Pilnas angos rutulinis vožtuvas | Tikslus liejimas & Individualus gamintojas

1. Įvadas

Viso angos rutuliniame vožtuve yra rutulys, kurio angos skersmuo yra lygus vidiniam dujotiekio skersmeniui.

Tokia konstrukcija pašalina srauto apribojimą vožtuve, sumažinti slėgio kritimą, erozijos mažinimas, ir leisti naudoti dujotiekio paslaugą.

Dėl šių privalumų jie plačiai naudojami aliejuje & dujos, naftos chemija, vanduo, farmacinės ir didelio grynumo sistemos.

Kompromisai yra šiek tiek didesnio dydžio ir svorio, ir didesnės sąnaudos, palyginti su sumažinto angos vožtuvais, tačiau daugelyje pramoninių pritaikymų eksploatacinė nauda yra didesnė už papildomas išlaidas.

Šiame straipsnyje analizuojami pilno angos rutuliniai vožtuvai iš techninių, Gamyba, veiklos ir viešųjų pirkimų perspektyvas ir apima duomenimis pagrįstas atrankos ir specifikacijos gaires.

2. Kas yra viso angos rutulinis vožtuvas?

A pilnas prievadas (dar žinomas Visas gręžimas) rutulinis vožtuvas yra ketvirčio apsisukimo vožtuvas, kurio rutulinė anga (anga per rutulį) yra toks pat vardinis skersmuo kaip vamzdyno, kuriame jis sumontuotas.

Kitaip tariant, vožtuvas pristato jokio tyčinio apribojimo į vamzdžio srauto zoną, kai visiškai atidaryta.

Pagrindiniai techniniai punktai

• Gręžimo lygybė: Teisingai nurodytam pilno angos vožtuvui rutulinė anga ≈ vamzdžio vidinis skersmuo (ID).
  Tai prieštarauja a sumažintas prievadas (arba sumažinto skersmens) rutulinis vožtuvas, kurio anga yra mažesnė už dujotiekio ID.
• Hidraulinė pasekmė: Kadangi srauto plotas nesumažėja, turi pilno angos vožtuvą minimalus slėgio kritimas ir Cv labai arti tiesaus vamzdžio Cv to paties vardinio dydžio.
• Sinonimai: pilna anga = pilna anga; kartais gamintojai naudoja „pilną prievadą“, net kai anga yra šiek tiek mažesnė – visada patvirtinkite tikrąjį vidinį skersmenį arba Cv kreivę.

3. Dizainas & Viso angos rutulinio vožtuvo vidiniai komponentai

Įprasti pilno angos rutulinio vožtuvo komponentai:

• Kūnas / gaubtai: Vientisas, dviejų dalių, trijų dalių arba padalinto korpuso dizainas.
  Du- ir trijų dalių konstrukcija palengvina techninę priežiūrą ir vidinių dalių keitimą nenuimant vožtuvo iš linijos.
• Kamuolys (sferinis uždarymo elementas): Pilnos skylės sfera; tikslumu prigludęs prie sėdynės. Paviršiaus apdaila ir kietumas (Pvz., chromavimas, Stellite) naudojamas atsparumui dilimui.
• Sėdynės: Užsandarinkite rutulį; medžiagų yra nuo PTFE ir PEEK iki metalinių sėdynių konstrukcijų, skirtų aukštai temperatūrai arba abrazyviniam naudojimui.
• Kamienas: Perduoda paleidimo sukimo momentą; yra įpakavimas, apsaugantis nuo nutekėjimo.
• Antspaudai & pakavimas: O-žiedai, sustiprintas PTFE, grafito arba metalo sandarikliai, priklausomai nuo temperatūros/chemijos.
• Galinės jungtys: Flanšai (ANSI/ASME, Nuo), sandūrinis suvirinimas, kištukinis suvirinimas, sriegis (NPT, BSP), lizdas arba sanitarinis trikampis.
• Pavaros sąsaja: ISO 5211 montavimo padėklas tiesioginiam paleidimui (svirtis, greičių dėžė, pneumatinis, elektrinis, hidraulinis).

