Globe Valve vs Gate Valve — visaptverošs salīdzinājums

1. Ievads

Globe Valve vs Gate Valve ir viens no visizplatītākajiem salīdzinājumiem rūpniecisko šķidrumu kontrolē, jo abus vārstu tipus plaši izmanto cauruļvados izolācijai un regulēšanai.

Lai gan tiem ir viens un tas pats plašais mērķis - kontrolēt šķidrumu plūsmu, gāzes, vai tvaiks — to iekšējās ģeometrijas, blīvēšanas metodes, un darbības raksturlielumi būtiski atšķiras.

Izvēloties vienu no diviem, ir rūpīgi jāizvērtē tādi faktori kā plūsmas efektivitāte, blīvējuma veiktspēja, iedarbināšanas ātrums, dzīves cikla izmaksas, un nozarei specifiskas prasības.

Slikta izvēle var palielināt ekspluatācijas izmaksas, samazināt uzticamību, un apdraudēt drošību.

2. Kas ir globusa vārsts?

Izšķirt globusa vārsts ir lineārās kustības vārsta veids, kas paredzēts galvenokārt plūsmas regulēšana un droselēšana.

Tās nosaukums cēlies no sfēriskās ķermeņa formas agrīnajos dizainos, lai gan mūsdienu globusa vārsti var izmantot arī taisnus, leņķis, vai Y raksta konfigurācijas.

Atšķirībā no aizbīdņiem, kas ir paredzēti pilnīgai izslēgšanai, globusa vārsti ir izcili kontrolēti, mainīga plūsma ar salīdzinoši īsu gājiena kustību.

Globe vārsti parasti tiek izmantoti tvaika sistēmas, ķīmiskā apstrāde, enerģijas ražošana, un ūdens apstrāde— visur, kur nepieciešama precīza spiediena vai plūsmas kontrole.

Darba princips

Globusa vārsta darbība ir balstīta uz diska vertikālā kustība (spraudnis) pret nekustīgu sēdekli.

• Vārsta disks ir savienots ar kātu, kas kustas lineāri, kad tiek pagriezts rokrats vai izpildmehānisms.
• Kad disks ir nolaists, tas piespiežas pret sēdekli, bloķējot plūsmu.
• Kamēr disks tiek pacelts, plūsma iet caur telpu starp disku un sēdekli, kas veido līkumotu S veida ceļu.
• Atvēršanas pakāpe tieši korelē ar plūsmas apjomu, nodrošinot globusa vārstiem labu droseles precizitāti.

Šī ģeometrija ievieš augstāku plūsmas pretestība (spiediena kritums) salīdzinot ar aizbīdņiem, bet nodrošina izcila vadības precizitāte.

Galvenās funkcijas

• Plūsmas kontroles precizitāte: Globe vārsti nodrošina precīzu regulēšanu, ar plūsmas koeficientiem (Cv) kas ļauj veikt pakāpeniskas korekcijas.
  Piemēram, 6 collu globusa vārsts var sasniegt vadības precizitāti ±5% robežās.
• Blīvēšanas iespējas: Pieejams ar metāls-metāls sēdekļi augstas temperatūras apkalpošanai (līdz 650 ° C) vai mīksto sēdekļu dizaini (Ptfe, elastomēri) burbulīšu necaurlaidīgai slēgšanai zema spiediena sistēmās.
• Daudzpusīgas konfigurācijas: Taisns raksts (standarta), leņķa raksts (90° plūsmas pagrieziens, samazina armatūras), un Y-raksts (zemāks spiediena kritums).
• Izmēru diapazons & Vērtējumi: Parasti ražots no ½ collu līdz 24 collas, ar spiediena klasēm no ANSI klase 150 līdz klasei 2500.
• Apkope: Diskam un sēdeklim ir salīdzinoši viegli piekļūt, lai tos nomainītu, kas padara globusa vārstus populārus spēkstacijās, kur bieži notiek sēdekļu erozija.

