As principais válvulas de isolamento de vapor em usinas de energia devem ser selecionadas a partir do dever de isolamento real, pressão e temperatura do vapor, ciclagem térmica, comportamento de desligamento necessário, conexão de linha, pressão diferencial operacional, frequência de operação da válvula e qualquer requisito de fechamento automático especificado. As válvulas gaveta são comumente consideradas para isolamento de passagem total porque fornecem baixa resistência ao fluxo na posição totalmente aberta, mas o projeto final pode usar vedação de pressão ou construção com tampa aparafusada, fechamento com cunha flexível ou deslizamento paralelo, solda de topo ou extremidades flangeadas e operação manual, engrenada ou acionada, dependendo do projeto. O isolamento do vapor principal não é uma função de estrangulamento e uma válvula de controle não deve ser substituída por uma válvula de isolamento simplesmente porque ambas controlam o vapor.
Power & Steam · Mapa de seleção da linha principal de vapor
Seleção principal de válvula de isolamento de vapor para usinas de energia
O isolamento do vapor principal é uma função de corte de alta energia. A questão da engenharia não é simplesmente “Qual válvula gaveta pode suportar a pressão?” mas se a válvula completa, o projeto de fechamento, a junta do castelo, a conexão final, o operador e o arranjo da tubulação podem isolar a linha de vapor de forma confiável durante a inicialização, operação normal, desligamento e condições transitórias confiáveis.
Mapa de seleção da linha principal de vapor
Vedação de pressão ou castelo aparafusado
Cunha flexível ou corrediça paralela
Solda de topo ou flangeada
Manual, engrenagem ou atuador
1. Defina o dever de isolamento antes de selecionar a válvula
Isolamento normal do processo
A válvula é usada para isolar uma caldeira, coletor ou seção de vapor a jusante para inicialização, desligamento, manutenção ou separação de equipamentos. O projeto deve definir a pressão diferencial máxima na qual a válvula pode precisar abrir ou fechar.
Isolamento protetor ou automático
Se a válvula for creditada como parte de um disparo automático ou função de isolamento de proteção, o comprador deverá definir a lógica de atuação necessária, o tempo de fechamento, o comportamento de falha, a fonte de alimentação, a instrumentação e a classificação de segurança aplicável. Esses requisitos não devem ser inferidos apenas das palavras “válvula principal de isolamento de vapor”.
Nota de escopo: este artigo aborda o isolamento geral do vapor principal de usinas térmicas, de ciclo combinado e industriais. As aplicações MSIV de classe de segurança nuclear podem envolver requisitos adicionais de código, qualificação e testes e devem ser tratadas de acordo com as especificações nucleares específicas do projeto.
2. Por que as válvulas gaveta são comumente consideradas para isolamento do vapor principal
Uma válvula gaveta fornece um caminho de fluxo relativamente direto quando totalmente aberta e é fundamentalmente destinada ao isolamento liga/desliga, em vez de estrangulamento contínuo. Isso o torna um candidato lógico para uma linha de vapor principal onde a baixa perda de pressão na posição aberta e o isolamento positivo são importantes.
Use a válvula gaveta totalmente aberta ou totalmente fechada.
Não trate uma válvula principal de isolamento de vapor como uma válvula de controle. Operar uma comporta para estrangulamento sustentado pode expor a comporta e as sedes a vapor de alta velocidade, vibração e erosão localizada.
Não selecione apenas pelo tamanho da linha.
O tamanho nominal do tubo de vapor é apenas uma entrada. A classificação de pressão e temperatura, o diâmetro necessário, a geometria da válvula, a conexão final, o projeto do fechamento, a força do atuador e o padrão do projeto permanecem todos parte da seleção.