4. Medžiagos, Metalurgija, ir viso angos rutulinio vožtuvo apdaila

Medžiagos ir apdailos pasirinkimas lemia, ar viso angos rutulinis vožtuvas tarnaus dešimtmetį, ar jį reikės keisti kas kelis mėnesius.

Tipiškas vožtuvo korpusas & Konstrukcinės medžiagos

Kamuolinės medžiagos & paviršiaus apdaila

Rutulys yra pagrindinis sandarinimo ir srauto paviršius - jo metalurgija, kietumas ir apdaila lemia sandarinimo trukmę.

Įprastos rutulinės medžiagos:

• 316L nerūdijantis (poliruoti) — numatytasis daugumai cheminių medžiagų/naftos, sanitarinės programos. Paviršiaus apdaila Ra ≤ 0.4 µm tipiškas; Ra ≤ 0.2 µm didelio grynumo.
• Užgrūdintas / kieto paviršiaus nerūdijančio plieno (Stellite perdanga / chromo karbidas HVOF) - eroziniams / srutų tvarkymo paslaugos.
• Nikelio lydiniai (Monel, Hastelloy) — agresyvioms chlorido/rūgšties paslaugoms.
• Chromuotas anglinis plienas — naudojamas ten, kur reikalingas kietumas ir kontroliuojama korozija (ne maistui).
• PTFE padengtas / PTFE kapsuliuoti rutuliai — specialiems nepridegantiems poreikiams (atsargiai su temp).

Paviršiaus apdaila:

• Standartinė pramoninė apdaila poliruoti elektrotechniškai arba mechaniškai iki Ra 0,2–0,8 µm.
• Santechnikai/biotechnologijai, elektropoliravimas iki Ra ≤ 0.5 µm, pasyvavimas, norint pašalinti laisvą geležį.
• Abrazyviniame servise, rutuliniai paviršiai dažnai būna kietaveidis (Stellite) arba HVOF WC-Co dangos ilginti nusidėvėjimo trukmę.

Sėdynės medžiagos (kritiškiausias apdailos pasirinkimas)

Sėdynės funkcija: užtikrinti sandarų kontaktą su rutuliu, tuo pačiu atlaikant slėgį, temperatūra ir cheminis poveikis.

Minkštos sėdynės (bendras)

• Ptfe (politetrafluoretilenas) – chemija. atsparumas puikus, maža trintis. Temperatūros riba ≈ 200 ° C. (tęstinis); trumpos ekskursijos iki ~260 °C rizikingos.
• RPTFE / užpildytas PTFE (Stiklas, Anglies, užpildyta bronza) - geriau dėvėti & atsparumas šliaužimui; aptarnavimas iki ~240–260 °C.
• Žvilgtelėti - didelis mechaninis stiprumas ir šiluminė riba (~250–260 °C), tinka angliavandeniliams ir daugeliui cheminių medžiagų.
• UHMW-ARBA / Polietilenas - žema temp (kriogeninis) naudoti; maža trintis, bet prasta didelė T.

Aukštos temperatūros / metalinės sėdynės

• Stellite / kietos nerūdijančio metalo sėdynės (metalas į metalą) — perkaitintam garui arba >250–300 °C ir abrazyvinės srovės.
• Metalinė sėdynė + minkštas įdėklas - hibridas: metalinė sėdynė konstrukcijai, Minkštas PTFE įdėklas sandarinimui, kai šalta.

Grafito sandarikliai / anglines sėdynes

• Ekstremalioms temperatūroms (>350 ° C.) naudoti metalinės sėdynės su grafito sandarikliais arba grafito sėdynių krūva.
  Grafitas užtikrina aukštos temperatūros sandarinimą, tačiau yra akytas ir gali leisti nutekėti nedideliais kiekiais; dažnai naudojamas su antrinėmis metalinėmis sėdynėmis.

Kamienas, Pakavimas & Antriniai sandarikliai

Stiebo medžiaga

• Paprastai 316 / 17-4Ph / Duplex / lydinys priklausomai nuo korozijos ir stiprumo poreikių. Kotas turi būti atsparus dilimui ir turėti pakankamą šlyties jėgą, kad būtų galima sukti sukimo momentą.