3. Kas ir vārtu vārsts?

Izšķirt vārtu vārsts ir lineāras kustības izolācijas vārsts, kas paredzēts, lai nodrošinātu šķidruma plūsmas ieslēgšana/izslēgšana.

Atšķirībā no globusa vārstiem, kas ir optimizēti droselei, aizvaru vārsti ir paredzēti pilnībā atvērts vai pilnībā aizvērts.

To noteicošā iezīme ir plakani vai ķīļveida vārti (disks) kas pārvietojas perpendikulāri plūsmas ceļā, lai apturētu šķidrumu.

Aizvaru vārsti tiek plaši izmantoti eļļas & gāzes vadi, pašvaldības ūdens sadale, spēkstacijas, un vispārējās pārstrādes nozares kur nepieciešama pilna urbuma plūsma un minimāls spiediena kritums.

Darba princips

Vārsts darbojas, paceļot vai nolaižot a ķīlis vai paralēlais disks starp diviem sēdekļa gredzeniem:

• Kad tiek pagriezts rokrats vai izpildmehānisms, kāts kustina vārtus uz augšu, pilnībā izvelkot to no plūsmas ceļa.
  Pilnībā atvērtā stāvoklī, urbums ir netraucēts, ļaujot plūsmu ar nenozīmīgu pretestību.
• Kad aizvērta, vārti ir iespiesti sēdeklī, bloķējot eju un nodrošinot izolāciju.
• Vārtu vārsti ir nav ieteicams droselei, jo daļēja atvēršana pakļauj vārtus un sēdekli liela ātruma šķidruma iedarbībai, izraisot vibrāciju, erozija, un blīvējuma bojājumi.

Ir divi galvenie disku modeļi:

• Paralēlais disks vārtu vārti (plakani vārti starp paralēliem sēdekļiem).
• Ķīļveida aizbīdņu vārsti (ciets vai elastīgs ķīlis, kas nodrošina labāku sēdekļa necaurlaidību un novirzes pielaidi).

Galvenās funkcijas

• Minimālā plūsmas pretestība: Pilnībā atvērtā stāvoklī, taisnais urbums rada spiediena kritumu tuvu nullei (plūsmas koeficients Cv ir ievērojami augstāks nekā tāda paša izmēra globusa vārstiem).
• Divvirzienu pakalpojums: Aizvaru vārsti parasti var noslēgt pret spiedienu no jebkura virziena, padarot tos piemērotus izolācijai sarežģītos cauruļvadu izkārtojumos.
• Izmēru diapazons & Vērtējumi: Parasti pieejams no 2 collas līdz 60 collas vai vairāk, ar spiediena reitingiem no ANSI klase 150 uz klasi 2500, padarot tos par vēlamo izvēli liela diametra cauruļvadi.
• Lēna darbība: Vārtu vārstiem ir nepieciešami vairāki kāta pagriezieni, lai pilnībā atvērtu vai aizvērtu, padarot tos mazāk piemērotus vietās, kur nepieciešama ātra darbība.
• Blīvēšanas veiktspēja: Parasti paredzēts satikties API 598 noplūdes kritēriji, bet parasti nav pieejams stingrās slēgšanas klasēs (VI klases burbuļu necaurlaidīgi, piemēram, lodveida vai lodveida vārsti ar mīkstiem sēdekļiem).
• Apkopes apsvērumi: Sēdekļa un ķīļa nomaiņa var būt sarežģīta lielā korpusa izmēra dēļ, un var rasties erozija vai nobrāzums, ja to nepareizi lieto droselei.

4. Projektēšana & Globusa vārsta un aizbīdņa iekšējā ģeometrija

Būtiskākā atšķirība starp globusa vārsti un vārtu vārti slēpjas viņos iekšējā plūsmas ceļš un diska dizains, kas tieši ietekmē spiediena kritumu, blīvējums, un piemērotību ekspluatācijai.

