Globe Valve Vs Gate Valve - Комплекснае параўнанне

1. Уводзіны

Запорны клапан супраць засаўкі з'яўляецца адным з найбольш распаўсюджаных параўнанняў у прамысловым кантролі вадкасці, так як абодва тыпу клапанаў шырока выкарыстоўваюцца ў трубаправодах для ізаляцыі і рэгулявання.

У той час як яны маюць адну і тую ж шырокую мэту - кантраляваць паток вадкасці, газы, або пара — іх унутраная геаметрыя, метады пламбавання, і эксплуатацыйныя характарыстыкі істотна адрозніваюцца.

Выбар паміж імі патрабуе ўважлівай ацэнкі такіх фактараў, як эфектыўнасць патоку, Ушчыльненне прадукцыйнасці, хуткасць спрацоўвання, кошт жыццёвага цыкла, і галіновыя патрабаванні.

Няправільны выбар можа павялічыць эксплуатацыйныя выдаткі, знізіць надзейнасць, і паставіць пад пагрозу бяспеку.

2. Што такое шаравой клапан?

А Грамавы клапан - гэта тып клапана з лінейным рухам, прызначаны ў першую чаргу для рэгуляванне і дросселирование патоку.

Яго назва паходзіць ад сферычнай формы корпуса ў ранніх канструкцыях, хоць сучасныя шаравыя клапаны таксама могуць выкарыстоўваць прамыя, вугал, або Y-шаблон канфігурацыі.

У адрозненне ад засаўкі, якія прызначаны для поўнага адключэння, запорныя клапаны выдатна забяспечваюць кантроль, пераменны паток з адносна кароткім рухам ходу.

Шаравыя клапаны звычайна выкарыстоўваюцца ў паравыя сістэмы, хімічная апрацоўка, пакаленне электраэнергіі, і ачыстка вады—усюды неабходны дакладны кантроль ціску або расходу.

Прынцып працы

Праца шаравога клапана заснавана на вертыкальны рух дыска (штэпсельная вілка) супраць нерухомага сядзення.

• Дыск клапана злучаны са штоком, які рухаецца лінейна пры павароце штурвала або прывада.
• Калі дыск апушчаны, ён прыціскае сядзенне, блакаванне патоку.
• Як дыск падняты, паток праходзіць праз прастору паміж дыскам і сядзеннем, што стварае звілісты S-вобразны шлях.
• Ступень адкрыцця напрамую карэлюе з велічынёй патоку, даючы шаравыя клапаны добрую дакладнасць дросселирования.

Гэтая геаметрыя ўводзіць вышэй супраціў патоку (перапад ціску) у параўнанні з засаўкамі, але забяспечвае найвышэйшая дакладнасць кіравання.

Асноўныя функцыі

• Дакладнасць кіравання патокам: Запорныя клапаны забяспечваюць дакладнае рэгуляванне, з каэфіцыентамі расходу (Рэзюмэ) якія дазваляюць паступовыя карэкціроўкі.
  Напрыклад, 6-цалевы шаравой клапан можа дасягнуць дакладнасці кіравання ў межах ±5%.
• Параметры ўшчыльнення: Даступны з сядзенні метал да металу для абслугоўвання пры высокіх тэмпературах (да 650 ° С) або канструкцыі з мяккім сядзеннем (Ptfe, эластамеры) для герметычнага адключэння ў сістэмах нізкага ціску.
• Універсальныя канфігурацыі: Прамы ўзор (standard), Агульны ўзор (90° паварот патоку, памяншае арматуру), і Y-шаблон (меншы перапад ціску).
• Дыяпазон памераў & Ацэнкі: Звычайна вырабляецца з ½ цалі да 24 цалі, з класамі ціску ад Клас ANSI 150 да класа 2500.
• Падтрыманне: Дыск і сядзенне адносна лёгка даступныя для замены, што робіць шаравыя клапаны папулярнымі на электрастанцыях, дзе часта сустракаецца эрозія сядла.

