What Is a Plug Valve？

1. Indledning

En propventil er en kvart-dreje rotationsventil, der regulerer flowet ved at dreje en cylindrisk eller konisk prop inde i ventilhuset.

Når stikkets gennemgående boring flugter med indgangs- og udgangsportene, væske passerer frit; en 90° rotation lukker porten.

Moderne stikventiler – raffineret gennem fremskridt inden for metallurgi, bearbejdning, og tætningsteknologi - er essentielle i olie & gas, kemisk, Vandbehandling, og elproduktionsindustrier.

2. What Is a Plug Valve?

EN prop ventil er en enkel, robust kvarts-drejningsventil brugt til at starte, stop, eller aflede væskestrømmen i rørsystemer.

I kernen, ventilen består af en hulning, cylindrisk eller tilspidset "prop", der sidder i et matchende hulrum i ventilhuset.

Når stikkets indre passage (boringen) flugter med rørledningsportene, væsken flyder frit; a 90° turn of the plug rotates the bore away from the ports, shutting off the flow.

Nøgle Ventilkomponenter

• Legeme: Houses the plug and provides inlet/outlet connections (flanget, gevind, eller svejset).
• Prop: The rotating element, shaped either as a straight cylinder or a cone, containing the port(s).
• Sæder: Provide sealing between plug and body; can be metal-to-metal surfaces or resilient inserts (Ptfe, gummi).
• Stilk & Handle/Actuator: Transmits torque from the operator (løftestang, gearkasse, pneumatic or electric actuator) to the plug.

Operating Principles

Rotary Flow Control

Plug valves operate by rotating the plug around its axis—requiring just a quarter turn for full open or full close.

This allows rapid actuation: typical manual operation takes less than one second, and automated pneumatic or electric actuators can complete the stroke in 0.5–2 seconds.

Seal Formation

• Metal‑to‑Metal Seals: The plug’s hardfaced surface (often coated with Stellite) direkte i kontakt med kroppens boring.
  Under linjetryk, stikket trykker ind i kroppen, forstærkning af tætningen.
  Disse ventiler tåler temperaturer op til 550 °C og højtryksapplikationer (ANSI -klasse 600 og ovenfor), men kræver højere løsrivningsmoment (100–500 Nm for DN 50–200 ventiler).
• Modstandsdygtig (Blød) Sæder: Elastomer- eller PTFE-ringe omkring stikboringen giver en passende tætning med minimalt drejningsmoment (10–50 Nm for DN 15–100 ventiler).
  Blødtsiddende propventiler opnår bobletæt afspærring pr. API 598 men er typisk begrænset til temperaturer under 200 °C og tryk under ANSI-klasse 300.

Momentkrav & Aktivering

Drejningsmoment til at betjene en propventil afhænger af størrelsen, sæde type, og servicebetingelser. Som en tommelfingerregel:

• Blødt siddende DN 50 ventiler kræver ~15 Nm for at åbne; blødt siddende DN 200 ventiler op til 60 Nm.
• Metalsiddende DN 50 ventiler kan have brug for 100 Nm; metalsiddende DN 200 ventiler op til 400 Nm.

Manuel aktivering: Håndtag eller håndhjul, ofte med gearkasse til større ventiler.
Pneumatisk aktivering: Dobbeltvirkende eller fjederreturcylindre for hurtig, pålidelig kvartsvingsdrift – cyklustider <1 s.
Elektrisk aktivering: Tilbyder præcis positionskontrol og feedback til integration med DCS/SCADA-systemer; typiske slagtider på 2-5 s.

3. Types and Basic Designs of Plug Valve

Stikventil er konstrueret i forskellige konfigurationer til at opfylde en lang række proceskrav.

Nøgledesignadskillelser er baseret på smøremetode, stik geometri, port konfiguration, og indre strømningsvej.

