Valvola della valvola globale vs gate - confronto completo

1. Introduzione

Valvola della valvola globale vs gate è uno dei confronti più comuni nel controllo dei fluidi industriali, Poiché entrambi i tipi di valvole sono ampiamente applicati in condotte per l'isolamento e la regolamentazione.

Mentre condividono lo stesso ampio scopo, controllando il flusso di liquidi, gas, o vapore: le loro geometrie interne, Metodi di sigillatura, e le caratteristiche operative differiscono in modo significativo.

La selezione tra i due richiede un'attenta valutazione di fattori come l'efficienza del flusso, prestazioni di sigillatura, velocità di attuazione, Costo del ciclo di vita, e requisiti specifici del settore.

Una scelta scadente può aumentare i costi operativi, ridurre l'affidabilità, e compromettere la sicurezza.

2. Cos'è una valvola globale?

UN Valvola globale è un tipo di valvola di movimento lineare progettata principalmente per Regolazione e flusso di limitazione.

Il suo nome deriva dalla forma del corpo sferico nei primi design, Anche se le valvole globali moderne possono anche usare dritto, angolo, o configurazioni Y-pattern.

A differenza delle valvole di gate, che sono destinati a chiusura completa, Le valvole del globo eccellono nel fornire controllato, Flusso variabile con movimento di ictus relativamente corto.

Le valvole globali sono comunemente usate in Sistemi di vapore, lavorazione chimica, generazione di energia, e trattamento dell'acqua—Ne ovunque è necessario un controllo preciso della pressione o del flusso.

Principio di funzionamento

Il funzionamento di una valvola globale si basa su movimento verticale di un disco (tappo) contro un posto stazionario.

• Il disco della valvola è collegato a uno stelo che si muove linearmente quando viene ruotata la mano o l'attuatore.
• Quando il disco viene abbassato, Preme contro il sedile, Flusso di blocco.
• Man mano che il disco viene sollevato, Il flusso passa attraverso lo spazio tra il disco e il sedile, che crea un tortuoso percorso a forma di S.
• Il grado di apertura è direttamente correlato alla quantità di flusso, Dare valvole a globo una buona precisione di limitazione.

Questa geometria introduce più in alto Resistenza al flusso (caduta di pressione) Rispetto alle valvole del gate ma fornisce Precisione di controllo superiore.

Caratteristiche principali

• Precisione del controllo del flusso: Le valvole globali forniscono una regolazione precisa, con coefficienti di flusso (Cv) che consentono regolazioni incrementali.
  Per esempio, Una valvola globale da 6 pollici può raggiungere l'accuratezza del controllo entro ± 5%.
• Opzioni di sigillatura: Disponibile con sedili da metallo a metallo per un servizio ad alta temperatura (fino a 650 °C) O Disegni a base soft (PTFE, elastomeri) Per chiusura a fuoco con le bolle in sistemi a bassa pressione.
• Configurazioni versatili: Pattern dritto (standard), pattern ad angolo (90° turni di flusso, riduce i raccordi), e Y-pattern (caduta di pressione più bassa).
• Gamma di dimensioni & Valutazioni: Tipicamente prodotto da ½ pollice a 24 pollici, con classi di pressione da Classe ANSI 150 fino alla classe 2500.
• Manutenzione: Il disco e il sedile sono relativamente facili da accedere alla sostituzione, che rende le valvole globali popolari nelle centrali elettriche dove l'erosione del sedile è comune.

3. Cos'è una valvola di gate?

UN valvola del gate è una valvola di isolamento a movimento lineare progettata per fornire Controllo on/off del flusso di fluidi.

A differenza delle valvole globali, che sono ottimizzati per la limitazione, Le valvole del gate sono destinate ad essere completamente aperto o completamente chiuso.

La loro caratteristica di definizione è un cancello piatto o a forma di cuneo (disco) che si muove perpendicolarmente nel percorso del flusso per fermare il fluido.

Le valvole di gate sono ampiamente utilizzate in olio & Pipeline di gas, Distribuzione dell'acqua municipale, centrali elettriche, e industrie di processo generale dove sono richiesti flusso completo del foro e caduta di pressione minima.