3. Што такое засаўка?

А засаўка - гэта ізаляцыйны клапан з лінейным рухам, прызначаны для забеспячэння уключэнне / выключэнне кантролю патоку вадкасці.

У адрозненне ад шаравых клапанаў, якія аптымізаваны для рэгулявання, засаўкі прызначаныя быць цалкам адкрыты або цалкам закрыты.

Іх вызначальнай асаблівасцю з'яўляецца плоскі або клінаваты варот (дыск) які рухаецца перпендыкулярна траекторыі, каб спыніць вадкасць.

Засаўкі шырока выкарыстоўваюцца ў змазваць & газаправоды, камунальнае водазабеспячэнне, электрастанцыі, і агульныя перапрацоўчыя прамысловасці там, дзе патрабуецца поўны паток і мінімальны перапад ціску.

Прынцып працы

Засаўка працуе, падымаючы або апускаючы a клін або паралельны дыск паміж двума кольцамі сядзення:

• Пры кручэнні штурвала або прывада, сцябло рухае вароты уверх, цалкам выдаляючы яго з траекторыі.
  У цалкам адкрытым становішчы, канал ствала бесперашкодны, дазваляючы цячы з нязначным супрацівам.
• Пры закрыцці, засаўка ўціскаецца ў сядзенне, блакаванне праходу і забеспячэнне ізаляцыі.
• Засаўкі ёсць не рэкамендуецца для дросселирования, як частковае адкрыццё падвяргае засаўку і сядзенне вадкасці з высокай хуткасцю, выклікаючы вібрацыю, эрозія, і пашкоджанне ўшчыльнення.

Ёсць дзве асноўныя канструкцыі дыскаў:

• Паралельны дыск засаўкі (плоскія вароты паміж паралельнымі сядзеннямі).
• Клінавыя засаўкі (цвёрды або гнуткі клін, які забяспечвае лепшую герметычнасць сядзення і допуск да перакосаў).

Асноўныя функцыі

• Мінімальны супраціў патоку: У цалкам адкрытым становішчы, прамое адтуліну дае перапад ціску, блізкі да нуля (каэфіцыент расходу Cv значна вышэй, чым у шаравых клапанаў таго ж памеру).
• Двунакіраваны сэрвіс: Засаўкі звычайна могуць герметызаваць ціск з любога боку, што робіць іх прыдатнымі для ізаляцыі ў складанай кампаноўцы трубаправодаў.
• Дыяпазон памераў & Ацэнкі: Звычайна даступны з 2 цаляў да 60 цалі альбо больш, з паказчыкамі ціску ад Клас ANSI 150 да класа 2500, робіць іх пераважным выбарам для трубаправоды вялікага дыяметра.
• Павольная праца: Для поўнага адкрыцця або закрыцця засаўкі патрабуецца некалькі паваротаў штока, што робіць іх менш прыдатнымі там, дзе патрабуецца хуткая праца.
• Прадукцыйнасць герметызацыі: Звычайна прызначаны для сустрэчы API 598 крытэрыі ўцечкі, але звычайна недаступны ў класах з жорсткім адключэннем (Клас VI, герметычны, як шаравыя або шаравыя краны з мяккімі сядзеннямі).
• Меркаванні па тэхнічным абслугоўванні: Замена сядзення і кліну можа быць складанай з-за вялікіх памераў корпуса, пры няправільным выкарыстанні для дросселіравання можа ўзнікнуць эрозія або пацёртасць.

4. Задума & Унутраная геаметрыя шаравога клапана супраць засаўкі

Самае прынцыповае адрозненне паміж Глобусныя клапаны і засаўкі ляжыць у іх ўнутраны шлях патоку і дызайн дыска, які непасрэдна ўплывае на падзенне ціску, герметызацыя, і эксплуатацыйная прыдатнасць.