Lubricated vs. Non-Lubricated Plug Valves

• Smurt propventil
  Disse ventiler er afhængige af injektionen af ​​et tætningsmiddel - typisk en grafit- eller PTFE-baseret forbindelse – mellem proppen og ventilhuset.
  Smøremidlet tjener flere roller: det reducerer friktionen under drift, forbedrer tætningsintegriteten, og giver en beskyttende barriere mod ætsende eller slibende medier.
• Ikke-smurt stikventil
  Disse designs bruger selvsmørende materialer - såsom PTFE (Polytetrafluorethylen) med glasfiberforstærkning - til sædet eller anvend hårdtbelagte propper (F.eks., strømløse nikkel- eller hårdkrombelægninger med overfladehårdhed > 60 HRC) for at minimere friktionen.

Plug Configurations: Cylindrical, Conical & Trunion-monteret

• Conical (Tilspidset) Prop
  Med en tilspidsning, der matcher ventilhusets sædevinkel, koniske propper er selvjusterende under ledningstryk, giver en mere sikker og lækagetæt forsegling.
  De er især effektive i højtryksanvendelser (≥2.500 psi / 172 bar).
• Cylindrisk stik
  Disse stik har parallelle sider og er afhængige af fjederbelastede sæder eller fjedrende indsatser for at bevare kontakten.
  Cylindrical configurations are better suited for low to moderate pressure systems and are often used in compact or low-cost valve designs.
• Trunnion-Mounted Plug
  I dette design, the plug is guided by upper and lower trunnions, which reduce torque requirements and wear on sealing surfaces.
  This structure is preferred for large-diameter valves (≥12″) or extremely high-pressure applications (op til 15,000 Psi / 1,034 bar), such as subsea or high-integrity pressure protection systems (HIPPS).

Multi-Port Plug Valve

• Three-Way Plug Valve
  Designed with L-shaped or T-shaped plug passages to divert flow between three ports.
  Common in mixing, bypassing, or diverting services (F.eks., blending hot and cold water streams, sampling systems, or line switching).
• Four-Way Plug Valve
  Include cross-shaped or double-L internal passages to reroute flow between two inlet-outlet pairs.
  Disse bruges i vid udstrækning i batch-kemiske operationer og reaktorfødeskifte, tillader komplekse processekvenser med minimalt ventilantal.

Port Size Configurations: Full-Port vs. Reduced-Port

• Fuld-port stikventil
  Den indvendige strømningspassage passer til diameteren af ​​forbindelsesrørledningen (F.eks., en 2-tommer ventil har en 2-tommer port).
  Dette design minimerer trykfald og er afgørende, hvor floweffektivitet eller pigging er kritisk.
  Typisk CV for 2" fuld-port propventil: ~50.
• Ventil med reduceret port
  Strømningsvejen er en nominel rørstørrelse mindre end indløbs-/udløbsforbindelserne (F.eks., en 2-tommers ventil med en 1,5-tommers boring).
  Dette design reducerer materiale- og fremstillingsomkostninger, men introducerer et højere trykfald.
  Typisk CV for 2" ventil med reduceret port: ~ 30.

4. Materials and Construction of Plug Valve

Materialevalget og konstruktionen af ​​en propventil er afgørende for dens ydeevne, holdbarhed, og kemisk kompatibilitet i krævende industrielle miljøer.

Hver komponent - kroppen, prop, sæder, og interne tætninger – er konstrueret ved hjælp af materialer, der er skræddersyet til at modstå specifikke tryk, temperaturer, og procesmedier.

Legeme & Plug Materials

Sæde & Liner Materials

Lubricants (for Lubricated Plug Valves)

5. Performance Characteristics of Plug Valve

Plug valves are known for their simple operation, robust sealing, and bidirectional flow capabilities.

Imidlertid, their performance varies significantly based on design, Valg af materiale, og servicebetingelser.

Tryktemperaturvurderinger

Plug valves are rated according to industry standards such as API 599 og ISO 17292, which define safe operating pressure limits at various temperatures.