Principio di funzionamento

La valvola del gate funziona aumentando o abbassando a cuneo o disco parallelo tra due anelli di sedile:

• Quando la ruota della mano o l'attuatore è girata, Lo stelo sposta il cancello verso l'alto, ritirandolo completamente dal percorso del flusso.
  In posizione completamente aperta, Il foro è senza ostacoli, consentire il flusso con resistenza trascurabile.
• Quando chiuso, Il cancello viene premuto nel sedile, Bloccare il passaggio e garantire l'isolamento.
• Le valvole di gate sono Non consigliato per la limitazione, Mentre l'apertura parziale espone il cancello e il sedile al fluido ad alta velocità, causando vibrazioni, erosione, e danno da sigillatura.

Ci sono due progetti di dischi principali:

• Disco parallelo valvole a saracinesca (cancello piatto tra sedili paralleli).
• Valvole a cuneo (cuneo solido o flessibile che fornisce una migliore tenuta del sedile e tolleranza al disallineamento).

Caratteristiche principali

• Resistenza al flusso minima: In posizione completamente aperta, Il foro dritto-through produce una caduta di pressione vicino a zero (Il coefficiente di flusso CV è significativamente più alto rispetto alle valvole del globo della stessa dimensione).
• Servizio bidirezionale: Le valvole di gate possono generalmente sigillare la pressione da entrambe le direzioni, rendendoli adatti all'isolamento in layout di tubazioni complesse.
• Gamma di dimensioni & Valutazioni: Comunemente disponibile da 2 pollici fino a 60 pollici o più, con valutazioni di pressione da Classe ANSI 150 alla classe 2500, rendendoli una scelta preferita per condutture di grandi diametro.
• Operazione lenta: Le valvole di gate richiedono più giri dello stelo per aprire o chiudere completamente, rendendoli meno adatti laddove è richiesto un funzionamento rapido.
• Prestazioni di sigillatura: Tipicamente progettato per incontrarsi API 598 criteri di perdita, ma di solito non disponibile in lezioni di chiusura stretta (Classe VI T-attifondi come il globo o le valvole a sfera con sedili morbidi).
• Considerazioni di manutenzione: La sostituzione del sedile e del cuneo può essere complessa a causa delle grandi dimensioni del corpo, e l'erosione o la sfacciamento può verificarsi se usato in modo improprio per la limitazione.

4. Progetto & Geometria interna della valvola del globo vs valvola di gate

La distinzione più fondamentale tra valvole globali E valvole a saracinesca bugie nel loro Percorso del flusso interno e progettazione del disco, che influenza direttamente la caduta di pressione, sigillatura, e opportunità operativa.

Design della valvola globale & Geometria

• Percorso di flusso: In una valvola globale, Il fluido deve cambiare direzione, prima verso il basso attraverso il sedile e poi tornare verso l'alto - recepando in un percorso di flusso più tortuoso.
• Forma del disco/plug: L'elemento di chiusura è in genere un tappo, disco, o cono che preme contro un anello di sedile perpendicolare al flusso.
• Orientamento del sedile: I posti sono organizzati orizzontalmente, Fare valvole a globo adatte per la limitazione e il funzionamento frequente.
• Movimento dello stelo: Lo stelo si muove linearmente, con viaggi relativamente brevi rispetto alle valvole del gate (Circa il 25-30% delle dimensioni del foro).
• Implicazioni strutturali: La camera di flusso compatta crea una maggiore perdita di pressione ma consente un controllo più preciso del flusso.

Design della valvola del gate & Geometria

• Percorso di flusso: Il passaggio di flusso in una valvola di gate è direttamente. Quando è completamente aperto, Il cancello è interamente fuori dal flusso, Offrendo una caduta di pressione quasi zero.
• Disco/Famio a cuneo: L'elemento di chiusura è un cuneo o cancello della lastra che abbassa tra due sedili verticali.
• Orientamento del sedile: I sedili sono verticale e parallelo al percorso del flusso.
• Movimento dello stelo: Il viaggio dello stelo è grande: a pari al foro completo della valvola (100% di dimensioni del foro)—Porta più lenta ma garantendo il flusso completo.
• Implicazioni strutturali: Richiede un giogo alto e un cofano a causa del lungo viaggio dello stelo; La compattezza viene sacrificata per una bassa resistenza al flusso.