Дызайн шаравога клапана & Геаметрыя

• Шлях патоку: У шаравым клапане, вадкасць павінна змяніць кірунак - спачатку ўніз праз сядзенне, а затым назад уверх - у выніку чаго шлях патоку становіцца больш звілістым.
• Форма дыска/разеткі: Элемент закрыцця, як правіла, a штэпсельная вілка, дыск, або конус што прыціскае кольца сядзення перпендыкулярна патоку.
• Арыентацыя сядзення: Сядзенні расстаўлены па гарызанталі, стварэнне запорных клапанаў, прыдатных для рэгулявання і частай працы.
• Рух сцябла: Сцябло рухаецца лінейна, з адносна кароткім ходам у параўнанні з засаўкамі (каля 25-30% памеру адтуліны).
• Структурныя наступствы: Кампактная праточная камера стварае вялікую страту ціску, але забяспечвае больш дакладны кантроль патоку.

Канструкцыя засаўкі & Геаметрыя

• Шлях патоку: Праточны канал у засаўцы Прама. Калі цалкам адкрыты, вароты цалкам з патоку, забяспечваючы амаль нулявое падзенне ціску.
• Форма дыска/кліну: Элемент закрыцця - гэта a клінаватыя або плітныя вароты які апускаецца паміж двума вертыкальнымі сядзеннямі.
• Арыентацыя сядзення: Сядзенні ёсць вертыкальныя і паралельныя да шляху патоку.
• Рух сцябла: Ход штока вялікі - роўны поўнаму адтуліне клапана (100% памеру адтуліны)— запаволенне працы, але забеспячэнне поўнага бесперашкоднага патоку.
• Структурныя наступствы: Патрабуе высокай ярмо і капота з-за доўгага ходу ножкі; кампактнасць прыносіцца ў ахвяру нізкаму супраціву патоку.

5. Характарыстыкі патоку & Гідраўлічная прадукцыйнасць

А дынаміка патоку клапана вызначыць, наколькі эфектыўна ён можа рэгуляваць, дросель, або ізаляваць тэхналагічныя вадкасці.

Унутраная геаметрыя шаравых і засаўных клапанаў стварае розныя гідраўлічныя паводзіны.

Характарыстыкі расходу шаравога клапана

• Лінейны / Роўнапрацэнтнае кіраванне патокам: Шаравыя клапаны забяспечваюць амаль лінейную або роўнапрацэнтную залежнасць паміж ходам штока і расходам, робіць іх добра прыдатнымі для паслуга мадуляцыі і рэгулявання.
• Падзенне ціску: З-за рэзкай змены кірунку патоку праз сядзенне, запорныя клапаны ствараюць адносна вялікія страты ціску.

• • 6-цалевы клас 300 шаравой клапан можа дэманстраваць a падзенне ціску 2,5-3,5 psi at 100 галлонаў у хвіліну, у параўнанні з менш чым 1 psi для засаўкі такога ж памеру.

• Рэзюмэ (Каэфіцыент расходу): Меншы Cv на памер клапана (≈30–60% засаўкі) — абмежаванне максімальнага патоку, але павышэнне дакладнасці ў часткова адкрытых умовах.

Расходныя характарыстыкі засаўкі

• Паводзіны ўключэння–выключэння: Засаўкі прызначаныя для ізаляцыі, а не дросселирования. Клінавыя засаўкі забяспечваюць амаль бесперашкодны паток, калі яны цалкам адкрыты.
• Мінімальны перапад ціску: З прамым адтулінай, гідраўлічны супраціў амаль эквівалентны кавалку трубы таго ж памеру.

• • Напрыклад, цалкам адкрыты 6-цалевы засаўка звычайна мае a перапад ціску <0.5 псі ат 100 галлонаў у хвіліну.

