Las válvulas de aislamiento de vapor principales en las plantas de energía deben seleccionarse a partir del trabajo de aislamiento real, la presión y temperatura del vapor, los ciclos térmicos, el comportamiento de cierre requerido, la conexión de línea, la presión diferencial de operación, la frecuencia de operación de la válvula y cualquier requisito de cierre automático especificado. Las válvulas de compuerta se consideran comúnmente para aislamiento de paso total porque brindan baja resistencia al flujo en la posición completamente abierta, pero el diseño final puede utilizar una construcción de sello de presión o de casquete atornillado, cierre de cuña flexible o de corredera paralela, extremos con bridas o soldadura a tope y operación manual, accionada o con engranajes, según el proyecto. El aislamiento del vapor principal no es una función de estrangulamiento y una válvula de control no debe sustituirse por una válvula de aislamiento simplemente porque ambas manejan vapor.
Energía y Vapor · Mapa de selección de la línea principal de vapor
Selección de válvula principal de aislamiento de vapor para centrales eléctricas
El aislamiento del vapor principal es una función de cierre de alta energía. La pregunta de ingeniería no es simplemente "¿Qué válvula de compuerta puede soportar la presión?" pero si la válvula completa, el diseño del cierre, la junta del capó, la conexión final, el operador y la disposición de la tubería pueden aislar la línea de vapor de manera confiable durante el arranque, la operación normal, el apagado y las condiciones transitorias creíbles.
Mapa de selección de la línea principal de vapor
Sello de presión o casquete atornillado
Cuña flexible o corredera paralela
Soldar a tope o bridar
Manual, engranaje o actuador
1. Defina el deber de aislamiento antes de seleccionar la válvula
Aislamiento de procesos normales
La válvula se utiliza para aislar una caldera, un cabezal o una sección de vapor aguas abajo para el arranque, apagado, mantenimiento o separación de equipos. El proyecto debe definir la presión diferencial máxima a la que la válvula puede necesitar abrirse o cerrarse.
Aislamiento protector o automático
Si la válvula se acredita como parte de una función de disparo automático o aislamiento protector, el comprador debe definir la lógica de actuación requerida, el tiempo de cierre, el comportamiento de falla, la fuente de energía, la instrumentación y la clasificación de seguridad aplicable. Estos requisitos no deben deducirse únicamente de las palabras “válvula principal de aislamiento de vapor”.
Nota de alcance: Este artículo aborda el aislamiento del vapor principal de centrales térmicas, de ciclo combinado e industriales en general. Las aplicaciones MSIV de clase de seguridad nuclear pueden implicar requisitos adicionales de código, calificación y prueba y deben tratarse según la especificación nuclear específica del proyecto.
2. Por qué se consideran comúnmente las válvulas de compuerta para el aislamiento del vapor principal
Una válvula de compuerta proporciona una ruta de flujo relativamente directa cuando está completamente abierta y está diseñada fundamentalmente para un aislamiento de encendido/apagado en lugar de una estrangulación continua. Eso lo convierte en un candidato lógico para una línea de vapor principal donde son importantes una baja pérdida de presión en posición abierta y un aislamiento positivo.
Utilice la válvula de compuerta completamente abierta o completamente cerrada.
No trate una válvula de compuerta de aislamiento de vapor principal como una válvula de control. Operar una compuerta para una aceleración sostenida puede exponer la compuerta y los asientos a vapor de alta velocidad, vibraciones y erosión localizada.
No seleccione únicamente por el tamaño de línea.
El tamaño nominal de la tubería de vapor es de sólo una entrada. La clasificación de presión y temperatura, el diámetro interior requerido, la geometría de la válvula, la conexión final, el diseño del cierre, la fuerza del actuador y el estándar del proyecto siguen siendo parte de la selección.
3. ¿Sello de presión o capó atornillado?