5. Caratteristiche del flusso & Prestazioni idrauliche

IL Dinamica del flusso di una valvola determinare come può effettivamente regolare, farfalla, o isolare i fluidi di processo.

La geometria interna delle valvole del globo e del gate crea comportamenti idraulici distinti.

Caratteristiche del flusso della valvola globale

• Lineare / Controllo del flusso percentuale uguale: Le valvole globali forniscono una relazione quasi lineare o uguale per cima tra viaggio dello stelo e portata, rendendoli adatti per servizio modulante e limitato.
• Caduta di pressione: A causa del brusco cambiamento nella direzione del flusso attraverso il sedile, Le valvole globali generano perdite di pressione relativamente elevate.

• • Una classe da 6 pollici 300 La valvola globale può esibire a caduta di pressione di 2,5–3,5 psi a 100 GPM, Rispetto a meno di 1 psi per una valvola di gate della stessa dimensione.

• Cv (Coefficiente di flusso): CV inferiore per dimensione della valvola (≈30–60% di una valvola di gate) - limitare il flusso massimo ma migliorare la precisione in condizioni aperte parziali.

Caratteristiche del flusso della valvola di gate

• Comportamento on -off: Le valvole di gate sono progettate per l'isolamento piuttosto che per la limitazione. Il cancello a cuneo fornisce un flusso quasi senza ostacoli quando completamente aperto.
• Caduta di pressione minima: Con un foro diretto, La resistenza idraulica è quasi equivalente a un pezzo di tubo delle stesse dimensioni.

• • Per esempio, Una valvola di gate da 6 pollici completamente aperta ha in genere un caduta di pressione <0.5 psi a 100 GPM.

• Scarsa idoneità alla limitazione: Operando una valvola di gate parzialmente aperta alla turbolenza, cavitazione, e erosione del sedile/cancello.
• Valori CV: Valori CV molto alti (≈90–100% della dimensione del tubo nominale) Rendi valvole di gate ideali per i sistemi che richiedono una limitazione di flusso minima.

6. Prestazioni di sigillatura & Classi di perdita

La capacità di una valvola di mantenere un sigillo stretto è fondamentale per la sicurezza dei processi, Qualità del prodotto, ed efficienza.

Valvola globale vs valvola di gate Ottenere la sigillatura in diversi modi, che influisce sulle prestazioni di perdite e l'idoneità per servizi specifici.

Sigillatura della valvola globale

• Contatto sedi-a-disco:
  Le valvole globali usano un file disco premuto contro un anello di sedile. Perché l'area di contatto è piccola e la forza di tenuta è concentrata, Le valvole globali possono raggiungere Shutoff di alta qualità.
• Classi di perdita:

• • Capace di incontrarsi ANSI/FCI 70-2 Classe IV o V (arresto industriale stretto).
  • Con inserti a base soft o elastomer, Alcune valvole a globo possono ottenere Classe VI (Shutoff a tenuta di bolla).

• Sigillatura bidirezionale:
  La maggior parte dei design sono unidirezionali (ottimizzato per pressione sul lato a valle), Ma alcuni design con disposizioni a doppio posto supportano la tenuta bidirezionale.
• Limitazione & Indossare:
  Poiché le valvole globali sono spesso utilizzate in Servizio di limitazione, L'usura del sedile nel tempo può portare ad un aumento delle perdite.
  I materiali che si rivolgono a terra come i rivestimenti in carburo di stellite o tungsteno vengono spesso applicati per migliorare la longevità.

