Globe Valve vs Gate Valve - مقارنة شاملة

1. مقدمة

Globe Valve vs Gate Valve هي واحدة من المقارنات الأكثر شيوعًا في السيطرة على السوائل الصناعية, حيث يتم تطبيق كلا النوعين على نطاق واسع في خطوط الأنابيب للعزل والتنظيم.

بينما يشتركون في نفس الغرض الواسع - التحكم في تدفق السوائل, الغازات, أو البخار - هندسياتها الداخلية, طرق الختم, وتختلف الخصائص التشغيلية بشكل كبير.

يتطلب الاختيار بين الاثنين تقييمًا دقيقًا لعوامل مثل كفاءة التدفق, أداء الختم, سرعة التشغيل, تكلفة دورة الحياة, والمتطلبات الخاصة بالصناعة.

يمكن أن يزيد الاختيار السيئ من تكاليف التشغيل, تقليل الموثوقية, والتهوية السلامة.

2. ما هو صمام العالم?

أ غلوب صمام هو نوع من صمام الحركة الخطي مصمم بشكل أساسي ل تنظيم وتنظيم التدفق.

اسمه يأتي من شكل الجسم الكروي في التصميمات المبكرة, على الرغم من أن صمامات الكرة الأرضية الحديثة قد تستخدم أيضًا بشكل مستقيم, زاوية, أو تكوينات Y-pattern.

على عكس صمامات البوابة, التي مخصصة للإغلاق الكامل, تتفوق صمامات الكرة الأرضية في توفير التحكم, تدفق متغير مع حركة السكتة الدماغية القصيرة نسبيا.

عادة ما تستخدم صمامات الكرة الأرضية في أنظمة البخار, المعالجة الكيميائية, توليد الطاقة, ومعالجة المياه- في أي مكان هناك حاجة إلى التحكم الدقيق في الضغط أو التدفق.

مبدأ العمل

يعتمد تشغيل صمام العالم على الحركة الرأسية لقرص (سدادة) على مقعد ثابت.

• يتم توصيل قرص الصمام إلى جذع يتحرك خطيًا عندما يتم تشغيل العجلة أو المحرك.
• عندما يتم تخفيض القرص, يضغط على المقعد, حظر التدفق.
• عند رفع القرص, يمر التدفق عبر المسافة بين القرص والمقعد, الذي يخلق مسارًا متاحًا على شكل S.
• ترتبط درجة الفتح مباشرة مع مقدار التدفق, إعطاء صمامات الكرة الأرضية دقة خنق جيدة.

هذه الهندسة تقدم أعلى مقاومة التدفق (انخفاض الضغط) مقارنة بصمامات البوابة ولكن يوفر دقة التحكم الفائقة.

الميزات الرئيسية

• دقة التحكم في التدفق: توفر صمامات العالم تنظيمًا دقيقًا, مع معاملات التدفق (السيرة الذاتية) التي تسمح بالتعديلات الإضافية.
  على سبيل المثال, يمكن أن يحقق صمام الكرة الأرضي مقاس 6 بوصات دقة التحكم في غضون ± 5 ٪.
• خيارات الختم: متاح مع المقاعد المعدنية إلى المعدن لخدمة درجات الحرارة العالية (ما يصل الى 650 درجة مئوية) أو تصميمات ناعمة الجذور (بتف, المرنة) لإغلاق محكم الفقاعات في أنظمة الضغط المنخفض.
• تكوينات متعددة الاستخدامات: نمط مستقيم (معيار), نمط الزاوية (90انعطف تدفق °, يقلل التجهيزات), و y-pattern (انخفاض انخفاض الضغط).
• نطاق الحجم & تقييمات: عادة ما يتم تصنيعها من ½ بوصة ل 24 بوصة, مع فصول الضغط من فئة ANSI 150 حتى الفصل 2500.
• صيانة: من السهل نسبيا للقرص والمقعد للاستبدال, مما يجعل صمامات الكرة الأرضية شائعة في محطات الطاقة حيث يكون تآكل المقعد شائعًا.