Pakavimas & tiesioginis pakrovimas

• Ptfe / Grafitas / PTFE-grafito mišiniai stiebo pakavimui.
• Tiesiogiai apkrautas pakavimas (spyruoklinės poveržlės) išlaikyti sandarumą per šiluminius ciklus ir sumažinti nepastovus išmetamųjų teršalų kiekį.
• Dėl nepastovų išmetamųjų teršalų (dujos, LOJ) reikalingos ISO 15848 atitinkančios pakuotės (Pvz., PTFE/grafito kaminai su metalinėmis spyruoklėmis).

5. Tipai, Galiniai jungtys ir paleidimo parinktys

Profesionalas, inžinieriams skirtas galimų viso angos rutulinių vožtuvų variantų tyrimas, kaip jie jungiasi į vamzdynų sistemas, ir įjungimo pasirinkimus, į kuriuos turėtumėte atsižvelgti nurodydami pramonines paslaugas.

Vožtuvų tipai

(Naudokite šias kategorijas, kad atitiktumėte veiklos poreikius – techninę priežiūrą, spaudimas, dydis, pigumas, sukimo momentas ir saugumas.)

Galinio ryšio tipai (kaip vožtuvas susijungia su vamzdynu)

(Pasirinkite pagal slėgio klasę, priežiūros strategija, ir augalų standartai.)

Įjungimo parinktys

6. Pagrindinis gamybos procesas – pilno angos rutuliniai vožtuvai

Pirminis formavimas: liejimas/kalimas / baras-akcija

• Metodas pagal dizainą: aktoriai (smėlis/Investicijų liejimas) kompleksams, dideli kūnai; kaltiniai arba strypai skirti mažesnėms arba labai vientisoms dalims.
• Svarbūs liejinių valdikliai: kontroliuojamas lydymas (EAF/indukcija + LF/VD), keraminis filtravimas, argono dujos, kryptiniai vartai & Rizikai, šaltkrėtis storiems skyriams. Tikslas ištirpęs H₂ < 5 ppm.
• Tipinė liejimo temperatūra: 1,550–1 600 °C Cr-Mo lydiniams (prisitaikyti prie lydinio); apribokite perkaitimą, kad išvengtumėte rupių grūdų.

Tikrinimas: RT/UT ant slėginių dalių (100% Jei reikia), vizualiai karštoms ašaroms, šerdies gręžinių matmenų patikrinimas.

Grubus apdirbimas & stabilizavimas

• Grubus sukimas / frezavimas, kad pašalintumėte odą, stovo likučius ir leisti termiškai apdoroti.
• Išlaikykite atskaitos taško nuorodas koncentriškumui ir kiaurymės išlygiavimui. Naudokite CMM pirminį patikrinimą.
• Tipinė grubaus apdirbimo pašalpa: 1–4 mm, priklausomai nuo liejimo ir dangos nuolaidos.

Terminis apdorojimas (Jei reikia)

• Kiekvienai medžiagai taikykite kvalifikuotus ciklus: Pvz., normalizuoti / atkaitinti → gesinti / vėsinti oru → grūdinti legiruotą plieną. PWHT lydiniui (suvirintam korpusui arba legiruotam plienui) turi būti įrašyta.
• Užrašykite kiekvienos apkrovos krosnies diagramas (T vs laikas) ir pažymėkite dalis šilumos ID.

Apdirbimo apdaila – kritinė geometrija & Tolerancijos

• CNC užbaigia visas svarbiausias funkcijas: rutulinės sėdynės anga, rutulinė anga, stiebo angos, flanšo paviršiai, akis į akį.
• Tikslinės tolerancijos (tipiškas):

• • Skylės koncentriškumas: ≤ 0.05 mm į rutulinę ašį mažiems / vidutiniams vožtuvams; ≤ 0,1–0,2 mm labai dideliems.
  • Akis į akį: pagal ASME B16.10 paklaidą ±1–3 mm, priklausomai nuo dydžio/klasės.
  • Vožtuvo rutulio išleidimas / sferiškumas: ≤ 0,02–0,05 mm.
  • Paviršiaus apdaila (sušlapęs): bendras ≤ Ra 0.4 µm; sanitarinis ≤ Ra 0.25 µm; didelio grynumo ≤ Ra 0.2 µm.