Sigillatura della valvola del gate

• Contatto con cancello a cuneo:
  La tenuta si verifica tra il cancello (cuneo/disco) E il sedile squilla. Spegnoso chiusura si basa sull'allineamento a cuneo corretto e nella forza dei posti a sedere.
• Classi di perdita:

• • In genere raggiungi Classe III o IV Shutoff in versioni sedute in metallo.
  • Le valvole a cuneo a cuneo sedute o resilienti possono raggiungere Classe V o VI, Ma questi sono meno comuni nei servizi ad alta pressione.

• Capacità bidirezionale:
  La maggior parte delle valvole di gate sono naturalmente bidirezionale, in grado di sigillare contro il flusso in entrambe le direzioni.
• Limitazioni:
  In posizioni parzialmente aperte, Il flusso influisce direttamente sulle superfici di tenuta, portando all'erosione e perdita di sedile col tempo. Per questo motivo, Le valvole del gate non sono idonee per il servizio di limitazione.

Implicazioni dell'applicazione

• Valvole a globo sono preferiti dove Performance di perdita e modulazione del flusso sono essenziali, come l'isolamento del vapore, Controllo della condensa, e sistemi di alimentazione chimica.
• Valvole a saracinesca sono favoriti in servizio di isolamento on -off, in particolare nelle condutture, Distribuzione dell'acqua, e olio & trasmissione di gas, Dove Shutoff bidirezionale con minima perdita è sufficiente.

7. Velocità operativa, Attuazione & Automazione

8. Capacità di pressione -temperatura & Considerazioni sui materiali

La selezione della valvola deve tenere conto pressione operativa, temperatura, e compatibilità materiale, Poiché questi fattori influenzano direttamente la sicurezza, durabilità, e vita di servizio.

Le valvole a globo e gate differiscono nelle tolleranze di progettazione e nel comportamento del materiale sotto gli estremi p -t.

Pressione & Valutazioni della temperatura

Considerazioni sui materiali

• Valvola globale:

• • La selezione del materiale dipende da corrosione, erosione, e resistenza all'usura, in particolare per il flusso di limitazione o ad alta velocità.
  • Leghe comuni: Acciaio al carbonio, acciaio inossidabile (304/316/316l), duplex, leghe di nichel (Hastelloy, Monel) per sostanze chimiche aggressive.
  • Sigilli & Sedili: Sedili da metallo a metallo o morbido (PTFE, grafite, elastomeri) per gestire ampie gamme P - T.

• Valvola del gate:

• • Progettato principalmente per full-bore, Flusso a bassa resistenza.
  • Materiali: Acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, bronzo, acciai in lega.
  • Sedili: Sedili metallici dominano l'alta pressione, Servizi ad alta temperatura; sedili morbidi utilizzati per bassa pressione, Spegno stretto.

9. Durabilità & Manutenzione

• Valvole globali: L'usura si verifica all'interfaccia di sedile/disco a causa della limitazione, e abbigliamento da imballaggio sullo stelo. Più facile da mantenere il rivestimento senza rimuovere il corpo della valvola.
• Valvole di gate: Vulnerabile al berretto dai solidi, Erosione del sedile quando si limita a limitare, e corrosione dello stelo. La manutenzione può richiedere lo smontaggio del cofano e talvolta la rimozione del corpo.

Durata di servizio

• Valvola globale: 10–20 anni in servizio moderato, più breve in applicazioni erosive/limitate senza manutenzione.
• Valvola del gate: 15–25 anni per il servizio di isolamento, Ma la vita di servizio si riduce drasticamente in condizioni di apertura parziale o fluido ad alta velocità.

10. Applicazioni tipiche del settore della valvola globale vs valvola di gate

La selezione tra le valvole a globo e gate dipende Requisiti di controllo del flusso, pressione, temperatura, e frequenza operativa.

Applicazioni della valvola globale

Le valvole globali eccellono Regolazione del flusso, limitazione, e funzionamento frequente.

Il loro design consente un controllo preciso del flusso di fluido e della caduta di pressione, renderli adatti ai sistemi in cui è richiesta la modulazione.

