Почему шаровые краны используются на химических и нефтехимических заводах
Проходные клапаны часто выбираются на химических и нефтехимических заводах, когда линия нуждается в надежном перекрытии, работе «старт-стоп» или ограниченном дросселировании с более контролируемым закрывающим элементом, чем задвижка. Траектория их корпуса меняет направление потока через область седла, поэтому падение давления обычно выше, чем у задвижки или полнопроходного шарового клапана. Это приемлемо во многих инженерных, дозирующих, байпасных, дренажных, вентиляционных, отборных и технологических линиях, но это необходимо учитывать при расчете напора насоса, потерь энергии и стабильности процесса.
Не каждый проходной клапан подходит для непрерывного регулирования, высокого перепада давления, всплесков, кавитации или работы в загрязненных условиях. Химическая служба также включает вопросы контроля внешних утечек, коррозии, кристаллизации, отложений, совместимости прокладок, срока службы упаковки и доступа к техническому обслуживанию. Более широкую информацию о химических клапанах см. в нашей руководство по промышленной арматуре для химической обработки. В этой статье основное внимание уделяется выбору шарового клапана, а не повторению полного сравнения типов химических клапанов.
Промышленный проходной клапан против проходного регулирующего клапана
Промышленный проходной клапан и проходной регулирующий клапан могут выглядеть одинаково снаружи, но у них разные характеристики. Ручной или двухпозиционный вентиль может обеспечить изоляцию и ограниченное дросселирование. Непрерывное модулирующее управление должно оцениваться как полный комплект регулирующего клапана.
| Точка выбора | Промышленный шаровой клапан | Проходной регулирующий клапан |
|---|---|---|
| Основная обязанность | Изоляция, старт-стоп или ограниченное регулирование. | Непрерывное регулирование расхода, давления, температуры или уровня. |
| Частота регулирования расхода | Периодическая регулировка или ручная балансировка. | Частое перемещение со стабильным ходом и повторяемостью. |
| Требование к размеру | Обычно зависит от размера трубопровода, класса давления, перекрытия и допустимого перепада давления. | Требуется определение размеров Cv или Kv и анализ хода для всех рабочих случаев. |
| Дизайн отделки | Диск, седло и шток выбраны с учетом совместимости с возможностью отключения, износа и обслуживания. | Рассмотрены архитектура трима, характеристики потока, баланс, шум и риски тяжелых условий эксплуатации. |
| Привод и позиционер | Можно использовать ручное, зубчатое, электрическое или пневматическое управление. | Упор привода, позиционер, аксессуары и сигнал управления являются частью выбора. |
| Требование к утечке | Испытание на герметичность седла указано в соответствии со стандартом промышленного клапана или требованиями проекта. | Класс утечки регулирующего клапана может быть указан отдельно, и его не следует путать с обычным испытанием седла. |
| Обзор серьезного падения давления | Высокий перепад давления может затруднить работу или повредить триммер. | При выборе регулирующего клапана оцениваются кавитация, мигание, шум, вибрация и триммер. |
| Типичные данные о закупках | Размер, класс, материал, торцевое присоединение, закрытие, эксплуатация и испытания. | Варианты процесса, Cv, характеристика расхода, действие при отказе, данные привода, позиционер и аксессуары. |
Когда требуется непрерывное регулирование, стабильный ход и управление процессом, в приложении следует выполнить отдельный выбор регулирующего клапана и процесс определения Cv. Используйте руководство по выбору регулирующего клапана для этих обязанностей. Добавление пневматического привода к обычному проходному клапану не превращает его автоматически в высокопроизводительный регулирующий клапан.
Распространенные конфигурации проходных клапанов для химической промышленности
Проходные клапаны следует классифицировать по конструкции и функциям, а не по рейтинговому списку. Подходящая конфигурация зависит от среды, температуры, давления, перепада давления, требований к утечке и метода работы.
Прямой проходной клапан
Проходной клапан прямого типа может рассматриваться для общей изоляции процесса, вентиляции, дренажа, байпасов и умеренного дросселирования там, где падение давления является приемлемым. Перед составлением предложения подтвердите материал корпуса и отделки, конструкцию седла, набивку, прокладку и необходимое направление потока. Он не идеален там, где требуется очень низкая потеря давления, очистка скребками или высокое содержание твердых частиц.
