دریچه توپ پورت کامل | ریخته گری دقیق & سازنده سفارشی

1. مقدمه

یک دریچه توپ درگاه کامل دارای یک توپ با قطر پورت برابر با قطر خط لوله داخلی است.

این طرح محدودیت جریان را در شیر از بین می برد, به حداقل رساندن افت فشار, کاهش فرسایش, و اجازه دادن به پیگیری در سرویس خط لوله.

به دلیل این مزایا ، آنها به طور گسترده ای در روغن استفاده می شوند & گاز, پتروشیمی, آب, سیستم های دارویی و با خلوص بالا.

معاملات تجاری اندازه و وزن کمی بزرگتر است, و هزینه بالاتر در مقایسه با دریچه های کم فشار-اما در بسیاری از کاربردهای صنعتی مزایای عملیاتی از هزینه افزایشی بالاتر است.

در این مقاله شیرهای کامل توپ درگاه از فنی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد, تولید, دیدگاه های عملیاتی و تهیه و شامل راهنمایی های داده محور برای انتخاب و مشخصات.

2. دریچه توپ تمام پورت چیست?

الف تمام گزارش (با نام مستعار تمام شده) دریچه یک دریچه چهارم چرخشی است که توپ آن به دنیا می آید (باز شدن از طریق توپ) همان قطر اسمی است که لوله کشی در آن نصب شده است.

به عبارت دیگر, شیر معرفی می کند محدودیت عمدی به منطقه جریان لوله در هنگام باز شدن کاملاً باز.

نکات فنی کلیدی

• برابری: برای یک شیر کامل پورت به درستی مشخص شده ، دهانه توپ-قطر داخلی لوله (شناسه).
  این تضاد با a پیدایش (یا کاهش یافته) دریچه توپ که سوراخ آن کوچکتر از شناسه خط لوله است.
• نتیجه هیدرولیکی: زیرا منطقه جریان کاهش نمی یابد, یک شیر کامل پورت دارد افت فشار حداقل و یک CV بسیار نزدیک به CV لوله مستقیم برای همان اندازه اسمی.
• مترادف: پورت کامل = مته کامل; بعضی اوقات تولید کنندگان از "درگاه کامل" استفاده می کنند حتی اگر این مته به طور کسری کوچکتر باشد - همیشه قطر داخلی یا منحنی CV واقعی را تأیید کنید.

3. طراحی & اجزای داخلی دریچه توپ پورت کامل

اجزای دریچه توپ پورت کامل معمولی:

• بدن / کله: یک قطعه, دو قطعه, طرح های سه تکه یا اسپلیت بدن.
  دو- و طرح های سه قطعه بدون برداشتن دریچه از خط ، تعمیر و نگهداری و جایگزینی داخلی را تسهیل می کند.
• توپ (عنصر بسته شدن کروی): حوزه تمام عیار; دقیق به صندلی. پایان سطح و سطح سخت (به عنوان مثال, آبکاری, استلایت ها) برای مقاومت در برابر سایش استفاده می شود.
• صندلی: توپ را ببندید; مواد از PTFE و PEEK تا طرح های صندلی فلزی برای دمای بالا یا خدمات ساینده متغیر است.
• ساقه: گشتاور فعال سازی را منتقل می کند; برای جلوگیری از نشت حاوی بسته بندی است.
• مهر و موم & بسته بندی: حلقه های O, PTFE تقویت شده, بسته به دما/شیمی ، مهر و موم های فلزی یا فلزی.
• اتصالات پایان: فلنج ها (ansi/asme, از), باسن, جوش شیرین, نخ دار (NPT, BSP), سوکت یا سه گیره بهداشتی.
• رابط محرک: ISO 5211 پد نصب برای فعال سازی مستقیم (اهرم, جعبه دنده, پنوماتیک, برقی, هیدرولیک).

4. مواد, متالورژی, و روکش دریچه توپ پورت کامل

انتخاب مواد و تریم تعیین می کند که آیا یک دریچه توپ کامل پورت یک دهه در خدمت زنده می شود یا هر چند ماه یکبار نیاز به تعویض دارد.