Globusa vārstu dizains & Ģeometrija

• Plūsmas ceļš: Globusa vārstā, šķidrumam jāmaina virziens — vispirms uz leju caur sēdekli un tad atpakaļ uz augšu —, kā rezultātā plūsmas ceļš ir līkumotāks.
• Diska/spraudņa forma: Slēgšanas elements parasti ir a spraudnis, disks, vai konuss kas piespiežas pret sēdekļa gredzenu perpendikulāri plūsmai.
• Sēdekļa orientācija: Sēdvietas ir sakārtotas horizontāli, padarot globusa vārstus piemērotus droselei un biežai darbībai.
• Stumbra kustība: Kāts kustas lineāri, ar salīdzinoši īsu gājienu salīdzinājumā ar aizbīdņu vārstiem (apmēram 25–30% no urbuma izmēra).
• Strukturālās sekas: Kompaktā plūsmas kamera rada lielāku spiediena zudumu, bet ļauj precīzāk kontrolēt plūsmu.

Vārtu vārstu dizains & Ģeometrija

• Plūsmas ceļš: Plūsmas kanāls aizbīdņa vārstā ir taisni cauri. Kad pilnībā atvērts, vārti ir pilnīgi ārpus plūsmas, piedāvājot gandrīz nulles spiediena kritumu.
• Diska/ķīļa forma: Aizvēršanas elements ir a ķīļveida vai plātņu vārti kas nolaižas starp diviem vertikāliem sēdekļiem.
• Sēdekļa orientācija: Sēdekļi ir vertikāli un paralēli uz plūsmas ceļu.
• Stumbra kustība: Kāta gājiens ir liels — vienāds ar pilnu vārsta urbumu (100% urbuma izmēra)— padarot darbību lēnāku, bet nodrošinot pilnīgu netraucētu plūsmu.
• Strukturālās sekas: Nepieciešams augsts jūgs un motora pārsegs garā kāta gājiena dēļ; kompaktums tiek upurēts zemai plūsmas pretestībai.

5. Plūsmas raksturojums & Hidrauliskā veiktspēja

Līdz plūsmas dinamika nosaka, cik efektīvi tas var regulēt, droseļvārsts, vai izolēt procesa šķidrumus.

Globusa un aizbīdņu iekšējā ģeometrija rada atšķirīgus hidrauliskos darbības veidus.

Globusa vārsta plūsmas raksturlielumi

• Lineārs / Vienādas procentuālās plūsmas kontrole: Globe vārsti nodrošina gandrīz lineāru vai vienādu procentu attiecību starp kāta gājienu un plūsmas ātrumu, padarot tos piemērotus modulēšanas un droseles pakalpojums.
• Spiediena kritums: Sakarā ar pēkšņu plūsmas virziena maiņu pāri sēdeklim, globusa vārsti rada salīdzinoši lielus spiediena zudumus.

• • 6 collu klase 300 globusa vārstam var būt a spiediena kritums 2,5–3,5 psi pie 100 GPM, salīdzinot ar mazāk nekā 1 psi tāda paša izmēra aizbīdņa vārstam.

• Cv (Plūsmas koeficients): Zemāks Cv katram vārsta izmēram (≈30–60% no aizbīdņa vārsta) — maksimālās plūsmas ierobežošana, bet precizitātes palielināšana daļēji atvērtos apstākļos.

Vārtu vārstu plūsmas raksturlielumi

• Ieslēgta-Izslēgta uzvedība: Aizbīdņu vārsti ir paredzēti izolācijai, nevis droselei. Ķīļveida vārti nodrošina gandrīz netraucētu plūsmu, kad tie ir pilnībā atvērti.
• Minimālais spiediena kritums: Ar taisnu urbumu, hidrauliskā pretestība ir gandrīz līdzvērtīga tāda paša izmēra caurules gabalam.

• • Piemēram, pilnībā atvērtam 6 collu aizbīdņa vārstam parasti ir a spiediena kritums <0.5 psi plkst 100 GPM.