Шаровой клапан Y-образной формы
Проходной клапан Y-образного сечения может снизить сопротивление потоку по сравнению со стандартным седельным клапаном прямого типа, и его часто рассматривают для работы с паром, коммунальными услугами или при высоких температурах. Ему все еще необходимы проверки номинального давления и температуры, упаковки, крышки и трима. Выбора только по форме недостаточно.
Угловой шаровой клапан
Угловой проходной клапан меняет направление потока и может уменьшить потребность в колене в некоторых схемах трубопроводов. Это может быть полезно для дренажных, бойлерных, паровых или некоторых устройств, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации, но необходимо учитывать скорость на выходе, эрозию и доступ для технического обслуживания.
Шаровой клапан с сильфонным уплотнением
Шаровой клапан с сильфонным уплотнением может быть выбран для токсичных, летучих, пахучих, легковоспламеняющихся или чувствительных к утечкам сред, где предусмотрен контроль утечки через шток. Необходимо подтвердить материал сильфона, сварную конструкцию, ход, частоту циклов, коррозионную стойкость и резервную набивку. Варианты продукции можно просмотреть на странице Страница с сильфонным шаровым клапаном.
Криогенный шаровой клапан
Криогенный вентиль не подходит для СПГ или низкотемпературных химикатов только потому, что в названии продукта есть слово «криогенный». Удлиненная конструкция крышки, прочность материала, характеристики упаковки, испытания, очистка и проектная документация должны соответствовать фактической температуре и среде.
Шаровой клапан с герметичным уплотнением
Для некоторых режимов работы при высоком давлении и высокой температуре можно рассмотреть возможность использования шарового клапана с герметичным уплотнением. Это не выбор по умолчанию для всех химических систем. Необходимо проверить материал корпуса, уплотнение крышки, наплавку, упаковку, термоциклирование и метод эксплуатации. См. Страница шарового клапана с герметичным уплотнением для вариантов уровня продукта.
Приводной шаровой клапан
Приводной проходной клапан может быть выбран для дистанционного обслуживания, блокировки или ограниченного автоматического позиционирования. Подтвердите требуемое усилие или крутящий момент, ход штока, положение отказа, источник питания, корпус, аксессуары и логику управления. Для непрерывного регулирования укажите комплект регулирующего клапана, а не просто добавляйте привод.
Проходной регулирующий клапан
Проходной регулирующий клапан выбирается, когда важны характеристики управления технологическим процессом. Cv, диапазон регулирования, характеристика расхода, триммер, усилие привода, позиционер, класс утечки и риск тяжелых условий эксплуатации должны проверяться как один пакет. В этой статье обозначены границы, а подробное описание процесса работы регулирующего клапана содержится в специальном руководстве по регулирующему клапану.