3. ما هو صمام البوابة?

أ صمام البوابة هو صمام عزل الحركة الخطي مصمم لتوفيره تشغيل/إيقاف التحكم في تدفق السوائل.

على عكس صمامات العالم, التي تم تحسينها لخنق, تهدف صمامات البوابة إلى أن تكون مفتوح بالكامل أو مغلق بالكامل.

ميزة مميزة هي بوابة مسطحة أو على شكل إسفين (القرص) يتحرك بشكل عمودي إلى مسار التدفق لوقف السائل.

تستخدم صمامات البوابة على نطاق واسع في زيت & خطوط أنابيب الغاز, توزيع المياه البلدية, محطات توليد الطاقة, وصناعات العمليات العامة حيث يتطلب تدفق التجويف الكامل وأقل انخفاض الضغط.

مبدأ العمل

يعمل صمام البوابة عن طريق رفع أو خفض أ إسفين أو قرص متوازي بين حلقتين مقعدان:

• عندما يتم تشغيل العجلة أو المحرك, الجذع يحرك البوابة لأعلى, سحبها تماما من مسار التدفق.
  في الوضع المفتوح بالكامل, التجويف دون عائق, السماح بالتدفق بمقاومة ضئيلة.
• عند إغلاق, يتم الضغط على البوابة في المقعد, منع المقطع وضمان العزلة.
• صمامات البوابة لا ينصح باختناقه, عندما يعرض الافتتاح الجزئي البوابة والمقعد إلى سائل عالية السرعة, تسبب الاهتزاز, تآكل, وختم الضرر.

هناك نوعان من تصميمات القرص الرئيسية:

• قرص موازي صمامات البوابة (بوابة مسطحة بين المقاعد المتوازية).
• صمامات بوابة إسفين (إسفين صلب أو مرن يوفر ضيقًا في المقعد الضيق وتحمل الاختلال).

الميزات الرئيسية

• الحد الأدنى من مقاومة التدفق: في الوضع المفتوح بالكامل, يؤدي التجويف المباشر إلى انخفاض الضغط من الصفر (السيرة الذاتية معامل التدفق أعلى بكثير من صمامات العالم من نفس الحجم).
• خدمة ثنائية الاتجاه: يمكن أن تغلق صمامات البوابة بشكل عام من الضغط من أي من الاتجاهين, جعلها مناسبة للعزلة في تخطيطات الأنابيب المعقدة.
• نطاق الحجم & تقييمات: متاح بشكل شائع من 2 بوصات حتى 60 بوصة أو أكثر, مع تصنيفات الضغط من فئة ANSI 150 إلى الفصل 2500, جعلهم خيارًا مفضلاً لـ خطوط أنابيب كبيرة القطر.
• العملية البطيئة: تتطلب صمامات البوابة منعطفات متعددة من الجذع لفتح أو إغلاق بالكامل, جعلها أقل ملاءمة عند الحاجة إلى التشغيل السريع.
• أداء الختم: عادة مصممة للقاء واجهة برمجة التطبيقات 598 معايير التسرب, ولكن لا يتوفر عادة في فصول الإغلاق الضيقة (الفئة السادسة فقاعة محكمة مثل العالم أو الصمامات الكرة مع مقاعد ناعمة).
• اعتبارات الصيانة: يمكن أن يكون استبدال المقعد والإسفين معقدًا بسبب حجم الجسم الكبير, وقد يحدث التآكل أو الغال في إذا تم استخدامه بشكل غير صحيح لخنق.

4. تصميم & هندسة داخلية لصمام الكرة الأرضية مقابل صمام البوابة

التمييز الأساسي بين صمامات الكرة الأرضية و صمامات البوابة يكمن في مسار التدفق الداخلي وتصميم القرص, مما يؤثر بشكل مباشر على انخفاض الضغط, ختم, وملاءمة التشغيل.