• Slikta droseles piemērotība: Daļēji atvērta aizbīdņa vārsta darbība izraisa turbulenci, kavitācija, un sēdekļu/vārtu erozija.
• Cv vērtības: Ļoti augstas Cv vērtības (≈90–100% no nominālā caurules izmēra) padarīt aizbīdņu vārstus ideālus sistēmām, kurām nepieciešams minimāls plūsmas ierobežojums.

6. Blīvēšanas veiktspēja & Noplūdes klases

Vārsta spēja uzturēt a blīvs blīvējums ir ļoti svarīgi procesa drošībai, produkta kvalitāte, un efektivitāte.

Globe vārsts un aizvaru vārsts nodrošina blīvējumu dažādos veidos, kas ietekmē noplūdes veiktspēju un piemērotību konkrētiem pakalpojumiem.

Globusa vārstu blīvējums

• Sēdekļa-diska kontakts:
  Globe vārsti izmanto a disks nospiežot pret sēdekļa gredzenu. Tā kā kontakta laukums ir mazs un blīvējuma spēks ir koncentrēts, globusa vārsti var sasniegt augstas kvalitātes izslēgšana.
• Noplūdes klases:

• • Spēj satikties ANSI/FCI 70-2 IV vai V klase (rūpnieciskā cieša slēgšana).
  • Ar mīkstiem vai elastomēra ieliktņiem, daži globusa vārsti var sasniegt VI klase (necaurlaidīga izslēgšana).

• Divvirzienu blīvējums:
  Lielākā daļa dizainu ir vienvirziena (optimizēts spiedienam lejup pa straumi), bet daži modeļi ar dubultu sēdekļu izvietojumu atbalsta divvirzienu blīvējumu.
• Droseles & Valkāt:
  Tā kā globusa vārsti bieži tiek izmantoti droseles serviss, sēdekļa nodilums laika gaitā var palielināt noplūdi.
  Lai uzlabotu ilgmūžību, bieži izmanto cietus materiālus, piemēram, stelīta vai volframa karbīda pārklājumus..

Vārtu vārstu blīvējums

• Ķīļa vārtu kontakts:
  Blīvējums notiek starp vārti (ķīlis/disks) un sēdekļa gredzeni. Stingra slēgšana ir atkarīga no pareizas ķīļu izlīdzināšanas un sēdekļa spēka.
• Noplūdes klases:

• • Parasti sasniegt III vai IV klase izslēgšana versijās ar metāla sēdekļiem.
  • Var sasniegt mīkstās vai elastīgās ķīļveida aizbīdņu vārstus V vai VI klase, bet tie ir retāk sastopami augstspiediena pakalpojumos.

• Divvirzienu spēja:
  Lielākā daļa vārtu vārstu ir dabiski divvirzienu, spēj noslēgt pret plūsmu jebkurā virzienā.
• Ierobežojumi:
  Daļēji atvērtās pozīcijās, plūsma tieši saskaras ar blīvējuma virsmām, kas noved pie erozijas un sēdekļa noplūde laika gaitā. Šī iemesla dēļ, aizbīdņi nav piemēroti droseles apkalpošanai.

Lietojumprogrammas sekas

• Globusa vārsti priekšroka tiek dota, kur necaurlaidīga veiktspēja un plūsmas modulācija ir svarīgi, piemēram, tvaika izolāciju, kondensāta kontrole, un ķīmiskās padeves sistēmas.
• Vārtu vārsti ir iecienījuši ieslēgšanas-izslēgšanas izolācijas pakalpojums, jo īpaši cauruļvados, ūdens sadale, un eļļu & gāzes pārvade, kur divvirzienu izslēgšana ar minimālu noplūdi ir pietiekami.

7. Darbības ātrums, Iedarbināšana & Automatizācija

8. Spiediena-temperatūras spēja & Materiālie apsvērumi

Jāņem vērā vārstu izvēle darba spiediens, temperatūra, un materiālu saderība, jo šie faktori tieši ietekmē drošību, izturība, un kalpošanas laiks.