بدنه شیر معمولی & مواد ساختاری

مواد توپ & پرداخت سطح

توپ اصلی آب بندی و جریان است - متالورژی آن, سختی و پایان دادن به مهر و موم کردن زندگی.

مواد توپ مشترک:

• 316من ضد زنگ (جلا داده شده) - به طور پیش فرض برای بیشتر شیمیایی/پترو, برنامه های بهداشتی. پایان سطح ra ≤ 0.4 μm معمولی; ra 0.2 میکرومتر برای خلوص بالا.
• سخت شده / ضد زنگ سخت (روکش / کروم کاربید hvof) - برای فرسایش / خدمات دوغاب.
• آلیاژهای نیکل (مونل, هاستلوی) - برای خدمات کلرید/اسید تهاجمی.
• فولاد کربن با روکش کروم - در جایی که سختی لازم و خوردگی کنترل می شود استفاده می شود (نه برای غذا).
• با روکش PTFE / توپ های محصور شده PTFE -برای نیازهای خاص غیر چسبنده (مراقب دما باشید).

پایان سطحی:

• پایان صنعتی استاندارد است الکتریکی یا جلا از نظر مکانیکی به RA 0.2-0.8 میکرومتر.
• برای بهداشتی/بیوتکنولوژی, الکتروپولیش به ra ≤ 0.5 میکرومتر, غیرفعال برای از بین بردن آهن رایگان.
• در سرویس ساینده, سطوح توپ اغلب است سخت (استلایت ها) یا پوشش های HVOF WC-Co برای افزایش زندگی سایش.

صندلی (مهمترین انتخاب تریم)

تابع صندلی: در حین ایجاد فشار ، تماس با توپ را با توپ محکم برقرار کنید, دما و قرار گرفتن در معرض شیمیایی.

صندلی های نرم (مشترک)

• PTFE (پلی تترا فلورو اتیلن) - شیمیایی. مقاومت عالی, اصطکاک کم. حد دما 200 درجه سانتی گراد (پیوسته); گشت و گذارهای کوتاه تا 260 درجه سانتیگراد خطرناک.
• rptfe / پر شده PTFE (شیشه ای, کربن, برنز پر شد) - پوشیدن بهتر & مقاومت در برابر خزش; خدمات تا 240-260 درجه سانتیگراد.
• PEEK - مقاومت مکانیکی بالا و حد حرارتی (250-260 درجه سانتیگراد), برای هیدروکربن و بسیاری از مواد شیمیایی مفید است.
• uhmw- یا / پلی اتیلن - دمای کم (کورژوژنیک) استفاده کنید; اصطکاک کم اما ضعیف-t.

درجه حرارت بالا / صندلی های فلزی

• استلایت ها / صندلی های فلزی ضد زنگ سخت (فلز به فلز) - برای بخار گرم گرم یا >250-300 درجه سانتیگراد و جریانهای ساینده.
• صندلی فلزی + درج نرم - ترکیبی: صندلی فلزی برای ساختار, PTFE نرم در هنگام سرما درج برای آب بندی.

مهر و موم گرافیت / صندلی های کربن

• برای دمای شدید (>350 درجه سانتی گراد) استفاده کنید صندلی های فلزی با مهر و موم گرافیت یا پشته صندلی گرافیت.
  گرافیت آب بندی دما بالا را فراهم می کند اما متخلخل است و می تواند نشت مقادیر کمی را فراهم کند; اغلب با صندلی های فلزی ثانویه استفاده می شود.

ساقه, بسته بندی & مهر و موم ثانویه

ماده اساسی

• به طور معمول 316 / 17-4PH / دوبلکس / آلیاژ بسته به نیازهای خوردگی و قدرت. ساقه باید در برابر غرق شدن مقاومت کند و از قدرت برشی کافی برای گشتاور فعال سازی برخوردار باشد.