تصميم صمام الكرة الأرضية & الهندسة

• مسار التدفق: في صمام العالم, يجب أن يغير السائل الاتجاه - أولاً إلى الأسفل من خلال المقعد ثم الوراء إلى الأعلى - في مسار تدفق أكثر شدًا.
• القرص/شكل المكونات: عنصر الإغلاق هو عادة أ سدادة, القرص, أو مخروط الذي يضغط على حلقة مقعد عمودي على التدفق.
• اتجاه المقعد: يتم ترتيب المقاعد أفقيا, جعل صمامات الكرة الأرضية مناسبة بشكل جيد لخنق وتشغيل متكرر.
• حركة الجذعية: يتحرك الجذع خطيًا, مع السفر القصير نسبيا مقارنة مع صمامات البوابة (حوالي 25-30 ٪ من حجم التجويف).
• الآثار الهيكلية: تخلق غرفة التدفق المدمجة فقدان ضغط أعلى ولكنه يتيح التحكم الدقيق في التدفق.

تصميم صمام البوابة & الهندسة

• مسار التدفق: ممر التدفق في صمام البوابة هو مباشرة. عندما تكون مفتوحة بالكامل, البوابة خارجة تمامًا عن التدفق, تقديم انخفاض في الضغط شبه الصفر.
• القرص/شكل إسفين: عنصر الإغلاق هو بوابة إسفين أو لوح هذا يخفض بين مقعدين رأسيين.
• اتجاه المقعد: المقاعد رأسية وموازاة إلى مسار التدفق.
• حركة الجذعية: السفر الجذعي كبير - متساوي إلى التجويف الكامل للصمام (100% من حجم التجويف)- عملية صناعة أبطأ ولكن ضمان تدفق كامل دون عائق.
• الآثار الهيكلية: يتطلب نير طويل القامة وغطاء غطاء الرأس بسبب السفر الطويل الجذعية; يتم التضحية بالضغط من أجل مقاومة التدفق المنخفض.

5. خصائص التدفق & الأداء الهيدروليكي

ال ديناميات التدفق من صمام يحدد مدى فعالية تنظيمه, خنق, أو عزل سوائل العملية.

تخلق الهندسة الداخلية لصمامات العالم والبوابة سلوكيات هيدروليكية مميزة.

خصائص تدفق صمام الكرة الأرضية

• خطي / نسبة مئوية متساوية التحكم في التدفق: توفر صمامات الكرة الأرضية علاقة خطية أو متساوية تقريبًا بين سفر السفر ومعدل التدفق, جعلها مناسبة بشكل جيد ل تعديل الخدمة والخنق.
• انخفاض الضغط: بسبب التغيير المفاجئ في اتجاه التدفق عبر المقعد, تولد صمامات الكرة الأرضية خسائر عالية نسبيًا في الضغط.

• • فئة 6 بوصة 300 قد يعرض صمام الكرة الأرضي أ انخفاض الضغط من 2.5-3.5 رطل في 100 GPM, مقارنة بأقل من 1 PSI لصمام بوابة من نفس الحجم.

• السيرة الذاتية (معامل التدفق): انخفاض السيرة الذاتية لكل حجم الصمام (≈30-60 ٪ من صمام البوابة) - الحد من التدفق القصوى ولكن تعزيز الدقة في الظروف المفتوحة الجزئية.

خصائص تدفق صمام البوابة

• على السلوك: تم تصميم صمامات البوابة للعزلة بدلاً من الاختناق. توفر بوابة الإسفين تدفقًا غير مصقول تقريبًا عند فتحه بالكامل.
• انخفاض الضغط الحد الأدنى: مع التجويف المباشر, المقاومة الهيدروليكية تعادل تقريبا لقطعة من الأنابيب من نفس الحجم.

• • على سبيل المثال, عادةً ما يكون صمام البوابة مفتوحًا بالكامل 6 بوصات انخفاض الضغط <0.5 PSI في 100 GPM.