Applicazioni chiave:

• Sistemi di controllo del vapore: Regolazione precisa del flusso e della pressione nei sistemi di acqua di alimentazione e riscaldamento della caldaia.
• Piante chimiche e petrolchimiche: Dosaggio accurato, fluidi corrosivi o ad alta temperatura.
• HVAC e il riscaldamento del distretto: Valvole modulanti per il controllo della temperatura e della pressione in grandi reti di tubazioni.
• Piante per il trattamento delle acque: Controllo del flusso per la filtrazione, Iniezione chimica, e applicazioni di dosaggio.
• Energia e centrali elettriche: Regolazione dell'acqua di alimentazione, Flusso di acqua di raffreddamento, e sistemi di bypass della turbina.

Applicazioni della valvola del gate

Le valvole di gate sono utilizzate principalmente per isolamento on/off Con una caduta di pressione minima quando completamente aperta.

Sono adatti per condutture e applicazioni di grande diametro in cui non è necessaria la modulazione del flusso.

Applicazioni chiave:

• Olio & Pipeline di gas: Isolamento principale, stazioni di pompaggio, e trasporto grezzo.
• Distribuzione dell'acqua & Acque reflue: Valvole di isolamento delle piante di grande diametro e vegetazione di trattamento.
• Generazione di energia: Isolamento dell'acqua di raffreddamento, testate a vapore, e linee di carburante.
• Linee di processo industriali: Isolamento non throttling di sostanze chimiche, aria compressa, o condotte del gas.
• Marino & Costruzione navale: Sistemi di isolamento dell'acqua e del carburante.

11. Tabella di riepilogo comparativo - valvola della valvola del globo vs gate

12. Conclusione

Entrambi valvole globali contro valvole a saracinesca sono indispensabili nei sistemi di tubazioni industriali, Ma i loro ruoli differiscono in modo significativo.

Le valvole globali sono la soluzione di riferimento per una regolazione accurata del flusso e un arresto affidabile in alta pressione, alta temperatura, e ambienti critici di processo.

Valvole di gate, al contrario, sono più economici ed efficienti dal punto di vista energetico per i compiti di isolamento dei grandi diametro in cui il calo di pressione minima è essenziale.

La scelta corretta dipende dal fatto che l'applicazione Controllare la precisione O Efficienza del flusso.

Ingegneri e progettisti di impianti devono pesare i costi del ciclo di vita, esigenze di processo, e condizioni operative per garantire prestazioni e affidabilità ottimali.

 

Domande frequenti

Può essere utilizzata una valvola di gate per la limitazione?

NO: valvole di gate parzialmente aperte creano turbolenza e cavitazione, Ridurre la vita di servizio da 70% e causando l'instabilità del flusso (± 20-30% deviazione).

Una raffineria con valvole di gate per la limitazione ha sperimentato 3 volte più guasti del sedile rispetto alle piante che utilizzano valvole globali.

Qual è la temperatura massima per una valvola globale con sede morbida?

Soft-Seat (PTFE) Le valvole globali sono limitate a ≤260 ° C. Per temperature più elevate (260–650°C), Utilizzare valvole a globo sedute in metallo con stellite 6 ordinare.

Sopra 650 ° C., sono preferite le valvole di gate in metallo (PTFE degrada, e la caduta di pressione delle valvole globali diventa inefficiente).

Quale valvola è più conveniente per un oleodotto?

Valvole di gate: il loro TCO a 10 anni ($29,000 per 12 pollici) È 28% Le valvole inferiori alle globi ($40,000).

Salvataggio di caduta a bassa pressione delle valvole di gate $120,000 annualmente nei costi energetici della pompa, compensando i costi di tempo di inattività più elevati.

Sono valvole di gate adatte a fluidi corrosivi come l'acqua di mare?

Sì, usa duplex 2205 o valvole a gate da 316 litri con guarnizioni da metallo a metallo.

Una piattaforma marina che utilizza duplex 2205 Le valvole di gate hanno ottenuto una durata di servizio a 10 anni nell'acqua di mare, senza corrosione (tasso di corrosione <0.001 mm/anno). Evita le valvole di gate a base morbida (I sigilli si degradano in acqua salata).