلاحها, والتخفيف

9. التطبيق الرئيسي لصمام كرة المنفذ الكامل

• زيت & الغاز (خطوط الأنابيب / خطوط التصدير): صمامات بعقب القابلة للذات, trunnion للأحجام الكبيرة, حواف صعبة للرمال/المواد الصلبة.
• البتروكيماويات / التكرير: خطوط عملية عالية T وحلقات تطهير-جميع الأطباق والمقاعد المعدنية; PWHT عند الاقتضاء.
• توليد الطاقة: مياه التغذية, الرؤوس وخطوط الجذع المساعدة - تستخدم أجسام السبائك والمقاعد المعدنية للبخار المحمص.
• المعالجة الكيميائية: تيارات متعددة التآكل وتآكل-حدد سبائك مقاومة للتآكل (316ل, هاستيلوي, دوبلكس) والمقاعد المناسبة (PTFE/نظرة خاطفة أو معدنية).
• ماء & المرافق: محطات المضخ, نهايات ذات حافة أو العروة.
• ملاط / التعدين: تستخدم الخدمة الكاشطة كرات صلبة وخواتم مقعد للمعادن/السيراميك القابلة للاستبدال.
• صحية / فارما: Tri-clamp, electropolished 316l, 3-تصاميم قطعة لـ CIP وصيانة سهلة.
• المبردة / الغاز الطبيعي المسال: المواد المنخفضة والمقعد/التعبئة الخاصة (PCTFE/UHMW أو); سيقان ممتدة.

10. مقارنة مع أنواع الصمامات المتنافسة

11. الابتكارات المستقبلية: صمامات المنفذ الكاملة الذكية والمستدامة

إن تطور صمامات كرة الميناء الكامل مدفوع باتجاهين: إنترنت الأشياء الصناعي (IIOT) التكامل والاستدامة - كلاهما يهدف إلى تحسين الكفاءة وتقليل التأثير البيئي.

تقنية الصمام الذكية

• أجهزة استشعار مضمنة: صمامات المنفذ الكاملة مع الضغط, درجة حرارة, وأجهزة استشعار التدفق (على سبيل المثال, صمام الكرة الذكية روسكو) نقل البيانات في الوقت الفعلي إلى وحدة تحكم مركزية.
  يمكّن ذلك الصيانة التنبؤية - المتسابقين على ارتداء المقعد أو انسداده قبل تدهور الأداء.
  في محطة معالجة المياه, خفضت صمامات المنفذ الكاملة الذكية عن التوقف عن العمل 40%.
• التوائم الرقمية: النسخ المتماثلة الافتراضية لصمامات المنفذ الكاملة (على سبيل المثال, منصة ABB القدرة ™) محاكاة الأداء في ظل ظروف مختلفة (معدل التدفق, ضغط).
  يستخدم exxonmobil توائم رقمية لتحسين تشغيل صمام المنفذ الكامل في خطوط أنابيب النفط, تقليل استهلاك الطاقة 12%.
• التشغيل الكهربائي 2.0: الجيل التالي من المحركات الكهربائية (على سبيل المثال, Emerson Bettis ™) تقديم دقة 0.1 درجة في الموقف وكفاءة الطاقة 50% أعلى من الأنظمة الهوائية.
  يقترن مع صمامات المنفذ الكاملة من V-, أنها تمكن من الاختناق الدقيق لعمليات التدفق العالي.

تصميم مستدام

• المواد القابلة لإعادة التدوير: صمامات المنفذ الكاملة مصنوعة مع 30% معاد تدوير الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال, Kitz Corporation) تقليل بصمة الكربون 15% مقابل. الصلب البكر, اجتماع الاتحاد الأوروبي CSRD (توجيه الإبلاغ عن استدامة الشركات) متطلبات.
• أختام تسرب منخفضة: مقاعد PTFE-Silicone المركبة الجديدة تقلل من التسرب إلى <0.0001 STD CM³/s (تجاوز ISO 5208 الفئة السادسة), تقليل التأثير البيئي من السوائل السامة.
• بناء وحدات: 3مدّي نوى صمامات المنفذ الكاملة المطبوعة (على سبيل المثال, باستخدام تقنية SLM) تمكين أحجام التجويف المخصصة للتطبيقات المتخصصة, تقليل نفايات المواد 30% مقابل. الآلات التقليدية.