Globusa un aizbīdņu vārsti atšķiras pēc konstrukcijas pielaidēm un materiāla izturēšanās P–T galējos apstākļos.

Spiediens & Temperatūras rādītāji

Materiālie apsvērumi

• Globusa vārsts:

• • Materiāla izvēle ir atkarīga no korozija, erozija, un nodiluma pretestība, īpaši droselei vai liela ātruma plūsmai.
  • Parastie sakausējumi: Oglekļa tērauds, nerūsējošais tērauds (304/316/316Lukturis), divstāvu, niķeļa sakausējumi (Hastelijs, Monel) agresīvām ķīmiskām vielām.
  • Roņi & Sēdekļi: Metāls pret metālu vai mīksti sēdekļi (Ptfe, grafīts, elastomēri) lai apstrādātu plašus P–T diapazonus.

• Vārtu vārsts:

• • Paredzēts galvenokārt pilna urbuma, zemas pretestības plūsma.
  • Materiāli: Oglekļa tērauds, nerūsējošais tērauds, bronza, sakausējuma tēraudi.
  • Sēdekļi: Augstspiedienā dominē metāla sēdekļi, augstas temperatūras pakalpojumi; mīksti sēdekļi, ko izmanto zema spiediena, stingra izslēgšana.

9. Izturība & Apkope

• Globe vārsti: Sēdekļa/diska saskarnes nodilums rodas droseles dēļ, un blīvējuma nodilums pie kāta. Vieglāk kopt apdari, nenoņemot vārsta korpusu.
• Vārtu vārsti: Neaizsargāts pret iesprūšanu no cietām vielām, sēdekļa erozija droseles laikā, un stumbra korozija. Veicot apkopi, var būt nepieciešams demontēt dzinēja pārsegu un dažreiz noņemt virsbūvi.

Kalpošanas laiks

• Globusa vārsts: 10– 20 gadi mērenā darbā, īsāks erozijas/droselēšanas lietojumos bez apkopes.
• Vārtu vārsts: 15– 25 gadi izolācijas dienestam, bet kalpošanas laiks krasi samazinās daļējas atvēršanas vai liela ātruma šķidruma apstākļos.

10. Globe Valve un Gate Valve tipiski pielietojumi nozarē

Izvēle starp globusa un aizbīdņa vārstiem ir atkarīga no plūsmas kontroles prasības, spiediens, temperatūra, un darbības biežums.

Globe Valve pielietojumi

Globe vārsti ir izcili plūsmas regulēšana, droseles, un bieža darbība.

To konstrukcija ļauj precīzi kontrolēt šķidruma plūsmu un spiediena kritumu, padarot tos piemērotus sistēmām, kurās nepieciešama modulācija.

Galvenās lietojumprogrammas:

• Tvaika kontroles sistēmas: Precīza plūsmas un spiediena regulēšana katlu padeves ūdens un apkures sistēmās.
• Ķīmiskās un naftas ķīmijas rūpnīcas: Precīza dozēšana, kodīgu vai augstas temperatūras šķidrumu droselēšana.
• HVAC un centralizētā apkure: Modulējošie vārsti temperatūras un spiediena kontrolei lielos cauruļvadu tīklos.
• Ūdens attīrīšanas iekārtas: Plūsmas kontrole filtrēšanai, ķīmiska injekcija, un dozēšanas aplikācijas.
• Enerģētika un spēkstacijas: Barības ūdens regulēšana, dzesēšanas ūdens plūsma, un turbīnu apvada sistēmas.

Vārtu vārstu lietojumprogrammas

Aizbīdņu vārsti galvenokārt tiek izmantoti ieslēgšanas/izslēgšanas izolācija ar minimālu spiediena kritumu, kad tas ir pilnībā atvērts.