3. Vedação de pressão ou tampa aparafusada?
A escolha do capô deve seguir o envelope de design do projeto, em vez de um único limite de pressão. A construção com vedação de pressão é amplamente utilizada em aplicações de energia de alta pressão e alta temperatura porque a junta do corpo ao castelo utiliza pressão interna para aumentar a carga da junta. Os projetos de castelo aparafusado permanecem válidos em muitos serviços de vapor quando o projeto selecionado, a classificação de pressão-temperatura e as especificações do projeto permitem.
| Pergunta de seleção | Direção de Engenharia |
|---|---|
| Vapor principal HP/HT de alta energia? | A tampa com vedação de pressão merece revisão específica devido à sua junta corpo-cobertura compacta e assistida por pressão. |
| Pressão moderada dentro de um projeto de castelo aparafusado aprovado? | A tampa aparafusada pode permanecer adequada quando a classificação de pressão-temperatura e os requisitos do projeto forem atendidos. |
| Transientes térmicos frequentes? | Revise o comportamento da junta do castelo, o sistema de gaxetas, a carga dinâmica, se oferecida, e as orientações de manutenção do fabricante. |
| O padrão da fábrica já especifica a construção do capô? | Siga as especificações do projeto aprovado, a menos que um desvio de engenharia seja aceito. |
Para obter detalhes de seleção em nível de construção e produto, consulte o Válvula de vedação de pressão página em vez de repetir o mecanismo de vedação por pressão aqui.
4. Cunha flexível ou corrediça paralela?
OPÇÃO A
Cunha Flexível
Uma cunha flexível é assentada por torque entre assentos inclinados. A geometria da cunha foi projetada para acomodar alguma distorção da sede e movimento térmico, mantendo o fechamento.
Revisão: risco de ligação térmica, comportamento de fechamento/resfriamento a quente, revestimento duro da sede e da cunha, torque necessário, carga da haste e dimensionamento do operador.
OPÇÃO B
Slide Paralelo
Um design de deslizamento paralelo utiliza elementos de fechamento paralelos em vez de ação de cunha. A pressão do sistema contribui para a vedação da sede a jusante e o projeto pode reduzir a sensibilidade à ligação térmica em serviços de alta temperatura.
Revisão: comportamento de desligamento por baixa pressão diferencial, desgaste do disco e da sede, gerenciamento da pressão da cavidade, arranjo de bypass/equalização e força do operador.
Não existe um vencedor universal. O serviço do projeto, os transientes de temperatura, o comportamento de desligamento necessário, a filosofia de manutenção e o projeto aprovado pelo fabricante devem decidir o tipo de fechamento.
5. Extremidades soldadas ou flangeadas?
Extremidades de solda de topo
As extremidades soldadas de topo são comumente consideradas em tubulações de vapor de alta energia porque removem uma grande junta de flange de linha e criam um limite de pressão soldado contínuo. Seu uso requer procedimento de soldagem correto, materiais de tubos e válvulas compatíveis, tratamento térmico quando aplicável, NDE e espaço de instalação suficiente para fabricação em campo.
Extremidades flangeadas
As conexões flangeadas podem simplificar a remoção ou substituição, mas o sistema de flange, gaxeta e parafusos torna-se outro limite de pressão de alta temperatura que deve satisfazer a classificação real de pressão-temperatura e as especificações da tubulação.
Não afirme que todas as válvulas principais de isolamento de vapor devem ser soldadas. A classe de tubulação do projeto e a filosofia de manutenção da planta determinam a conexão.
6. Seleção de materiais: use o envelope de pressão-temperatura real
A temperatura do vapor principal pode colocar a válvula em regimes de materiais onde a resistência a temperaturas elevadas, o comportamento de fluência, a expansão térmica, a compatibilidade de soldagem e o desempenho da sede a longo prazo são importantes. Aço carbono, ligas de aço cromo-molibdênio e ligas de alta temperatura podem aparecer em projetos de energia, mas o artigo ou fornecedor não deve atribuir uma classe de carroceria universal sem as condições reais do projeto.