• Kietoji danga / HVOF perdanga: užtepkite ir apdirbkite iki vardinio storio. Tipiškas perdangos storis: 0.3– 1,0 mm (žvaigždės) arba 100-300 µm HVOF dangoms. Patikrinkite, ar nėra sukibimo ir įtrūkimų.

Tikrinimas: CMM ataskaita, paviršiaus apdailos matavimai, kietumo kartografavimas, dangos storis & sukibimo testai.

Surinkimas & apdailos lapavimas

• Kamuoliukų / sėdynių uždengimas / perdengimas, kad būtų sukurtas kontaktinis raštas ir užtikrinamas sėdynės sandarumas. Išmatuokite sėdynės kontaktinę juostą ir užtikrinkite vienodumą.
• Sumontuokite sėdynės spyruokles, galinės sėdynės, antistatiniai kaiščiai, slėgio mažinimo / išmetimo jungiamosios detalės pagal poreikį. Iš anksto nustatytos tiesioginės apkrovos pakuotės, jei nurodyta.

Taikiniai: Nelaidus burbulams skysčių aptarnavimui ant naujų minkštų sėdynių (patikrinkite kiekvienos sėdynės bandymo specifikaciją).

Galutinis surinkimas & sukimo momento patikrinimas

• Surinkite visą vožtuvą, pritaikykite nurodytą sukimo momento išankstinę apkrovą riebokšliui, laikykitės kontroliuojamos tvirtinimo detalių priveržimo sekos (sukimo momento daugiklis arba hidraulinis sukimo momentas).
  Užregistruotos sukimo momento procedūros ir tvirtinimo detalių sukimo momento vertės.
• Sumontuokite pavaras (jei pasiūlos dalis) ir patikrinkite ISO 5211 įrengimas.

Testavimas

• Hidrostatinis apvalkalo bandymas: 1.5× maksimalus darbinis slėgis (arba pagal PO); dokumentų spaudimas, temp, trukmė ir pastebimas nuotėkis. 100% išbandyta.
• Sėdynės sandarumo testas: API 598 / ISO 5208 skaitinė riba (nurodykite skysčio/dujų slėgį ir leistiną ml/min arba burbuliukų klasę). 100% išbandyta.
• Funkcinis važiavimas dviračiu: minimumas 5 ciklai esant slėgiui arba kaip nurodyta; užregistruokite sukimo momentą atidarant / uždarant ir stebėkite sėdynės / sandariklio elgesį.
• Sukimo momento kreivė & CV (paimtas mėginys arba 100% pagal kritiškumą): išmatuokite lūžio ir eigos sukimo momentą esant ΔP=0 ir vardinį ΔP; tiekėjas tiekia sukimo momento ir slėgio kreivę. Cv turi būti pateiktos su bandymo sąlygomis.
• Neformalios emisijos (Jei reikia): ISO 15848 stiebo sandarinimo bandymai / įjungimo paketas.
• NDE įrašai: RT/UT/MPI/LPI, kaip reikalaujama liejiniams/virinimo siūlėms.

7. Standartai, Testavimas, ir sertifikatai

Pagrindiniai standartai ir testai, kuriuos reikia nurodyti:

• Dizainas & Gamyba: ASME B16.34, API 6D (vamzdynų vožtuvai), Į 12516
• Akis į akį / pabaigos jungtys: ASME B16.10, B16.5 (flanšai)
• Flanšo gręžimas: ASME B16.5 / EN1092
• Slėgio bandymas: API 598, ISO 5208 (korpuso ir sėdynės bandymai)
• Ugnies bandymas: API 607, ISO 10497
• Medžiagos atsekamumas: Į 10204/3.1 sertifikatas (arba 3.2) – cheminių ir mechaninių bandymų ataskaitos
• Neformalios emisijos: ISO 15848-1/2 stiebo sandarikliams
• Nde: Radiografija / ultragarsas ant kritinių liejinių / suvirinimo siūlių; PMI medžiagos patikrinimui
• Paviršiaus apdaila / sanitarinės: 3A, Ehedg, Ra ≤ 0.8 µm maistui / vaistams