Таблица быстрого выбора
| Условия обслуживания | Общее направление проходного клапана | Основная инженерная проверка |
|---|---|---|
| Общая некоррозионная изоляция процесса | Можно рассмотреть прямой или Y-образный рисунок. | Класс давления, отсечка, перепад давления и метод эксплуатации. |
| Коррозионные жидкости | Кузов и комплектация выбраны после проверки совместимости. | Среда, концентрация, хлорид, примеси, температура и механизм коррозии. |
| Токсичные или чувствительные к утечкам среды | Сильфонное уплотнение или конструкция с низким уровнем выбросов, если указано. | Уплотнение штока, материал сильфона, резервная набивка и требования к неорганизованным выбросам. |
| Высокотемпературное энергоснабжение или технологическое обслуживание | В зависимости от условий эксплуатации можно рассмотреть вариант Y-образного или герметичного уплотнения. | Номинальное давление-температура, болтовое соединение, прокладка, набивка и термоциклирование. |
| Низкотемпературная или криогенная работа | Криогенный вентиль, если указано. | Прочность материала, удлиненная крышка, очистка, испытания и документация. |
| Частое дросселирование | Промышленный клапан может быть ограничен; может потребоваться регулирующий клапан. | Частота, стабильность хода, износ седла, падение давления и выделение тепла. |
| Высокий перепад давления | Требуется серьезная проверка обслуживания. | Кавитация, вспышка, шум, эрозия, вибрация и рабочая сила. |
| Автоматизированное включение/выключение дежурства | Можно рассмотреть возможность использования клапана с приводом. | Усилие штока, ход, положение отказа, источник питания и аксессуары. |
| Непрерывное модулирующее управление | Проходной регулирующий клапан зависит от размера регулирующего клапана. | Cv, характеристика, триммер, привод, позиционер и система управления. |
| Жидкости, содержащие твердые вещества или кристаллизующиеся среды | Используйте с осторожностью; другой тип клапана может оказаться более подходящим. | Закупоривание, эрозия, образование отложений и очистка доступа. |
Выбор материала корпуса, крышки и отделки салона
Выбор материала для проходных клапанов должен охватывать всю систему материалов, а не только корпус клапана. Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, низкотемпературная углеродистая сталь, легированная сталь, дуплексная или супердуплексная нержавеющая сталь, никелевые сплавы, титан и сплавы для конкретного проекта — все они могут быть пригодны для правильной эксплуатации и непригодны для неправильной эксплуатации.
Нержавеющая сталь 304 или 316 автоматически не подходит для всех кислот, хлоридов или высокотемпературных химических сред. Монель, инконель, сплавы типа хастеллой, дуплексная нержавеющая сталь и титан должны выбираться в соответствии с реальной химической средой. Стеллит и другие наплавочные материалы в основном проверяются на предмет износа, эрозии, истирания, перепада давления или долговечности седла; их не следует называть универсальными коррозионностойкими материалами. Для более глубокого обсуждения обрезки используйте Руководство по материалам трима клапана.
| Компонент | Общее материальное направление | Что необходимо подтвердить |
|---|---|---|
| Кузов и капот | Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь, низкотемпературная сталь или проектный сплав. | Номинальное давление-температура, допуск на коррозию, внешняя коррозия и стандартный объем. |
| Диск или вилка | Соответствующий сплав, нержавеющая сталь, отделка с наплавкой или выбранный сплав. | Эрозия, истирание, частота дросселирования и требования к отключению. |
| Кольцо седла | Цельное, резьбовое, приварное или сменное седло с подходящей облицовкой. | Испытание на утечку, износ, коррозия, термоциклирование и стратегия ремонта. |
| Стебель | Материал штока из нержавеющей стали или сплава, выбранный с учетом прочности и устойчивости к коррозии. | Нагрузка на шток, совместимость набивки, истирание и воздействие окружающей среды. |
| Сильфоны, где используются | Сильфоны из нержавеющей стали или указанного сплава. | Совместимость среды, температура, частота циклов и проверка сварных швов. |
| Упаковка | Графит, ПТФЭ или уплотнение с низким уровнем выбросов, если указано. | Температура, отделка штока, требования к выбросам и доступ к регулировке. |
| Прокладка | Графит, спиральная намотка, ПТФЭ или специальная прокладка. | Химическая совместимость, фланцевые нагрузки, температурные и пожаробезопасные требования. |
| Болтовые соединения | Стандартные или предусмотренные проектом болтовые материалы. | Требования к температуре, коррозии, работе в кислой среде и покрытию. |
| Наплавка или покрытие | Облицовка стеллитом, азотирование или проектное покрытие, где это применимо. | Износ, эрозия, истирание, перепад давления и совместимость со средой. |
Давление, температура и перепад давления
Класс или PN не являются фиксированным значением рабочего давления. Допустимое давление меняется в зависимости от температуры, материала корпуса и применимого стандарта или норм проекта. Выбранный проходной клапан необходимо проверить на соответствие расчетному давлению, расчетной температуре, условиям эксплуатации, требованиям гидроиспытаний и материалу корпуса. Предельные значения уплотнения, прокладки, болтов, седла и привода могут быть ниже предельного давления и должны рассматриваться отдельно.