| Corpo / capô | Confirme a classificação de pressão-temperatura, resistência a temperaturas elevadas, especificações de fundição ou forjamento e compatibilidade do material da tubulação. |
| Portão/discos e assentos | Revise o revestimento duro, a resistência à erosão, escoriações, dureza a quente e compatibilidade com ciclos térmicos. |
| Caule | Verifique a resistência, a resistência à corrosão, o risco de escoriações, o design da rosca/porca-haste e a carga operacional. |
| Embalagem/junta | Selecione a construção da válvula, temperatura máxima, requisitos de emissões e filosofia de manutenção. |
Para uma estrutura mais ampla de pressão-temperatura e material, use o Guia de classificação de pressão e temperatura da válvula e Guia de válvulas de alta pressão e alta temperatura.
7. Ligação Térmica, Bloqueio de Pressão e Sobrepressão de Cavidade
As válvulas gaveta de alta temperatura podem apresentar vários problemas operacionais que muitas vezes são agrupados incorretamente. A válvula e o sistema de tubulação devem revisar cada mecanismo separadamente.
Uma linha de desvio ou equalização não deve ser adicionada por hábito. Sua direção, disposição da válvula e procedimento operacional devem corresponder ao projeto real da comporta e à relação de pressão do sistema.
8. Selecione o operador do pior caso operacional necessário
O operador deve superar a carga ou torque exigido da haste da válvula sob a pressão diferencial de abertura e fechamento especificada, atrito da gaxeta, carga de assentamento e qualquer requisito dinâmico. O operador não é selecionado apenas pelo tamanho da válvula.
| Operador | Razão típica a considerar | Verificação do projeto |
|---|---|---|
| Volante | Válvulas menores ou operadas com pouca frequência, onde a força manual permanece prática. | Força máxima de tração / operação do aro, pressão diferencial de acesso e abertura. |
| Operador de engrenagem | Válvulas maiores onde é necessária vantagem mecânica, mas a operação motorizada não é necessária. | Relação de engrenagem, carga da haste, giros, acesso e manutenção. |
| Atuador elétrico | Operação remota, sequenciamento ou isolamento automático onde a atuação elétrica é especificada. | Impulso/torque, ciclo de trabalho, potência, controles, interruptores de limite/torque e tempo de fechamento necessário. |
| Atuador pneumático/hidráulico | Isolamento rápido ou protetor específico do projeto onde a filosofia da planta assim o exigir. | Alimentação disponível, ação de falha, energia armazenada, perfil de fechamento e carga dinâmica da válvula. |
9. Dados de RFQ da válvula de isolamento de vapor principal
Para cotação, as informações mínimas de alto valor são: tamanho, pressão de projeto, temperatura de projeto, requisitos de material, conexão final, classe/padrão de pressão e requisitos do operador. Se a válvula precisar abrir ou fechar contra uma pressão diferencial definida ou atender a um tempo de fechamento automático, forneça essas condições também.
10. Inspeção, Testes e Documentação
A especificação de compra deve definir o padrão de válvula aplicável, o padrão de teste de pressão, a documentação do material, o NDE, o teste do atuador e quaisquer requisitos de inspeção específicos do projeto. A ASME B16.34 cobre classificações de pressão-temperatura, materiais, dimensões/tolerâncias, exame não destrutivo, testes e marcação para construções de válvulas aplicáveis, mas a especificação de compra completa pode incluir padrões adicionais e requisitos de EPC.
| Verificação | Objetivo |
|---|---|
| Documentação de materiais | Confirme os materiais de pressão, acabamento e parafusos especificados quando necessário. |
| Inspeção dimensional | Verifique a preparação final, face a face/ponta a ponta, disposição da haste/garfo e dimensões de desenho aprovadas. |
| Teste de casco/limite de pressão | Verifique a integridade do conteúdo de pressão de acordo com o procedimento de teste aplicável. |
| Teste de vazamento no assento | Verifique o desempenho de fechamento de acordo com o padrão de teste/válvula especificado. |
| Teste funcional do operador | Verifique o curso completo, limites, configurações de torque/impulso e função automática quando incluídos no escopo de fornecimento. |
| Proteção final | Proteja as extremidades soldadas ou faces do flange, a haste, a área da sede, o operador e os acessórios durante o transporte e armazenamento. |
Lista de verificação de seleção da válvula principal de isolamento de vapor
- Defina se a válvula é de isolamento normal, isolamento de manutenção ou dispositivo de isolamento automático de proteção.