• سوء اختناق ملاءمة: يؤدي تشغيل صمام البوابة جزئيًا إلى الاضطراب, التجويف, وتآكل المقعد/البوابة.
• قيم السيرة الذاتية: قيم السيرة الذاتية عالية جدا (≈90-100 ٪ من حجم الأنابيب الاسمية) اجعل صمامات البوابة مثالية للأنظمة التي تتطلب الحد الأدنى من تقييد التدفق.

6. أداء الختم & دروس التسرب

قدرة الصمام على الحفاظ على أ ختم ضيق أمر بالغ الأهمية لسلامة العملية, جودة المنتج, والكفاءة.

صمام Globe vs Gate Valve تحقيق الختم بطرق مختلفة, الذي يؤثر على أداء التسرب وملاءمة خدمات محددة.

غلوب صمام الختم

• جهة اتصال مقعد إلى قرص:
  تستخدم صمامات الكرة الأرضية القرص يضغط على حلقة مقعد. لأن منطقة الاتصال صغيرة وتركز قوة الختم, يمكن أن تحقق صمامات الكرة الأرضية إغلاق عالي الجودة.
• دروس التسرب:

• • قادرة على الاجتماع ANSI/FCI 70-2 الفئة الرابعة أو الخامسة (إغلاق ضيقة الصناعية).
  • مع إدراج ناعم الجذور أو المطاط, يمكن أن تحقق بعض صمامات الكرة الأرضية الفئة السادسة (إغلاق زعامة الفقاعات).

• ختم ثنائي الاتجاه:
  معظم التصميمات أحادية الاتجاه (تم تحسينه للضغط على الجانب المصب), لكن بعض التصميمات ذات الترتيبات المزدوجة تدعم الختم ثنائي الاتجاه.
• خانق & يرتدي:
  نظرًا لأن صمامات الكرة الأرضية غالباً ما تستخدم في خدمة الاختناق, يمكن أن يؤدي ارتداء المقعد بمرور الوقت إلى زيادة التسرب.
  غالبًا ما يتم تطبيق المواد الصلبة مثل الطلاءات stellite أو tungsten carbide لتحسين طول العمر.

بوابة صمام الختم

• بوابة إسفين الاتصال:
  يحدث الختم بين بوابة (إسفين/القرص) وخواتم المقعد. يعتمد الإغلاق الضيق على محاذاة الإسفين المناسبة وقوة الجلوس.
• دروس التسرب:

• • عادة تحقيق الفئة الثالثة أو الرابعة الإغلاق في الإصدارات المعدنية.
  • يمكن أن تصل صمامات بوابة الإسفين الناعمة أو المرنة الفئة الخامسة أو السادس, ولكن هذه أقل شيوعًا في خدمات الضغط العالي.

• القدرة ثنائية الاتجاه:
  معظم صمامات البوابة بشكل طبيعي ثنائية الاتجاه, قادرة على الختم ضد التدفق في أي من الاتجاهين.
• القيود:
  في مواقف مفتوحة جزئيا, يتأثر التدفق مباشرة على أسطح الختم, مما يؤدي إلى التآكل و تسرب المقعد متأخر , بعد فوات الوقت. لهذا السبب, صمامات البوابة غير مناسبة لخدمة الاختناق.

الآثار المترتبة على التطبيق

• صمامات الكرة الأرضية مفضل أين أداء محكم التسرب وتعديل التدفق ضرورية, مثل عزل البخار, السيطرة على المكثفات, وأنظمة الأعلاف الكيميائية.
• صمامات البوابة تفضل في خدمة العزلة على, خاصة في خطوط الأنابيب, توزيع المياه, والنفط & انتقال الغاز, أين إغلاق ثنائي الاتجاه مع الحد الأدنى من التسرب كافية.