These ratings depend heavily on the valve’s kropsmateriale og sæde design.

Seal Tightness & Lækageklasser

Plug valves, especially with soft seats or injected grease, kan opnå Bubble-tight shutoff. Leakage standards are tested per:

• API 598: Pressure test protocol for industrial valves
• ISO 5208: Valve leakage classification
• Leakage Class VI (blødt sæde): Essentially zero visible leakage
• Leakage Class IV (metal sæde): Acceptable for most industrial gas and liquid services

Lubricated plug valves rely on grease to maintain seal integrity and require periodic re-injection, mens non-lubricated versions use elastomer or PTFE sleeves that can wear over time.

Flowkarakteristika (Cv værdier)

Plug valves exhibit linear or equal-percent flow control behavior, depending on port geometry (round vs. rectangular or V-notch).

Though primarily used for isolation, some plug designs allow moderate throttling.

• Fuld-port stikventil (2-tomme):

• • Cv ≈ 45–55 (high flow efficiency)

• Ventil med reduceret port (2-tomme):

• • Cv ≈ 25–35 (højere trykfald)

CV (Flowkoefficient) represents the flow rate in gallons/minute of water at 60°F that will flow through the valve with a 1 PSI -trykfald.

Momentkrav & Aktivering

Plug valves typically require higher operating torque than ball or butterfly valves due to larger contact areas between the plug and seat.

6. Application Fields of Plug Valves

• Olie & Gas (Opstrøms, Midstream, Nedstrøms)
• Kemisk & Petrokemisk industri
• Vand & Spildevandsbehandling
• Kraftproduktion
• Pulp & Papirindustrien
• Minedrift & Mineralforarbejdning
• HVAC & Bygningsservice
• Mad & Drikkevareindustrien
• Marine & Offshore Engineering
• Farmaceutisk & Biotech Industry
• Lng & Cryogenic Systems
• Stål & Metallurgical Plants
• Raffinering & Bulk Storage Terminals
• Textile & Dyeing Industry
• Brandsikringssystemer

7. Advantages and Limitations of Plug Valve

Advantages of Plug Valve

• Enkelt design: Minimal internal components, making maintenance straightforward.
• Hurtig betjening: 90-degree quarter-turn allows fast open/close action.
• Tæt afspærring: Excellent sealing capability, especially with resilient seats or lubricant.
• Tovejs forsegling: Seals effectively in both flow directions.
• Compact Size: Short face-to-face dimensions compared to gate or globe valves.
• Multi-Port Options: Available in 3-way or 4-way configurations for flow diversion or mixing.
• Høj holdbarhed: Suitable for abrasive, ætsende, or slurry media (with appropriate materials).
• In-Line Maintenance: Many designs allow servicing without removing the valve from the pipeline.

Limitations of Plug Valve

• High Operating Torque: Especially in metal-seated or larger valves; may require gear or actuator.
• Friction Wear: Metal-to-metal designs can experience galling and wear over time.
• Lubrication Needs: Lubricated plug valve require periodic re-greasing to maintain sealing and ease of operation.
• Koste: Can be more expensive than ball valves in similar pressure/temperature ranges.
• Limited Throttling: Not ideal for precise flow control due to potential erosion and wear in partially open positions.
• Størrelsesbegrænsninger: Less common in sizes above 24 tommer på grund af drejningsmoment og produktionsgrænser.

8. Sammenligning: Plug Valve vs. Bold, Port, and Butterfly Valves

Oversigt:

• Use Plug Valves when you need tight shutoff, tovejs tætning, or multi-port flow in tough services like slurries or chemicals.
• Kugleventiler are ideal for fast shutoff and minimal pressure drop in clean media applications.
• Portventiler suit infrequent isolation in large-bore systems.
• Sommerfuglventiler excel in space-limited, low-pressure environments with large diameters.