- Confirme a pressão e temperatura operacional e de projeto.
- Confirme o requisito de isolamento totalmente aberto/totalmente fechado e qualquer critério de vazamento na sede.
- Selecione o projeto da válvula gaveta principal e o padrão aplicável.
- Avalie a vedação por pressão versus a construção com tampa aparafusada.
- Avalie o fechamento com cunha flexível versus fechamento com deslizamento paralelo.
- Confirme as extremidades soldadas ou flangeadas da classe de tubulação.
- Verifique os cenários de ligação térmica, travamento por pressão e sobrepressão da cavidade.
- Dimensione o volante, a caixa de engrenagens ou o atuador para a pior pressão diferencial operacional necessária.
- Defina testes de pressão, registros de materiais, NDE e documentação do projeto antes da compra.
Recursos técnicos relacionados
Referências Técnicas
Perguntas frequentes
Qual válvula é comumente usada para isolamento do vapor principal?
As válvulas gaveta são comumente consideradas porque se destinam ao isolamento de abertura total/fechamento total e fornecem um caminho de fluxo relativamente reto quando abertas. O projeto final da válvula ainda depende da pressão, temperatura, requisitos de fechamento, ciclagem térmica, conexão, operador e especificação do projeto.
Uma válvula principal de isolamento de vapor sempre precisa de uma tampa com vedação de pressão?
Não. A construção com vedação de pressão é amplamente utilizada em aplicações de energia de alta pressão e alta temperatura, mas a construção do castelo deve ser selecionada a partir do envelope de pressão-temperatura real e da especificação do projeto, e não apenas pelo nome do serviço.
Uma válvula gaveta de deslizamento paralelo é melhor do que uma válvula gaveta de cunha flexível para vapor principal?
Não universalmente. Os designs de deslizamento paralelo reduzem as preocupações de ligação térmica relacionadas à cunha, enquanto os designs de cunha flexível podem acomodar alguma distorção da sede e fornecer um mecanismo de desligamento diferente. A escolha correta depende da operação específica do vapor e do projeto aprovado da válvula.
Uma válvula principal de isolamento de vapor deve usar extremidades soldadas?
As extremidades soldadas são comuns em tubulações de vapor de alta energia porque eliminam uma grande junta de flange de linha, mas não são obrigatórias para todos os projetos. A classe da tubulação, o projeto da válvula, os requisitos de soldagem e a filosofia de manutenção devem determinar a conexão.
Uma válvula principal de vapor pode ser usada para estrangulamento?
As válvulas gaveta geralmente são destinadas ao isolamento. O estrangulamento contínuo pode expor a comporta e as sedes ao vapor de alta velocidade e ao desgaste localizado. Um globo ou válvula de controle deve ser avaliado para tarefas de regulação.
Que informações são necessárias para cotar uma válvula principal de isolamento de vapor?
No mínimo, forneça o tamanho da válvula, pressão de projeto, temperatura de projeto, requisitos de material do corpo, classe de pressão ou padrão de projeto, conexão final e requisitos do operador. Forneça também a pressão diferencial operacional máxima e o tempo de fechamento necessário se isso afetar a operação ou o dimensionamento do atuador.
Cada válvula principal de isolamento de vapor é um MSIV nuclear?
Não. O termo pode ser usado de forma ampla para as principais tarefas de isolamento de vapor, mas as aplicações MSIV de classe de segurança nuclear podem ter requisitos adicionais de código, qualificação, testes e segurança. Esses requisitos devem provir das especificações nucleares específicas do projeto.