La elección del capó debe seguir el diseño del proyecto en lugar de un único umbral de presión. La construcción de sello de presión se usa ampliamente en aplicaciones de energía de alta presión y alta temperatura porque la unión del cuerpo al bonete utiliza presión interna para aumentar la carga de la junta. Los diseños de casquete atornillado siguen siendo válidos en muchos servicios de vapor cuando el diseño seleccionado, la clasificación de presión y temperatura y las especificaciones del proyecto lo permiten.
| Pregunta de selección | Dirección de Ingeniería |
|---|---|
| ¿Vapor principal HP/HT de alta energía? | El capó con sello de presión merece una revisión específica debido a su junta compacta cuerpo-capó asistida por presión. |
| ¿Presión moderada dentro de un diseño aprobado de capó atornillado? | El casquete atornillado puede seguir siendo adecuado cuando se satisfacen los requisitos de presión y temperatura y del proyecto. |
| ¿Transitorios térmicos frecuentes? | Revise el comportamiento de las juntas del capó, el sistema de juntas, la carga viva, si se ofrece, y la guía de mantenimiento del fabricante. |
| ¿La norma de la planta ya especifica la construcción del capó? | Siga las especificaciones del proyecto aprobadas a menos que se acepte una desviación de ingeniería. |
Para obtener detalles sobre la construcción y la selección a nivel de producto, consulte la Válvula de compuerta de sello de presión página en lugar de repetir el mecanismo de sellado a presión aquí.
4. ¿Cuña flexible o deslizamiento paralelo?
OPCIÓN A
Cuña flexible
Una cuña flexible se asienta mediante torsión entre los asientos inclinados. La geometría de la cuña está diseñada para adaptarse a cierta distorsión del asiento y movimiento térmico mientras se mantiene el cierre.
Revisión: riesgo de atascamiento térmico, comportamiento de cierre en caliente/enfriamiento, revestimiento duro del asiento y la cuña, torsión requerida, carga del vástago y tamaño del operador.
OPCIÓN B
Diapositiva paralela
Un diseño de deslizamiento paralelo utiliza elementos de cierre paralelos en lugar de acción de cuña. La presión del sistema contribuye al sellado del asiento aguas abajo y el diseño puede reducir la sensibilidad a la unión térmica en servicios de alta temperatura.
Revisión: comportamiento de cierre por baja presión diferencial, desgaste del disco y del asiento, gestión de la presión de la cavidad, disposición de derivación/ecualización y fuerza del operador.
No hay un ganador universal. La función del proyecto, los transitorios de temperatura, el comportamiento de cierre requerido, la filosofía de mantenimiento y el diseño aprobado del fabricante deben decidir el tipo de cierre.
5. ¿Extremos soldados a tope o con bridas?
Extremos soldados a tope
Los extremos soldados a tope se consideran comúnmente en tuberías de vapor de alta energía porque eliminan una junta de brida de línea grande y crean un límite de presión soldado continuo. Su uso requiere un procedimiento de soldadura correcto, materiales compatibles para tuberías y válvulas, tratamiento térmico cuando corresponda, NDE y suficiente espacio de instalación para la fabricación en campo.
Extremos bridados
Las conexiones bridadas pueden simplificar la extracción o el reemplazo, pero el sistema de brida, junta y pernos se convierte en otro límite de presión de alta temperatura que debe satisfacer la clasificación de presión-temperatura real y las especificaciones de tubería.
No indique que todas las válvulas principales de aislamiento de vapor deben soldarse a tope. La clase de tubería del proyecto y la filosofía de mantenimiento de la planta determinan la conexión.
6. Selección de material: utilice la envolvente de presión-temperatura real
La temperatura del vapor principal puede colocar la válvula en regímenes de materiales donde la resistencia a temperaturas elevadas, el comportamiento de fluencia, la expansión térmica, la compatibilidad de la soldadura y el rendimiento del asiento a largo plazo son importantes. El acero al carbono, los aceros de aleación de cromo-molibdeno y los grados de aleación de alta temperatura pueden aparecer en proyectos de energía, pero el artículo o proveedor no debe asignar un grado de carrocería universal sin las condiciones reales del proyecto.