بسته بندی & بارگذاری زنده

• PTFE / گرافیت / مخلوط های Graphite PTFE برای بسته بندی ساقه.
• بسته بندی با بار زنده (واشر بهاری) مهر و موم را بیش از چرخه های حرارتی حفظ کنید و انتشار فراری را به حداقل برسانید.
• برای انتشار فراری (گازها, VOCs) به بسته های واجد شرایط ISO 15848 نیاز دارید (به عنوان مثال, پشته های PTFE/گرافیت با چشمه های فلزی).

5. انواع, ارتباطات نهایی و گزینه های فعال سازی

یک حرفه ای, بررسی مهندس گرا از انواع دریچه توپ تمام پورت موجود, چگونه آنها به سیستم های لوله کشی متصل می شوند, و گزینه های فعال سازی که باید هنگام تعیین خدمات صنعتی در نظر بگیرید.

انواع دریچه

(از این دسته ها برای مطابقت با نیازهای عملیاتی استفاده کنید - نگهداری, فشار, اندازه, قیاسی, گشتاور فعال سازی و ایمنی.)

انواع اتصال نهایی (چگونه شیر به لوله کشی می پیوندد)

(هر کلاس فشار را انتخاب کنید, استراتژی نگهداری, و استانداردهای گیاهی)

گزینه های فعال سازی

6. فرآیند تولید کلیدی-دریچه های توپ با پورت کامل

شکل اولیه: ریخته گری/جعل / نوار

• روش در هر طرح: بازیگران (ماسه/ریخته گری سرمایه گذاری) برای پیچیده, بدنهای بزرگ; سهام جعلی یا نوار برای قطعات کوچکتر یا یکپارچگی بالا.
• کنترل های مهم برای بازیگران: ذوب کنترل شده (EAF/القاء + LF/VD), تصفیه سرامیک, آرگون دگاس, شیروانی جهت دار & قیام, لرز برای بخش های ضخیم. هدف حل شده H₂ < 5 PPM.
• ریختن دما معمولی: 1,550-1،600 درجه سانتیگراد برای آلیاژهای CR-MO (تنظیم با آلیاژ); برای جلوگیری از دانه درشت ، گرمای فوق العاده ای را محدود کنید.

بازرسی: RT/UT در قطعات فشار (100% در صورت لزوم), بصری برای اشکهای گرم, بررسی ابعادی حفره های هسته.

ماشینکاری خشن & تثبیت

• چرخش خشن/آسیاب برای از بین بردن پوست, بقایای بالا.
• منابع اطلاعاتی را برای غلظت و تراز مته حفظ کنید. از بازرسی قطعه اول CMM استفاده کنید.
• کمک هزینه خشن معمولی: 1-4 میلی متر بسته به کمک هزینه و پوشش پوشش.

عملیات حرارتی (در صورت لزوم)

• چرخه های واجد شرایط را در هر ماده اعمال کنید: به عنوان مثال, Normalize/Anneal → خاموش/هوا خنک → خلق و خوی برای فولادهای آلیاژی. pwht برای کوچه (برای اجساد جوش داده شده یا فولادهای آلیاژی) باید ضبط شود.
• نمودارهای کوره را برای هر بار ضبط کنید (T در مقابل زمان) و قطعات را با شناسه های گرما علامت گذاری کنید.

ماشینکاری پایان - هندسه بحرانی & تحمل ها

• CNC تمام ویژگی های مهم را تمام می کند: صندلی توپ, توپ, حفره های ساقه, صورت فلنج, چهره به چهره.
• تحمل هدف (معمولی):

• • متمرکز کردن: ≤ 0.05 میلی متر به محور توپ برای دریچه های کوچک/med; 0.1-0.2 میلی متر برای بسیار بزرگ.
  • چهره به چهره: در هر ASME B16.10 تحمل ± 1-3 میلی متر بسته به اندازه/کلاس.
  • دور زدن توپ دریچه / کروی: 0.02-0.05 میلی متر.
  • پرداخت سطح (خیس شده): عمومی Ra 0.4 میکرومتر; بهداشتی Ra 0.25 میکرومتر; با خلوص بالا Ra 0.2 میکرومتر.