8. Įprasti gedimų režimai, Trikčių šalinimas, ir švelninimas

9. Pagrindinis viso angos rutulinio vožtuvo pritaikymas

• Aliejus & Dujos (Vamzdynai / eksporto linijos): sujungiami užpakalinio suvirinimo vožtuvai, svirtis dideliems dydžiams, kieto paviršiaus apdaila smėliui / kietoms medžiagoms.
• Naftos chemija / Rafinavimas: High-T proceso linijos ir valymo kilpos – lydinio korpusai ir metalinės sėdynės; PWHT, kur reikia.
• Energijos generavimas: pašarinis vanduo, antraštės ir pagalbinės magistralinės linijos – naudokite lydinio korpusus ir metalines sėdynes perkaitintam garui.
• Cheminis apdorojimas: daugiafaziai ir koroziniai srautai – pasirinkite korozijai atsparius lydinius (316L, Hastelloy, Duplex) ir atitinkamas sėdynes (PTFE/PEEK arba metalas).
• Vanduo & Komunalinės paslaugos: siurblinės ir dozavimo takai – kaliojo ketaus arba nerūdijančio plieno, flanšiniais arba antgaliais.
• Srutas / Kasyba: abrazyviniam aptarnavimui naudojami kieto paviršiaus rutuliukai ir keičiami metaliniai/keraminiai sėdynių žiedai.
• Sanitarinė / Pharma: trikampis, elektropoliruotas 316L, 3-dalių dizainas CIP ir lengva priežiūra.
• Kriogenika / SGD: žemos temperatūros medžiagos ir speciali sėdynė / pakuotė (PCTFE/UHMW-OR); pailginti stiebai.

10. Palyginimas su konkuruojančiais vožtuvų tipais

11. Ateities naujovės: Išmanūs ir tvarūs pilno angos vožtuvai

Viso angos rutulinių vožtuvų raidą lemia dvi tendencijos: pramoninis daiktų internetas (IIoT) integracija ir tvarumas – abiem siekiama pagerinti efektyvumą ir sumažinti poveikį aplinkai.

Išmaniųjų vožtuvų technologija

• Įterptieji jutikliai: Pilno angos vožtuvai su slėgiu, temperatūra, ir srauto jutikliai (Pvz., Rusco Smart rutulinis vožtuvas) perduoti duomenis realiuoju laiku į centrinį valdiklį.
  Tai leidžia nuspėti techninę priežiūrą – įspėti operatorius apie sėdynės susidėvėjimą arba užsikimšimą prieš pablogėjus veikimui.
  Vandens gerinimo įrenginyje, išmanieji pilno angos vožtuvai sumažino neplanuotas prastovos laiką 40%.
• Skaitmeniniai dvyniai: Virtualios pilno angos vožtuvų kopijos (Pvz., ABB Ability™ platforma) imituoti našumą įvairiomis sąlygomis (Srauto greitis, spaudimas).
  „ExxonMobil“ naudoja skaitmeninius dvynius, kad optimizuotų viso angos vožtuvo veikimą naftotiekiuose, sumažinti energijos suvartojimą 12%.
• Elektrinis paleidimas 2.0: Naujos kartos elektrinės pavaros (Pvz., Emersonas Bettis™) siūlo 0,1° padėties tikslumą ir energijos vartojimo efektyvumą 50% didesnis nei pneumatinių sistemų.
  Suporuotas su V formos išpjovomis pilno angos vožtuvais, jie leidžia tiksliai reguliuoti didelio srauto procesus.

Tvarus dizainas

• Perdirbamos medžiagos: Pilno angos vožtuvai pagaminti iš 30% perdirbtas nerūdijantis plienas (Pvz., Kitz korporacija) sumažinti anglies pėdsaką 15% vs. grynas plienas, susitikimas su ES CSRD (Įmonių tvarumo ataskaitų teikimo direktyva) reikalavimus.
• Mažo nuotėkio sandarikliai: Naujos PTFE-silikono kompozitinės sėdynės sumažina nuotėkį iki <0.0001 std cm³/s (viršija ISO 5208 VI klasė), sumažinti toksiškų skysčių poveikį aplinkai.
• Modulinė konstrukcija: 3D-spausdintos pilno angos vožtuvo šerdys (Pvz., naudojant SLM technologiją) įgalinti pasirinktinius angų dydžius nišinėms reikmėms, sumažinti medžiagų atliekas 30% vs. tradicinis apdirbimas.