7. سرعة التشغيل, التشغيل & الأتمتة

8. القدرة على الضغط ودرجة الحرارة & الاعتبارات المادية

يجب أن يحسب اختيار الصمام ضغط التشغيل, درجة حرارة, والتوافق المادي, لأن هذه العوامل تؤثر بشكل مباشر على السلامة, متانة, وخدمة الحياة.

تختلف صمامات Globe and Gate في تحمل التصميم والسلوك المادي تحت أقصى P -T.

ضغط & تقييمات درجة الحرارة

الاعتبارات المادية

• غلوب صمام:

• • يعتمد اختيار المواد على تآكل, تآكل, وارتداء المقاومة, لا سيما بالنسبة للتدفق أو التدفق العالي السرعة.
  • سبائك مشتركة: الصلب الكربوني, الفولاذ المقاوم للصدأ (304/316/316ل), دوبلكس, سبائك النيكل (هاستيلوي, مونيل) للمواد الكيميائية العدوانية.
  • الأختام & مقاعد: المقاعد المعدنية إلى المعدنية أو الناعمة (بتف, الجرافيت, المرنة) للتعامل مع نطاقات P -T الواسعة.

• صمام البوابة:

• • مصمم بشكل أساسي ل الكامل, تدفق المقاومة المنخفضة.
  • مواد: الصلب الكربوني, الفولاذ المقاوم للصدأ, برونزية, سبيكة الفولاذ.
  • مقاعد: تهيمن المقاعد المعدنية على الضغط العالي, خدمات درجات الحرارة العالية; المقاعد الناعمة المستخدمة في الضغط المنخفض, إغلاق ضيق.

9. متانة & صيانة

• صمامات الكرة الأرضية: يحدث التآكل في واجهة المقعد/القرص بسبب الاختناق, وارتداء التعبئة في STEM. أسهل للحفاظ على تقليم دون إزالة جسم الصمام.
• صمامات البوابة: عرضة للتشويش من المواد الصلبة, تآكل المقعد عند اختناقه, والتآكل الجذعية. يمكن أن تتطلب الصيانة تفكيك غطاء محرك السيارة وأحيانًا إزالة الجسم.

خدمة الخدمة

• غلوب صمام: 10-20 سنة في الخدمة المعتدلة, أقصر في تطبيقات التآكل/الاختناق بدون صيانة.
• صمام البوابة: 15-25 سنة لخدمة العزل, لكن حياة الخدمة تتقلل بشكل كبير في ظل الافتتاح الجزئي أو ظروف السوائل عالية السرعة.

10. تطبيقات الصناعة النموذجية لـ Globe Valve vs Gate Valve

يعتمد الاختيار بين Globe و Gate Valves متطلبات التحكم في التدفق, ضغط, درجة حرارة, والتردد التشغيلي.

تطبيقات صمام الكرة الأرضية

تتفوق صمامات الكرة الأرضية في تنظيم التدفق, خانق, والتشغيل المتكرر.

يسمح تصميمهم بالتحكم الدقيق في تدفق السوائل وانخفاض الضغط, جعلها مناسبة للأنظمة التي يلزم التعديل.

التطبيقات الرئيسية:

• أنظمة التحكم في البخار: تنظيم تدفق وضغط دقيق في أنظمة تغذية المرجل وأنظمة التدفئة.
• النباتات الكيميائية والبتروكيماويات: جرعات دقيقة, خنق السوائل التآكل أو ارتفاع درجة الحرارة.
• HVAC وتسخين المناطق: تعديل الصمامات لدرجة الحرارة والتحكم في الضغط في شبكات الأنابيب الكبيرة.
• محطات معالجة المياه: التحكم في التدفق للترشيح, الحقن الكيميائي, وتطبيقات الجرعات.
• محطات الطاقة والطاقة: تنظيم مياه التغذية, تدفق مياه التبريد, والأنظمة الالتفافية للتوربينات.