9. Dimensionering, Udvælgelse & Installation Guidelines

• Media and Conditions: Match body and seat materials to fluid chemistry, temperatur, og pres.
• Dimensionering: Use Cv calculations to ensure required flow at expected ΔP; select actuators to deliver 1.5× break‑away torque.
• Installation: Orient plug vertically in lubricated valves to prevent grease pooling; maintain 1× valve length of straight pipe on each side for optimal performance.

10. Opretholdelse, Inspektion & Fejlfinding

• Smøring: Every 6–12 months or 5,000 cykler; use manufacturer‑approved grease.
• Seat Replacement: In many designs, seats can be changed in-line without body removal.
• Fælles problemer: Galling on metal seats remedied by relubrication; graphite packing leaks corrected by repacking; plug erosion addressed by Stellite overlays or seat refurbishment.

11. Standarder, Certificeringer & Testning

• API 599: Inspection and test procedures.
• ISO 17292: Performance requirements for plug, bold, and butterfly valves.
• MSS SP‑79/SP‑80: Guidelines for lubricated and non‑lubricated plug valves.
• Certificeringer: API Monogram, CE marking, SIL ratings for safety instrumented systems.

12. Konklusion

Plug valves offer a unique blend of enkelhed, hastighed, og alsidighed across a diverse array of process industries.

By carefully selecting body, prop, and seat materials—and by adhering to best practices in sizing, installation, and maintenance—engineers can leverage plug valves for reliable isolation, diversion, and rudimentary flow control in virtually any fluid service.

DENNE: Højpræcisionsventilstøbningsløsninger til krævende applikationer

DENNE er en specialiseret udbyder af præcisionsventilstøbningstjenester, leverer højtydende komponenter til industrier, der kræver pålidelighed, trykintegritet, og dimensionel nøjagtighed.

Fra rå støbegods til fuldt bearbejdede ventillegemer og samlinger, DENNE Tilbyder slut-til-ende-løsninger, der er konstrueret til at opfylde strenge globale standarder.

Vores ekspertise i ventilstøbning inkluderer:

Investeringsstøbning til ventillegemer & Trim

Brug af mistet voksstøbningsteknologi til at producere komplekse interne geometrier og stramtoleranceventilkomponenter med enestående overfladefinish.

Sandstøbning & Shell Mold Casting

Ideel til mellemstore til store ventillegemer, flanger, og motorhjelm-at tilbyde en omkostningseffektiv løsning til robuste industrielle applikationer, inklusive olie & Gas og kraftproduktion.

Præcisionsbearbejdning til ventil fit & Forsegl integritet

CNC -bearbejdning af sæder, Tråde, Og forseglingsflader sikrer, at hver rollebesætning opfylder dimensionelle og forseglingsydelseskrav.

Materialeområde til kritiske applikationer

Fra rustfrit stål (CF8/CF8M/CF3/CF3M), messing, Duktilt jern, til duplex og højlegeret materialer, DENNE Leveringsventilstøbninger bygget til at udføre i ætsende, Højtryk, eller miljøer med høj temperatur.

Uanset om du har brug for specialkonstruerede kontrolventiler, prop ventiler, kugleventiler, portventiler, eller produktion af højvolumen af ​​industrielle ventilstøbninger, DEZE is your trusted partner til præcision, holdbarhed, og kvalitetssikring.

FAQS

When should I choose a plug valve over a ball valve?

Vælg prop ventiler in high‑temperature or abrasive services, or where simple quarter-turn, bidirectional operation is needed.

How often should a lubricated plug valve be re-lubricated?

Typically every 6–12 months or after 5,000–10,000 cycles, depending on service severity.

Can plug valves be used for throttling service?

Limited throttling is possible with equal‑percent plugs, but seat wear increases; globe valves excel at precise flow control.

Hvad forårsager propventillækage, og hvordan rettes det?

Wear or damage to seats and plugs leads to leakage; remedy via seat replacement, plug re-lapping, or re-lubrication for metal‑to‑metal valves.