12. Išvada

Pilnas uosto kamuolys vožtuvai yra daugiau nei tik srauto valdymo įrenginiai; jie yra efektyvumo didinimo priemonės, mažinančios energijos sąnaudas, sumažinti prastovos laiką, ir užtikrinti patikimą veikimą svarbiuose pramonės procesuose.

Jų unikali visos angos konstrukcija pašalina srauto apribojimus, o pažangios medžiagos ir konstrukcijos variantai pritaiko juos korozinėms, aukšta temperatūra, ir aukšto slėgio aplinkoje.

Kadangi pramonės šakos reikalauja didesnio tvarumo ir pažangesnių operacijų, pilno angos rutuliniai vožtuvai bus toliau tobulinami, integruojant daiktų interneto jutiklius, perdirbamos medžiagos, ir tikslus įjungimas.

Inžinieriams, pirkimų komandos, ir gamyklos operatoriai, Norint optimizuoti veikimą, būtina suprasti visų angos rutulinių vožtuvų techninius niuansus – nuo ​​medžiagų pasirinkimo iki priežiūros., sumažinti išlaidas, ir siekti aplinkosaugos tikslų.

DUK

Kada turėčiau pasirinkti pilno angos rutulinį vožtuvą, o ne sumažintą vožtuvą?

Pasirinkite visą prievadą, jei: (1) srautas didelis (>100 GPM) ir slėgio kritimas turi būti sumažintas iki minimumo; (2) terpėje yra kietųjų medžiagų (srutos, nuotekų) arba yra didelio klampumo (žalios naftos, sirupai);

(3) reikalingas dujotiekio išlyginimas/valymas. Sumažintas prievadas yra geresnis esant mažam srautui, ekonomiškai jautrios programos.

Kokia medžiaga geriausiai tinka pilno angos rutuliniam vožtuvui jūros vandenyje?

Duplex 2205 arba super dvipusis 2507.

Šie lydiniai turi PREN (Atsparumo atsparumo ekvivalentinis skaičius) 32–45, atsparus chlorido korozijai (>200 ppm Cl⁻) geriau nei 316L (Mediena 24–26). A 2205 pilnas angos vožtuvas jūros vandenyje tarnauja 15–20 metų, palyginti su. 5–7 metai už 316L.

Ar droseliui galima naudoti pilno angos rutulinius vožtuvus?

Standartiniai pilno angos vožtuvai yra prasti droseliui (jie sukelia kavitaciją dalinėse angose).

Didelio srauto procesams reguliuoti, naudokite V formos išpjovas pilno angos vožtuvus (15°–90° V formos pjūvis), kurie pasiekia srauto sumažinimo koeficientus iki 50:1 ir sumažinti kavitaciją.

Koks yra tipiškas viso angos rutulinio vožtuvo tarnavimo laikas?

10– 25 metai, priklausomai nuo medžiagos ir priežiūros.

Pavyzdžiui: (1) 316L pilnas uostas chemijos tarnyboje (kasmetinė priežiūra) trunka 15-20 metų;

(2) 2205 dvipusis su volframo danga srutų tarnyboje (6-mėnesio priežiūra) trunka 20-25 metus.

Kaip patikrinti pilno angos rutulinio vožtuvo nuotėkį?

Atlikite API 598 sėdynės testas: (1) Padėkite 1,1 × darbinį slėgį įleidimo angai; (2) Užblokuokite išleidimo angą ir panardinkite vožtuvą į vandenį;

(3) Patikrinkite, ar nėra burbuliukų – burbuliukai nerodo ISO 5208 VI klasės atitiktis. Dideliems vožtuvams, naudokite burbulų skaitiklį nuotėkiui išmatuoti (<0.1 std cm³/s).