• Дрэнная прыдатнасць дросселирования: Эксплуатацыя засаўкі ў часткова адкрытым стане прыводзіць да турбулентнасці, кавітацыя, і эрозія сядзення/варот.
• Значэнні Cv: Вельмі высокія значэнні Cv (≈90–100% ад намінальнага памеру трубы) робяць засаўкі ідэальнымі для сістэм, якія патрабуюць мінімальнага абмежавання патоку.

6. Прадукцыйнасць герметызацыі & Класы ўцечкі

Здольнасць клапана падтрымліваць а шчыльнае ўшчыльненне мае вырашальнае значэнне для бяспекі працэсу, якасць прадукцыі, і эфектыўнасць.

Запорны клапан і засаўка забяспечваюць герметычнасць рознымі спосабамі, што ўплывае на прадукцыйнасць уцечкі і прыдатнасць для пэўных паслуг.

Ўшчыльненне шаравога клапана

• Кантакт сядзенне-дыск:
  Запорныя клапаны выкарыстоўваюць a дыск прыціскаецца да кольца сядзення. Паколькі плошча кантакту невялікая, а сіла ўшчыльнення сканцэнтравана, шаравыя клапаны могуць дасягнуць якаснае адключэнне.
• Класы ўцечкі:

• • Здольны да сустрэчы ANSI/FCI 70-2 IV ці V клас (прамысловае герметычнае закрыццё).
  • З мяккай пасадкай або эластамернымі ўстаўкамі, некаторыя шаравыя клапаны могуць дасягнуць Клас VI (герметычнае закрыццё).

• Двухнакіраванае ўшчыльненне:
  Большасць канструкцый аднанакіраваныя (аптымізаваны для ціску на баку ўніз па плыні), але некаторыя канструкцыі з падвойнымі сядзеннямі падтрымліваюць двухнакіраваную герметызацыю.
• Дросселирование & Насіць:
  Так як шаравыя краны часта выкарыстоўваюцца ў служба дросселіравання, знос сядзення з часам можа прывесці да павелічэння ўцечкі.
  Для павышэння даўгавечнасці часта наносяцца цвёрдыя матэрыялы, такія як стэліт або карбід вальфраму..

Ўшчыльненне засаўкі

• Wedge Gate Кантакт:
  Ўшчыльненне адбываецца паміж ст вароты (клін/дыск) і колцы сядзення. Шчыльнае адключэнне залежыць ад правільнага выраўноўвання кліну і пасадачнай сілы.
• Класы ўцечкі:

• • Як правіла, дасягнуць III або IV клас адключэнне ў версіях з металічным сядзеннем.
  • Засаўкі з мяккім сядзеннем або пругкія клінавыя засаўкі могуць дасягаць V або VI клас, але яны менш распаўсюджаныя ў службах высокага ціску.

• Двунакіраваная магчымасць:
  Большасць засаўкі натуральныя двухнакіраваны, здольны герметызаваць супраць патоку ў любым кірунку.
• Абмежаванні:
  У часткова адкрытых пазіцыях, паток трапляе непасрэдна на ўшчыльняльныя паверхні, што прыводзіць да эрозіі і уцечка сядзення з часам. Па гэтай прычыне, засаўкі непрыдатныя для дросельнай службы.

Наступствы прымянення

• Шаравыя клапаны аддаюць перавагу дзе герметычная прадукцыйнасць і мадуляцыя патоку неабходныя, напрыклад, параізаляцыя, кантроль кандэнсату, і сістэмы хімічнага харчавання.
• Засаўкі аддаюць перавагу ст служба ізаляцыі, асабліва ў трубаправодах, Размеркаванне вады, і нафту & транспарціроўка газу, дзе двухнакіраванае адключэнне з мінімальнай уцечкай дастаткова.

7. Хуткасць працы, Уклад & Аўтаматызацыя

8. Ціск-тэмпература Магчымасць & Матэрыяльныя меркаванні

Варта ўлічваць выбар клапана працоўны ціск, тэмпература, і матэрыяльную сумяшчальнасць, паколькі гэтыя фактары непасрэдна ўплываюць на бяспеку, моцнасць, і тэрмін службы.