12. خاتمة

كرة منفذ كاملة الصمامات أكثر من مجرد أجهزة التحكم في التدفق; إنها عوامل تمكين الكفاءة التي تقلل من تكاليف الطاقة, تقليل وقت التوقف, وضمان تشغيل موثوق في العمليات الصناعية الحرجة.

يزيل تصميمها الفريد الكامل للتجويف قيود التدفق, في حين أن المواد المتقدمة ومتغيرات البناء تخصيتها للتآكل, درجة حرارة عالية, وبيئات الضغط العالي.

نظرًا لأن الصناعات تتطلب استدامة أعلى وعمليات أكثر ذكاءً, ستستمر صمامات كرة المنفذ الكاملة في التطور - مستشعرات إنترنت الأشياء, مواد قابلة لإعادة التدوير, والتشغيل الدقيق.

للمهندسين, فرق المشتريات, ومشغلي المصانع, يعد فهم الفروق الدقيقة في صمامات كرة المنافذ الكاملة - من اختيار المواد إلى الصيانة - أمرًا حتميًا لتحسين الأداء, خفض التكاليف, وتلبية الأهداف البيئية.

الأسئلة الشائعة

متى يجب أن أختار صمام كرة منفذ كامل فوق صمام منفذ مخفض?

اختر منفذ كامل إذا: (1) معدل التدفق مرتفع (>100 GPM) ويجب تقليل انخفاض الضغط; (2) وسائل الإعلام تحتوي على المواد الصلبة (الملاط, مياه الصرف) أو هو سعة عالية (النفط الخام, شراب);

(3) خط الأنابيب الخنازير/التنظيف مطلوب. المنفذ المخفض أفضل للتدفق المنخفض, تطبيقات حساسة التكلفة.

ما هي المواد الأفضل لصمام كرة الميناء الكامل في مياه البحر?

دوبلكس 2205 أو سوبر دوبلكس 2507.

هذه السبائك لها صحة (رقم ما يعادل مقاومة الحفر) من 32-45, مقاومة تآكل كلوريد (>200 جزء في المليون) أفضل من 316L (الخشب 24-26). أ 2205 يستمر صمام الميناء الكامل في مياه البحر 15-20 سنة مقابل. 5-7 سنوات ل 316 لتر.

هل يمكن استخدام صمامات كرة المنفذ الكاملة لخنق?

صمامات الموانئ الكاملة القياسية ضعيفة في الاختناق (أنها تسبب التجويف في الفتحات الجزئية).

لخنق العمليات عالية التدفق, استخدم صمامات المنفذ الكاملة من V- (15° -90 ° V-Cut), التي تحقق نسب انخفاض التدفق حتى 50:1 وتقليل التجويف.

ما هي عمر الخدمة النموذجية لصمام كرة الميناء الكامل?

10-25 سنة, اعتمادًا على المواد والصيانة.

على سبيل المثال: (1) 316L منفذ كامل في الخدمة الكيميائية (الصيانة السنوية) يستمر 15-20 سنة;

(2) 2205 دوبلكس مع طلاء التنغستن في خدمة الملاط (6-صيانة الشهر) يستمر 20-25 سنة.

كيف يمكنني اختبار صمام كرة منفذ كامل للتسرب?

إجراء واجهة برمجة تطبيقات 598 اختبار المقعد: (1) تطبيق 1.1 × ضغط العمل على المدخل; (2) منع المخرج وغمر الصمام في الماء;

(3) تحقق من الفقاعات - لا توجد فقاعات تشير إلى ISO 5208 الامتثال من الفئة السادسة. للصمامات الكبيرة, استخدم عداد الفقاعة لقياس التسرب (<0.1 STD CM³/s).