Високо ефикасни двоструки ексцентрични лептир вентили: Инжењеринг противпожарне безбедности и нултог цурења у тешким процесним линијама

Увод

У савременој хемијској преради, рафинерији нафте и гаса и тешким индустријским цевоводним мрежама, потражња за компактним, лаганим изолационим вентилима довела је до фундаменталне промене у спецификацијама. Запорни вентили и кугласти вентили дуго су били подразумевани избор за чврсто затварање, али њихова тежина, величина кућишта и трошкови активирања при већим пречницима представљају стварне економске препреке. Одговор индустрије био је...високоперформансни лептир вентил.

Међу њима,двоструки ексцентрични лептир вентил—такође познат као двоструко померени лептир вентил — постао је инжењерски стандард за примене које укључују повишене притиске, екстремне температуре и испарљиве медије. Када се користи у опасним угљоводоничним окружењима, интеграција проверљиве технологије заптивања безбедне од пожара није опционална; то је обавезна усклађеност са циљем заштите особља и спречавања катастрофалних инцидената у рафинеријама.

1. Геометрија двоструког офсета

Стандардни концентрични лептир вентили – где осовина пролази директно кроз центар диска и седишта – пате од континуираног контакта са високим трењем током целог окретања од 90°. То доводи до брзог хабања седишта, локализованог кидања и повећаног радног обртног момента.

Двоструки ексцентрични лептир вентил решава овај проблем трења кроз два различита геометријска померања:

Први офсетОсовина је постављена иза заптивне равни седишта вентила. Ово омогућава диску да континуирано заптује дуж целе границе од 360°.

Други помакОсовина је померена бочно од средишње линије отвора цеви.

Камингов ефекат

У комбинацији, ова два померања стварају оно што инжењери називају дејством сличним брегастом осовини. Када вентил почне да се отвара, диск се подиже из седишта у року од првих 1° до 3° ротације. Током приближно 95% хода вентила, практично нема контакта између диска и седишта. Трење је минимизирано, обртни момент је смањен, а век трајања седишта од меког еластомера или полимера – као што су PTFE и RTFE – је значајно продужен.

Подаци са терена показују да правилно одржавани двоструки ексцентрични лептир вентили често достижу век трајања од 15 до 20 година у применама са умереним притиском, при чему неки дизајни прелазе милион радних циклуса. Смањење трења се такође преводи у мању учесталост одржавања – век трајања седишта вентила је обично три до пет пута дужи него код једноструких ексцентричних дизајна.

2. Дизајн седишта отпоран на ватру

У рафинеријама нафте и хемијских производа, компоненте цевовода морају да одрже интегритет заптивања чак и када су захваћене потпуно развијеним пожаром у постројењу. Постизање истинског статуса безбедности од пожара захтева високо специјализовану конфигурацију са два седишта.

Ватроотпорни аранжман седишта укључује два заптивна елемента која раде у редоследу:

Нормалан рад (доминантно меко заптивање):

Под стандардним радним условима, еластично седиште од PTFE, RTFE или Devlon материјала служи као примарни заптивни елемент, потпуно се спајајући са ивицом диска како би се обезбедило непропусно затварање у складу са захтевима API 598 или ISO 5208 Rate A. У овом режиму, вентил постиже перформансе без цурења.

Изложеност ватри (метална заптивка се спаја):

Када температура околине пређе приближно 540°C (1.000°F) током пожара у постројењу, примарно меко седиште омекшава, распада се и на крају сагорева. У овом тренутку, претходно напрегнуто секундарно метално седиште – обично направљено од Inconel 718 или 625 – савија се под притиском у линији и заптива се уз ивицу диска, успостављајући металну баријеру. Неки дизајни користе примарно седиште од RPTFE-а са подлогом од Inconel 625, оцењено према API 607 ​​6. издању.

Ова секундарна метал-метал баријера обезбеђује усклађеност са строгим стандардима за испитивање отпорности на ватру, укључујући API 607 ​​и ISO 10497 (раније BS 6755 Део 2). API 607 ​​захтева да се вентил циклично отвара и затвара током испитивања отпорности на ватру како би се потврдило да механизам остаје функционалан док је захваћен пламеном. Тест излаже вентил температури од 750–1.000°C током 30 минута, са ограничењима цурења одређеним и за фазу излагања ватри и за фазу хлађења након пожара.

Вреди напоменути да се сертификација за ватроотпорност односи на дизајн вентила, а не на појединачне вентиле. Када дизајн прође API 607 ​​тест, сви вентили те породице дизајна су сертификовани без појединачних испитивања отпорности на пожар.

3. Високо ефикасни у односу на стандардне концентричне лептир вентиле

Менаџери за набавку који процењују распоред комуналних услуга понекад су у искушењу да одреде концентричне лептир вентиле који су приступачни буџету. Међутим, цевоводи високог притиска за тешке услове рада захтевају механичку робусност лептир вентила високих перформанси.