Запорныя і засаўныя клапаны адрозніваюцца канструктыўнымі допускамі і паводзінамі матэрыялу пры экстрэмальных тэмпературах P–T.

Ціск & Тэмпературныя паказчыкі

Матэрыяльныя меркаванні

• Шаравой клапан:

• • Выбар матэрыялу залежыць ад карозія, эрозія, і нашэнне супраціву, асабліва для дросселирования або высокай хуткасці патоку.
  • Распаўсюджаныя сплавы: Вугляродзістай сталі, з нержавеючай сталі (304/316/316L), дуплекс, нікелевыя сплавы (Hastelloy, Манель) для агрэсіўных хімікатаў.
  • Пячаткі & Сядзенні: Метал-метал або мяккія сядзенні (Ptfe, графіт, эластамеры) для апрацоўкі шырокіх дыяпазонаў P–T.

• Засаўка:

• • Прызначаны ў першую чаргу для поўнаствольны, нізкае супраціўленне патоку.
  • Materials: Вугляродзістай сталі, з нержавеючай сталі, бронза, сплаў сталі.
  • Сядзенні: Металічныя сядзенні дамінуюць над высокім ціскам, высокатэмпературныя паслугі; мяккія сядзенні, якія выкарыстоўваюцца для нізкага ціску, Шчыльнае адключэнне.

9. Моцнасць & Падтрыманне

• Шаравыя клапаны: Знос адбываецца на інтэрфейсе сядзенне/дыск з-за рэгулявання, і знос накладкі на ствале. Лягчэй абслугоўваць трым без дэмантажу корпуса клапана.
• Засаўкі: Уразлівы да закліноўвання цвёрдымі рэчывамі, эрозія сядзення пры задушэнні, і карозія ствала. Тэхнічнае абслугоўванне можа запатрабаваць разборкі капота, а часам і зняцця корпуса.

Тэрмін службы

• Шаравой клапан: 10–20 гадоў сярэднетэрміновай службы, карацей у эразійных/дроселирующих прыкладаннях без абслугоўвання.
• Засаўка: 15–25 гадоў ізалятара, але тэрмін службы рэзка скарачаецца пры частковым адкрыцці або ва ўмовах высокай хуткасці вадкасці.

10. Тыповыя галіны прымянення шаравога клапана супраць засаўкі

Выбар паміж шаравымі і засаўкамі залежыць ад патрабаванні да кантролю патоку, ціск, тэмпература, і частата працы.

Прыкладанні шаравых клапанаў

Запорныя клапаны пераўзыходзяць рэгуляванне патоку, дросселирование, і частая эксплуатацыя.

Іх канструкцыя дазваляе дакладна кантраляваць расход вадкасці і перапад ціску, што робіць іх прыдатнымі для сістэм, дзе патрабуецца мадуляцыя.

Асноўныя прыкладанні:

• Сістэмы кіравання парай: Дакладнае рэгуляванне патоку і ціску ў сістэмах падачы вады і ацяплення катла.
• Хімічныя і нафтахімічныя заводы: Дакладная дазоўка, дросселирование агрэсіўных або высокатэмпературных вадкасцяў.
• HVAC і цэнтралізаванае ацяпленне: Мадулюючыя клапаны для рэгулявання тэмпературы і ціску ў вялікіх трубаправодных сетках.
• Водаачышчальныя збудаванні: Кантроль патоку для фільтрацыі, хімічная ін'екцыя, і дазавання прыкладанняў.
• Энергетыка і электрастанцыі: Рэгуляванне пажыўнай вады, паток астуджальнай вады, і турбінных байпасных сістэм.

Прымяненне засаўкі

Засаўкі ў асноўным выкарыстоўваюцца для ізаляцыя ўключэння/выключэння з мінімальным перападам ціску пры поўным адкрыцці.