• Hardfacing/HVOF Overlay: اعمال و ماشین را به ضخامت اسمی انجام دهید. ضخامت روکش معمولی: 0.3-1.0 میلی متر (دارای تکیه گاه) یا 100-300 میکرومتر برای پوشش HVOF. پیوند و غیبت ترک خوردگی را تأیید کنید.

بازرسی: گزارش CMM, اندازه گیری های سطحی, نقشه برداری سختی, ضخامت پوشش & تست های چسبندگی.

زیر مونتاژ & ترمیم کردن

• لوازم جانبی/صندلی های صندلی/صندلی برای ایجاد الگوی تماس و اطمینان از آب بندی صندلی. باند تماس با صندلی را اندازه بگیرید و یکنواختی را تضمین کنید.
• چشمه های صندلی را نصب کنید, پشت سر, پین های ضد استاتیک, اتصالات تسکین فشار/اگزوز در صورت لزوم. بسته های بار زنده در صورت مشخص شدن.

اهداف: حباب محکم برای خدمات مایع روی صندلی های نرم جدید (مشخصات تست صندلی را تأیید کنید).

مجمع نهایی & تأیید گشتاور

• شیر کامل را جمع کنید, پیش از بارگذاری گشتاور مشخص شده را روی غده اعمال کنید, دنباله سفت کننده اتصال دهنده کنترل شده را دنبال کنید (ضرب گشتاور یا گشتاور هیدرولیک).
  روش های گشتاور و مقادیر گشتاور بستر ثبت شده.
• محرک ها را نصب کنید (اگر بخشی از عرضه باشد) و ISO را بررسی کنید 5211 تجهیزات.

تست کردن

• تست پوسته هیدرواستاتیک: 1.5× حداکثر فشار کار (یا در هر PO); فشار, دما, مدت زمان و نشت قابل مشاهده. 100% مورد آزمایش.
• تست نشت صندلی: برای زنبورها 598 / ISO 5208 حد عددی (فشار مایع/گاز را مشخص کنید و ML/دقیقه یا کلاس حباب اجازه دهید). 100% مورد آزمایش.
• دوچرخه سواری عملکردی: حداقل 5 چرخه تحت فشار یا همانطور که مشخص شده است; گشتاور را در باز/بسته ضبط کنید و رفتار صندلی/بسته بندی را مشاهده کنید.
• منحنی گشتاور & CV (نمونه برداری شده یا 100% به هر انتقادی): گشتاور جدایی و در حال اجرا را در ΔP = 0 اندازه گیری کنید و ΔP دارای امتیاز باشید; فروشنده برای تأمین گشتاور در مقابل منحنی فشار. CV باید با شرایط آزمایش فراهم شود.
• تولید گازهای گلخانه ای (در صورت لزوم): ISO 15848 آزمایش بسته بندی ساقه / بسته تحرکی.
• سوابق NDE: RT/UT/MPI/LPI همانطور که برای ریخته گری/جوش مورد نیاز است.

7. استانداردها, تست کردن, و گواهینامه ها

استانداردها و تست های کلیدی برای مشخص کردن:

• طراحی & تولید: ASME B16.34, آتش 6D (دریچه های خط لوله), در 12516
• چهره به چهره / اتصالات پایان: ASME B16.10, B16.5 (فلنج)
• حفاری فلنج: ASME B16.5 / EN1092
• تست فشار: API 598, ISO 5208 (تست های پوسته و صندلی)
• تست آتش: API 607, ISO 10497
• قابلیت ردیابی مواد: در 10204/3.1 گواهی (یا 3.2) - گزارش های آزمایش شیمیایی و مکانیکی
• تولید گازهای گلخانه ای: ISO 15848-1/2 برای مهر و موم های ساقه
• در سال: رادیوگرافی / سونوگرافی در مورد ریخته گری های بحرانی/جوش; PMI برای تأیید مواد
• پرداخت سطح / بهداشتی: 3الف, گوزن, ra 0.8 میکرومتر برای غذا/داروسازی