| Cuerpo / capó | Confirme la clasificación de presión y temperatura, la resistencia a temperaturas elevadas, las especificaciones de fundición o forjado y la compatibilidad del material de las tuberías. |
| Portón / discos y asientos | Revise el revestimiento duro, la resistencia a la erosión, la abrasión, la dureza en caliente y la compatibilidad con los ciclos térmicos. |
| tallo | Verifique la fuerza, la resistencia a la corrosión, el riesgo de irritación, el diseño de la rosca/tuerca del vástago y la carga operativa. |
| Embalaje/junta | Seleccione según la construcción de la válvula, la temperatura máxima, los requisitos de emisiones y la filosofía de mantenimiento. |
Para la estructura más amplia de presión, temperatura y material, utilice el Guía de clasificación de presión y temperatura de válvulas y Guía de válvulas de alta presión y alta temperatura.
7. Unión térmica, bloqueo de presión y sobrepresión de la cavidad
Las válvulas de compuerta de alta temperatura pueden experimentar varios problemas operativos que a menudo se agrupan incorrectamente. El sistema de válvulas y tuberías debe revisar cada mecanismo por separado.
No se debe agregar una línea de derivación o de ecualización por costumbre. Su dirección, disposición de válvulas y procedimiento operativo deben coincidir con el diseño real de la compuerta y la relación de presión del sistema.
8. Seleccione el operador del peor caso operativo requerido
El operador debe superar la carga o el torque requerido en el vástago de la válvula bajo la presión diferencial de apertura y cierre especificada, la fricción del empaque, la carga del asiento y cualquier requisito dinámico. El operador no se selecciona únicamente por el tamaño de la válvula.
| Operador | Razón típica para considerar | Verificación del proyecto |
|---|---|---|
| Volante | Válvulas más pequeñas o operadas con poca frecuencia donde la fuerza manual sigue siendo práctica. | Máxima fuerza de tracción/operación de llanta, presión diferencial de acceso y apertura. |
| Operador de engranajes | Válvulas más grandes donde se requiere ventaja mecánica pero no es necesaria la operación eléctrica. | Relación de transmisión, carga del vástago, giros, acceso y mantenimiento. |
| Actuador eléctrico | Operación remota, secuenciación o aislamiento automático cuando se especifica accionamiento eléctrico. | Empuje/par, ciclo de trabajo, potencia, controles, interruptores de límite/par y tiempo de cierre requerido. |
| Actuador neumático/hidráulico | Aislamiento rápido o de protección específico para el proyecto donde la filosofía de la planta lo requiera. | Suministro disponible, acción de falla, energía almacenada, perfil de cierre y carga dinámica de la válvula. |
9. Datos de solicitud de cotización de la válvula de aislamiento de vapor principal
Para cotización, la información mínima de alto valor es: tamaño, presión de diseño, temperatura de diseño, requisitos de material, conexión final, clase de presión/estándar y requisitos del operador. Si la válvula debe abrirse o cerrarse contra una presión diferencial definida o cumplir con un tiempo de cierre automático, proporcione esas condiciones también.
10. Inspección, pruebas y documentación
La especificación de compra debe definir el estándar de válvula aplicable, el estándar de prueba de presión, la documentación del material, la NDE, la prueba del actuador y cualquier requisito de inspección específico del proyecto. ASME B16.34 cubre clasificaciones de presión y temperatura, materiales, dimensiones/tolerancias, exámenes no destructivos, pruebas y marcado para construcciones de válvulas aplicables, pero la especificación de compra completa puede incluir estándares adicionales y requisitos de EPC.
| Verificación | Propósito |
|---|---|
| Documentación de materiales | Confirme los materiales especificados que contienen presión, molduras y pernos cuando sea necesario. |
| Inspección dimensional | Verifique la preparación de los extremos, cara a cara/de extremo a extremo, disposición del vástago/yugo y las dimensiones del dibujo aprobado. |
| Prueba de carcasa/límite de presión | Verifique la integridad de la presión según el procedimiento de prueba aplicable. |
| Prueba de fuga del asiento | Verifique el rendimiento del cierre según el estándar de prueba/válvula especificado. |
| Prueba funcional del operador | Verifique el recorrido completo, los límites, los ajustes de par/empuje y la función automática cuando estén incluidos en el alcance del suministro. |
| Protección final | Proteja los extremos soldados a tope o las caras de las bridas, el vástago, el área del asiento, el operador y los accesorios durante el envío y el almacenamiento. |
Lista de verificación de selección de la válvula de aislamiento de vapor principal
- Defina si la válvula es de aislamiento normal, de aislamiento de mantenimiento o de un dispositivo protector de aislamiento automático.