Яны падыходзяць для трубаправодаў вялікага дыяметра і прыкладанняў, дзе мадуляцыя патоку не патрабуецца.

Асноўныя прыкладанні:

• Змазваць & Газаправоды: Ізаляцыя магістралі, помпавыя станцыі, і перавозкі сыравіны.
• Размеркаванне вады & Сцёкавыя вады: Запорная арматура магістралі і ачышчальных збудаванняў вялікага дыяметра.
• Пакаленне электраэнергіі: Ізаляцыя астуджальнай вады, паравыя калектары, і паліўныя магістралі.
• Прамысловыя тэхналагічныя лініі: Бездроселявая ізаляцыя хімічных рэчываў, сціснутае паветра, або газаправоды.
• Марская & Суднабудаванне: Сістэмы ізаляцыі баластнай вады і паліва.

11. Параўнальная зводная табліца - прахадны клапан супраць засаўкі

12. Conclusion

Абое Глобусныя клапаны супраць засаўкі незаменныя ў сістэмах прамысловых трубаправодаў, але іх ролі істотна адрозніваюцца.

Запорныя клапаны - гэта галоўнае рашэнне для дакладнага рэгулявання патоку і надзейнага адключэння пры высокім ціску, высокатэмпературны, і крытычныя для працэсаў асяроддзя.

Засаўкі, наадварот, з'яўляюцца больш эканамічнымі і энергаэфектыўнымі для ізаляцыі вялікага дыяметра, дзе неабходны мінімальны перапад ціску.

Правільны выбар залежыць ад таго, ці мае праграма прыярытэт дакладнасць кантролю або эфектыўнасць патоку.

Інжынеры і канструктары заводаў павінны ўзважыць выдаткі на жыццёвы цыкл, патрэбы працэсу, і ўмовы эксплуатацыі для забеспячэння аптымальнай прадукцыйнасці і надзейнасці.

 

FAQ

Ці можна выкарыстоўваць засаўку для рэгулявання?

Не, часткова адкрытыя засаўкі ствараюць турбулентнасць і кавітацыю, скарачэнне тэрміну службы на 70% і выклікае нестабільнасць патоку (Адхіленне ±20–30%.).

Нафтаперапрацоўчы завод, які выкарыстоўвае засаўкі для дросселіравання, сутыкнуўся з у 3 разы больш адмоваў сядла, чым заводы, якія выкарыстоўваюць шаравыя клапаны.

Якая максімальная тэмпература для шаравога клапана з мяккім сядзеннем?

Мяккае сядзенне (Ptfe) запорныя клапаны абмежаваныя ≤260°C. Для больш высокіх тэмператур (260–650 ° С), выкарыстоўвайце запорныя краны з металічным сядзеннем са Stellite 6 аздабленне.

Вышэй за 650°C, пераважней засаўкі з металічнымі пасадкамі (PTFE дэградуе, і падзенне ціску шаравых клапанаў становіцца неэфектыўным).

Якая арматура больш эканамічна выгадная для нафтаправода?

Засаўкі - іх 10-гадовая TCO ($29,000 для 12-цалевых) ці 28% ніжэй, чым шаравыя клапаны ($40,000).

Нізкі перапад ціску засаўкі ратуе $120,000 штогод у выдатках на энергію помпы, кампенсацыя больш высокіх першапачатковых выдаткаў на час прастою.

Ці падыходзяць засаўкі для агрэсіўных вадкасцей, такіх як марская вада?

Так, выкарыстоўвайце дуплекс 2205 або засаўкі 316L з ушчыльненнямі метал-метал.

Марская платформа з выкарыстаннем дуплекса 2205 засаўкі праслужылі 10 гадоў у марской вадзе, без карозіі (хуткасць карозіі <0.001 мм/год). Пазбягайце засаўкі з мяккім сядзеннем (цюлені дэградуюць у салёнай вадзе).