8. حالت های شکست مشترک, عیب یابی, و کاهش

9. کاربرد کلیدی دریچه توپ پورت کامل

• روغن & گاز (خطوط لوله / خطوط صادراتی): دریچه های با لب به لب, trunnion برای اندازه های بزرگ, تریم های سخت برای ماسه/مواد جامد.
• پتروشیمی / پالایش: خطوط فرآیند بالا و حلقه های پاکسازی-اجسام آلیاژ و صندلی های فلزی; pwht در صورت نیاز.
• نیروگاه: آب مواد غذایی, هدرها و خطوط تنه کمکی - از بدنه های آلیاژ و صندلی های فلزی برای بخار گرم استفاده کنید.
• پردازش شیمیایی: جریانهای چند فاز و خورنده-آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی را انتخاب کنید (316L, هاستلوی, دوبلکس) و صندلی های مناسب (ptfe/peek یا فلز).
• اب & آب و برق: ایستگاه های پمپ و اندازه گیری - آهن اکشن یا ضد زنگ, فلنج یا لبه به پایان می رسد.
• دوغاب / معدن: سرویس ساینده از توپ های سخت و حلقه های قابل تعویض فلزی/سرامیکی استفاده می کند.
• بهداشتی / داروخانه: سه گانه, 316L الکتروپول شده, 3-طرح های قطعه ای برای CIP و نگهداری آسان.
• گودال / LNG: مواد کم فشار و صندلی/بسته بندی ویژه (pctfe/uhmw-or); ساقه های طولانی.

10. مقایسه با انواع دریچه رقیب

11. نوآوری های آینده: دریچه های پورت کامل هوشمند و پایدار

تکامل دریچه های توپ پورت کامل توسط دو روند هدایت می شود: IoT صنعتی (منزوی) ادغام و پایداری - هر دو با هدف بهبود کارایی و کاهش تأثیر محیط زیست.

فناوری دریچه هوشمند

• سنسورهای تعبیه شده: دریچه های پورت کامل با فشار, دما, و سنسورهای جریان (به عنوان مثال, دریچه توپ هوشمند Rusco) داده های زمان واقعی را به یک کنترلر مرکزی منتقل کنید.
  این امر نگهداری پیش بینی را قادر می سازد - به اپراتورهای هشدار دهنده قبل از تخریب عملکرد ، سایش صندلی یا گرفتگی.
  در تصفیه خانه آب, دریچه های پورت کامل هوشمند کاهش زمان برنامه ریزی نشده توسط 40%.
• دوقلوهای دیجیتال: ماکت های مجازی دریچه های پورت کامل (به عنوان مثال, ABB توانایی ™ پلت فرم) عملکرد را در شرایط مختلف شبیه سازی کنید (میزان جریان, فشار).
  ExxonMobil از دوقلوهای دیجیتال برای بهینه سازی عملکرد کامل شیر درگاه در خطوط لوله نفت استفاده می کند, کاهش مصرف انرژی توسط 12%.
• فعال سازی الکتریکی 2.0: محرک های برقی نسل بعدی (به عنوان مثال, امرسون بتیس) دقت موقعیت 0.1 درجه و بهره وری انرژی را ارائه دهید 50% بالاتر از سیستم های پنوماتیک.
  جفت شده با شیرهای پورت کامل V-notched, آنها می توانند پرتاب دقیق را برای فرآیندهای جریان بالا فعال کنند.

طراحی پایدار

• مواد قابل بازیافت: شیرهای پورت کامل ساخته شده با 30% فولاد ضد زنگ بازیافت شده (به عنوان مثال, شرکت کیتز) ردپای کربن توسط 15% در مقابل. باکره, ملاقات با اتحادیه اروپا (دستورالعمل گزارش پایداری شرکت) الزام.
• مهر و موم های کم نشت: صندلی های کامپوزیت جدید PTFE-Silicone نشت را کاهش می دهد <0.0001 std cm³/s (بیش از ایزو 5208 کلاس ششم), به حداقل رساندن اثرات محیطی از مایعات سمی.
• ساخت و سازهای مدولار: 3هسته های شیر پورت کامل چاپ شده D (به عنوان مثال, با استفاده از فناوری SLM) اندازه های سفارشی را برای برنامه های طاقچه فعال کنید, کاهش زباله های مواد توسط 30% در مقابل. ماشینکاری سنتی.