- Confirmar la presión y temperatura de operación y diseño.
- Confirme el requisito de aislamiento de apertura/cierre total y cualquier criterio de fuga del asiento.
- Seleccione el diseño de válvula de compuerta principal y el estándar aplicable.
- Evalúe la construcción con sello a presión versus la construcción con bonete atornillado.
- Evalúe el cierre de cuña flexible versus el de deslizamiento paralelo.
- Confirme los extremos bridados o soldados a tope de la clase de tubería.
- Verifique los escenarios de unión térmica, bloqueo de presión y sobrepresión de la cavidad.
- Dimensione el volante, la caja de cambios o el actuador para la peor presión diferencial de funcionamiento requerida.
- Definir pruebas de presión, registros de materiales, NDE y documentación del proyecto antes de la compra.
Recursos técnicos relacionados
Referencias técnicas
Preguntas frecuentes
¿Qué válvula se usa comúnmente para el aislamiento del vapor principal?
Las válvulas de compuerta se consideran comúnmente porque están diseñadas para un aislamiento de apertura y cierre total y proporcionan una ruta de flujo relativamente recta cuando están abiertas. El diseño final de la válvula aún depende de la presión, la temperatura, los requisitos de cierre, los ciclos térmicos, la conexión, el operador y las especificaciones del proyecto.
¿Una válvula principal de aislamiento de vapor siempre necesita un casquete de sellado de presión?
No. La construcción con sello de presión se usa ampliamente en aplicaciones de energía de alta presión y alta temperatura, pero la construcción del casquete debe seleccionarse a partir de la envolvente de presión y temperatura real y las especificaciones del proyecto en lugar de solo del nombre del servicio.
¿Es mejor una válvula de compuerta de corredera paralela que una válvula de compuerta de cuña flexible para el vapor principal?
No universalmente. Los diseños de deslizamiento paralelo reducen los problemas de unión térmica relacionados con las cuñas, mientras que los diseños de cuñas flexibles pueden adaptarse a cierta distorsión del asiento y proporcionar un mecanismo de cierre diferente. La elección correcta depende del servicio de vapor específico y del diseño de válvula aprobado.
¿Una válvula principal de aislamiento de vapor debería utilizar extremos soldados a tope?
Los extremos soldados a tope son comunes en tuberías de vapor de alta energía porque eliminan una junta de brida de línea grande, pero no son obligatorios para todos los proyectos. La clase de tubería, el diseño de la válvula, los requisitos de soldadura y la filosofía de mantenimiento deben determinar la conexión.
¿Se puede utilizar una válvula de compuerta de vapor principal para estrangular?
Las válvulas de compuerta generalmente están diseñadas para aislamiento. La estrangulación continua puede exponer la puerta y los asientos a vapor de alta velocidad y desgaste localizado. Se debe evaluar una válvula de globo o de control para funciones de regulación.
¿Qué información se necesita para cotizar una válvula principal de aislamiento de vapor?
Como mínimo, proporcione el tamaño de la válvula, la presión de diseño, la temperatura de diseño, los requisitos de material del cuerpo, la clase de presión o el estándar de diseño, la conexión final y los requisitos del operador. También proporcione la presión diferencial operativa máxima y el tiempo de cierre requerido si estos afectan la operación o el tamaño del actuador.
¿Todas las válvulas principales de aislamiento de vapor son MSIV nucleares?
No. El término puede usarse de manera amplia para las tareas principales de aislamiento de vapor, pero las aplicaciones MSIV de clase de seguridad nuclear pueden tener requisitos adicionales de código, calificación, pruebas y seguridad. Esos requisitos deben provenir de la especificación nuclear específica del proyecto.