Tie ir piemēroti liela diametra cauruļvadiem un lietojumiem, kur plūsmas modulācija nav nepieciešama.

Galvenās lietojumprogrammas:

• Eļļas & Gāzes cauruļvadi: Galvenās līnijas izolācija, sūkņu stacijas, un jēlnaftas transports.
• Ūdens sadalījums & Notekūdeņi: Liela diametra maģistrāļu un attīrīšanas iekārtu izolācijas vārsti.
• Enerģijas ražošana: Dzesēšanas ūdens izolācija, tvaika galvenes, un degvielas vadiem.
• Rūpniecisko procesu līnijas: Ķimikāliju izolācija bez droseles, saspiests gaiss, vai gāzes vadi.
• Jūras & Kuģu būve: Balasta ūdens un degvielas izolācijas sistēmas.

11. Salīdzinošā kopsavilkuma tabula – Globe Valve vs Gate Valve

12. Secinājums

Abi globusa vārsti vs vārtu vārti ir neaizstājami rūpnieciskajās cauruļvadu sistēmās, taču viņu lomas būtiski atšķiras.

Globe vārsti ir vispiemērotākais risinājums precīzai plūsmas regulēšanai un drošai izslēgšanai augsta spiediena apstākļos, augstas temperatūras, un procesam kritiskās vides.

Vārtu vārsti, turpretī, ir ekonomiskāki un energoefektīvāki liela diametra izolācijas darbiem, kur ir būtisks minimāls spiediena kritums.

Pareizā izvēle ir atkarīga no tā, vai lietojumprogrammai ir piešķirta prioritāte kontroles precizitāte vai plūsmas efektivitāte.

Inženieriem un rūpnīcu dizaineriem ir jāizsver dzīves cikla izmaksas, procesa vajadzībām, un darbības apstākļi, lai nodrošinātu optimālu veiktspēju un uzticamību.

 

FAQ

Vai droseļvārstu var izmantot droselei?

Nē — daļēji atvērti aizbīdņi rada turbulenci un kavitāciju, samazinot kalpošanas laiku par 70% un izraisa plūsmas nestabilitāti (±20–30% novirze).

Naftas rafinēšanas rūpnīcā, kurā droseļvārsti tika izmantoti aizbīdņi, tika konstatēts 3 reizes vairāk sēdekļa bojājumu nekā rūpnīcās, kurās izmantoja globusa vārstus.

Kāda ir maksimālā temperatūra mīksta sēdekļa globusa vārstam?

Mīksts sēdeklis (Ptfe) globusveida vārsti ir ierobežoti līdz ≤260°C. Augstākām temperatūrām (260–650 ° C), ar Stellite izmantojiet globusveida vārstus ar metāla aizbāzni 6 apgriezt.

Virs 650°C, priekšroka tiek dota aizbīdņu vārstiem ar metāla slēdzeni (PTFE noārdās, un lodveida vārstu spiediena kritums kļūst neefektīvs).

Kurš vārsts ir izdevīgāks naftas cauruļvadam?

Aizbīdņu vārsti — to 10 gadu TCO ($29,000 12 collām) ir 28% zemāks par globusa vārstiem ($40,000).

Vārtu vārstu zemais spiediena kritums ietaupa $120,000 katru gadu sūkņa enerģijas izmaksās, kompensējot augstākas sākotnējās dīkstāves izmaksas.

Vai aizbīdņu vārsti ir piemēroti kodīgiem šķidrumiem, piemēram, jūras ūdenim??

Jā — izmantojiet duplekso 2205 vai 316L aizbīdņi ar metāla-metāla blīvēm.

Jūras platforma, kas izmanto dupleksu 2205 aizbīdņu vārsti sasniedza 10 gadu kalpošanas laiku jūras ūdenī, bez korozijas (korozijas ātrums <0.001 mm/gadā). Izvairieties no aizbīdņu vārstiem ar mīkstu sēdekli (roņi noārdās sālsūdenī).