API 641, први пут објављен 2016. године, регулише испитивање емисије гасова издувних гасова за четвртоокретне вентиле, укључујући вентиле са лептиром, куглични вентил и вентил са чепом. Прописује 610 механичких циклуса и три термичка циклуса, са динамичким и статичким мерењима.

4. Димензионисање актуатора и импликације на трошкове

Пошто геометрија са двоструким офсетом елиминише трење отпора својствено концентричним дизајнима, она фундаментално мења профил обртног момента вентила.

Код двоструког ексцентричног лептир вентила, вршни обртни момент се јавља само током последњих 5° затварања – оно што инжењери називајуобртни момент седењаОбртни момент — сила потребна за померање диска кроз преостали део ротације — је изузетно низак.

За аутоматизоване петље, овај профил обртног момента даје значајне економске предности:

• Мањи актуаториМожете смањити пнеуматске актуаторе или електричне вишеокретне моторе за 20% до 35% у поређењу са кугличним вентилом или лоше специфицираним концентричним вентилом. Неки извори наводе да су захтеви за обртним моментом 30% до 50% нижи него код средњих лептир вентила.

•Смањени отисакМањи актуатори се директно претварају у мању тежину клизача и ниже трошкове структурне подршке за носаче цеви.

•Мања потрошња енергијеПнеуматски актуатори са повратком опруге захтевају мању запремину контролног ваздуха, смањујући укупно оптерећење компресорских станица.

Практична смерница за избор актуатора: ако вентил мери 80 Nm потребног обртног момента, актуатор треба да буде димензионисан на 100 Nm или више, примењујући фактор сигурности. Карактеристике ниског обртног момента двоструко ексцентричних дизајна значе да се овај фактор сигурности често може применити на мању основну вредност него што би било потребно за концентрични вентил.

5. Избор материјала и разматрања примене

Свестраност двоструког ексцентричног лептир вентила протеже се на широк спектар услова рада, под условом да су материјали одабрани на одговарајући начин.

Материјали за тело:

Уобичајене опције укључују нодуларно гвожђе, ливени челик (WCB) и нерђајући челик (CF8M). За агресивне хемијске услове и рад са морском водом, доступне су супердуплекс и легуре на бази никла.

Опције седишта:

Мекана седишта (PTFE, RTFE, Devlon) обезбеђују непропусно затварање за опште процесне примене. Метална седишта (Inconel, Stellite) проширују температурни капацитет до 600°C и сама по себи су ватроотпорна.

Материјали диска:

Опције се крећу од дуктилног гвожђа са епоксидним премазом до SS304, SS316 и дуплекс челика.

За рад са абразивним муљем — као што су рударска јаловина, летећи пепео или боксит — двоструко ексцентрични дизајни нуде предност у односу на концентричне вентиле јер дејство брегасте осовине диска одводи медијум даље од заптивне површине, смањујући заробљавање честица и оштећење седишта. За криогене примене у течном природном гасу (ТПГ), специјално обрађени материјали и процеси дубоког хлађења омогућавају поуздан рад до -196°C.

Партнерство са Новим Јужним Велсом: Инжењерско самопоуздање

Без обзира да ли пројектујете петрохемијску рафинерију, платформу за бушење на мору или критичну јединицу за хемијску прераду, избор исправне спецификације вентила одређује дугорочни радни век постројења и безбедносне перформансе.

У NSW VALVE COMPANY (nswvalve.com), производимо двоструко ексцентричне лептир вентиле сертификоване по API 607 ​​стандарду, отпорне на ватру, пројектоване за најзахтевније услове у постројењу. Наши производни погони у складу са ISO стандардима користе ригорозну позитивну идентификацију материјала (PMI), недеструктивна испитивања (NDE) и прецизну CNC обраду како бисмо испоручили вентиле са перформансама без цурења, минимизираним радним обртним моментом и потпуном металуршком следљивошћу.

Нудимо низ конфигурација седишта – меко седиште за затварање без мехурића, ватроотпорно за рад са угљоводоницима и метално седиште за примене на високим температурама – све доступне са ручним, зупчаним, пнеуматским или електричним погоном.

Контактирајте наш инжењерски тим наnswvalve.comданас да бисте послали своје техничке листове, разговарали о прилагођеним конфигурацијама легура (као што су Супер Дуплекс или Монел) или затражили наше званичне извештаје о испитивању API 607.

Техничке референце

•АПИ 607Тест отпорности на ватру за четвртоокретне вентиле и вентиле опремљене неметалним седиштима

•АПИ 609Лептир вентили: Двоструки прирубнички, са ушним и навојним навојем

•АПИ 641Тестирање емисија гасова за четвртоокретне вентиле

•ИСО 10497Захтеви за испитивање отпорности на пожар за вентиле

•ИСО 15848-1Индустријски вентили - поступци мерења, испитивања и квалификације за фугитивне емисије

•ASME B16.34Вентили - са прирубницом, навојем и заваривањем