12. نتیجه گیری

توپ بندری کامل دریچه ها بیش از دستگاه های کنترل جریان هستند; آنها قادر به کارآیی هستند که هزینه های انرژی را کاهش می دهند, خرابی را به حداقل برسانید, و اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در فرآیندهای بحرانی صنعتی.

طراحی منحصر به فرد منحصر به فرد آنها محدودیت های جریان را از بین می برد, در حالی که مواد پیشرفته و انواع ساخت و ساز آنها را به خورنده متناسب می کند, درجه حرارت بالا, و محیط های پر فشار.

همانطور که صنایع خواستار پایداری بالاتر و عملیات باهوش تر هستند, دریچه های توپ پورت کامل به تکامل خود ادامه می دهند - یکپارچه سازی سنسورهای IoT, مواد قابل بازیافت, و عمل دقیق.

برای مهندسین, تیم های تهیه, و اپراتورهای گیاهی, درک تفاوت های فنی دریچه های توپ کامل پورت - از انتخاب مواد تا نگهداری - یک ضرورت استراتژیک برای بهینه سازی عملکرد است, کاهش هزینه ها, و اهداف زیست محیطی را برآورده کنید.

سوالات متداول

چه موقع باید یک شیر توپ پورت کامل را بر روی یک شیر با پورت کم انتخاب کنم?

اگر بندر کامل را انتخاب کنید: (1) سرعت جریان زیاد است (>100 معدل) و افت فشار باید به حداقل برسد; (2) رسانه ها حاوی مواد جامد هستند (دورتی, فاضلاب) یا از ویسکوزیت بالا است (نفت خام, شربت ها);

(3) خط لوله/تمیز کردن مورد نیاز است. پورت کاهش یافته برای جریان کم بهتر است, برنامه های حساس به هزینه.

چه ماده ای برای یک دریچه توپ درگاه کامل در آب دریا بهترین است?

دوبلکس 2205 یا فوق العاده دوبلکس 2507.

این آلیاژها پیش از این هستند (تعداد معادل مقاومت مقاومت) از 32-45, مقاومت در برابر خوردگی کلرید (>200 ppm cl⁻) بهتر از 316L (چوب 24-26). الف 2205 شیر بندر کامل در آب دریا 15-20 سال در مقابل. 5-7 سال برای 316L.

آیا می توان از شیرهای توپ پورت کامل برای پرتاب استفاده کرد?

دریچه های پورت کامل استاندارد برای لرزش ضعیف هستند (آنها در دهانه های جزئی باعث کاویتاسیون می شوند).

برای پرتاب فرآیندهای جریان بالا, از دریچه های پورت کامل V-notched استفاده کنید (15° -90 ° V- برش), که نسبت های چرخش جریان را به دست می آورند 50:1 و کاویتاسیون را به حداقل برسانید.

عمر معمولی یک دریچه توپ پورت کامل چیست؟?

10- 25 سال, بستگی به مواد و نگهداری دارد.

به عنوان مثال: (1) 316l پورت کامل در خدمات شیمیایی (نگهداری سالانه) 15-20 سال طول می کشد;

(2) 2205 دوبلکس با پوشش تنگستن در سرویس دوغاب (6-نگهداری ماه) 20-25 سال طول می کشد.

چگونه می توانم یک شیر توپ پورت کامل را برای نشت آزمایش کنم?

یک API انجام دهید 598 تست صندلی: (1) فشار کار 1.1 × را روی ورودی اعمال کنید; (2) پریز را مسدود کرده و شیر را در آب غوطه ور کنید;

(3) حباب ها را بررسی کنید - هیچ حباب ISO را نشان نمی دهد 5208 انطباق کلاس VI. برای دریچه های بزرگ, برای اندازه گیری نشت از یک پیشخوان حباب استفاده کنید (<0.1 std cm³/s).