تطبيقات صمام البوابة

تستخدم صمامات البوابة بشكل أساسي ON/OFF العزلة مع الحد الأدنى من الضغط عند فتحه بالكامل.

إنها مناسبة لأنابيب أنابيب كبيرة القطر والتطبيقات التي لا يلزم تعديل التدفق.

التطبيقات الرئيسية:

• زيت & خطوط أنابيب الغاز: العزلة الرئيسية, محطات ضخ, والنقل الخام.
• توزيع المياه & مياه الصرف: أنابيب قطر كبيرة وصمامات عزل محطة المعالجة.
• توليد الطاقة: عزل ماء التبريد, رؤوس البخار, وخطوط الوقود.
• خطوط العملية الصناعية: العزلة غير القبرية للمواد الكيميائية, الهواء المضغوط, أو خطوط أنابيب الغاز.
• البحرية & بناء السفن: أنظمة عزل الماء وعزل الوقود.

11. جدول ملخص مقارن - صمام Globe Vs Vs Gate

12. خاتمة

كلاهما صمامات الكرة الأرضية مقابل صمامات البوابة لا غنى عنها في أنظمة الأنابيب الصناعية, لكن أدوارهم تختلف اختلافًا كبيرًا.

تعد صمامات Globe الحل لتنظيم التدفق الدقيق والإغلاق الموثوق في الضغط العالي, درجة حرارة عالية, والبيئات الحرجة العملية.

صمامات البوابة, على النقيض من ذلك, تكون أكثر اقتصادا وفعالية في الطاقة لواجبات العزل ذات القطر الكبير حيث يكون الحد الأدنى من انخفاض الضغط ضروريًا.

يعتمد الاختيار الصحيح على ما إذا كان التطبيق يعطي الأولوية الدقة السيطرة أو كفاءة التدفق.

يجب على المهندسين ومصممي النباتات أن يزنوا تكاليف دورة الحياة, احتياجات العملية, وظروف التشغيل لضمان الأداء الأمثل والموثوقية.

 

الأسئلة الشائعة

هل يمكن استخدام صمام البوابة لخنق?

لا - صمامات البوابة المفتوحة بشكل حريري تخلق الاضطرابات والتجويف, تقليل عمر الخدمة 70% والتسبب في عدم استقرار التدفق (± 20-30 ٪ الانحراف).

مصفاة باستخدام صمامات البوابة لخنق خبرة 3x فشل المقعد أكثر من النباتات باستخدام صمامات الكرة الأرضية.

ما هو الحد الأقصى لدرجة الحرارة لصمام الكرة الأرضي الناعم?

ناعم الجذور (بتف) تقتصر صمامات العالم على -260 درجة مئوية. لدرجات حرارة أعلى (260-650 درجة مئوية), استخدم صمامات الكرة الأرضية مع المعادن مع stellite 6 تقليم.

فوق 650 درجة مئوية, تفضل صمامات البوابة المعدنية (PTFE تتحلل, يصبح انخفاض ضغط صمامات العالم غير فعال).

أي صمام أكثر فعالية من حيث التكلفة لخط أنابيب النفط?

صمامات البوابة-توكو 10 سنوات ($29,000 لمدة 12 بوصة) يكون 28% أقل من صمامات العالم ($40,000).

انخفاض انخفاض الضغط المنخفض لصمامات البوابة $120,000 سنويا في تكاليف الطاقة المضخة, تعويض زيادة تكاليف التوقف عن العمل.

هل صمامات البوابة مناسبة للسوائل المسببة للتآكل مثل مياه البحر?

نعم - استخدم دوبلكس 2205 أو صمامات بوابة 316L مع الأختام المعدنية إلى المعدن.

منصة بحرية باستخدام Duplex 2205 حققت صمامات البوابة عمر الخدمة لمدة 10 سنوات في مياه البحر, بدون تآكل (معدل التآكل <0.001 مم/سنة). تجنب صمامات البوابة الناعمة (الأختام تتحلل في المياه المالحة).