Высокий перепад давления может вызвать кавитацию, образование всплесков, эрозию, шум, вибрацию, повреждение седла или трудности в эксплуатации. В таких условиях ручной шаровой клапан не может автоматически заменить регулирующий клапан для тяжелых условий эксплуатации. Используйте Таблица номинальных значений давления и температуры клапана при проверке класса, материала и температурных воздействий.
Направление потока и установка
Шаровые краны не следует устанавливать в произвольном направлении только по привычке. Направление потока на открытие, на закрытие или другое, указанное производителем, зависит от конструкции диска, нагрузки на седло, нагрузки на шток, перепада давления и конструкции клапана. Следуйте стрелке потока на корпусе клапана, чертежу производителя и спецификациям проекта.
Проверка установки должна включать доступ к маховику, вес привода, опору трубы, зазор крышки, изоляционное пространство, доступ для регулировки уплотнения и зазор для снятия. Для клапанов с приводом перед вводом в эксплуатацию проверьте жесткость кронштейна, выравнивание штока, настройку ограничения хода и положение отказа.
Уплотнение штока и контроль внешних утечек
Обычная упаковка может быть приемлемой для многих коммунальных и неопасных применений, если упаковочный материал, отделка штока, температура и доступ для обслуживания подходят. Упаковка с низким уровнем выбросов может быть указана, когда требуется контроль неорганизованных выбросов. Для токсичных, легковоспламеняющихся, летучих или чувствительных к утечкам сред можно использовать сильфонное уплотнение с резервной набивкой.
Сильфонное уплотнение помогает снизить риск внешних утечек вокруг штока, но его нельзя описывать как обеспечивающее безусловно нулевую утечку. Необходимо подтвердить материал сильфона, сварную конструкцию, ход, частоту циклов, температуру и условия коррозии. Соответствие требованиям по неорганизованным выбросам следует заявлять только в том случае, если фактическая конструкция, испытания и сертификация соответствуют указанным требованиям.
Шаровые клапаны высокого давления и тяжелых условий эксплуатации
Крышка с герметичным уплотнением в основном используется для определенных условий работы при высоком давлении и высоких температурах. Его не следует представлять как выбор по умолчанию для всех химических систем. Необходимо пересмотреть материал корпуса, уплотнение крышки, наплавку, набивку, термоциклирование, рабочую силу и метод обслуживания.
Тяжелые условия эксплуатации могут потребовать специального трима, наплавки, конструкции направляющего плунжера, ступенчатого падения давления, усовершенствованного размера привода или клапана другого типа. Обычные седельные клапаны не следует рекламировать как универсальное решение для кавитации, мигания, высокого шума, эрозионной эксплуатации или очень высокого перепада давления.
Когда шаровой клапан может не подойти
Шаровой клапан может оказаться неподходящим выбором, если среда содержит большое количество твердых частиц, волокон или кристаллизующихся материалов, которые могут заблокировать или повредить путь потока. Другие типы клапанов могут оказаться более подходящими, когда требуется минимальная потеря давления. Обычные запорные клапаны, как правило, не подходят для полнопроходных трубопроводов, скребкового оборудования или применений, где важен прямой поток.
Регулирующий клапан следует оценивать, когда требуется долгосрочное, высокочастотное и точное регулирование. Для работы с большими размерами или с высоким перепадом давления могут потребоваться расчеты усилия редуктора, привода или усилия штока. Если совместимость материалов неясна, покупатели не должны при заказе указывать только «нержавеющую сталь» или «сплав». Химическая среда и спецификация проекта должны определять систему материалов.
Тестирование, проверка и документация
Обычно запрашиваемая документация для промышленных клапанов может включать проверку размеров, испытание корпуса под давлением, испытание на герметичность седла, сертификат на материал, визуальный осмотр, чертеж и таблицу технических данных. Предметы, предусмотренные проектом, могут включать в себя PMI, NDE, документацию о низкотемпературном воздействии, испытание или сертификат на неорганизованные выбросы, проверку сильфона, проверку наплавки, техническую документацию привода, проверку третьей стороной, проверку материалов, эксплуатируемых в кислых средах, и специальную очистку.
Если указаны ASME, API, ISO или другой стандарт, его объем и применимость должны соответствовать конструкции клапана и требованиям проекта. Не думайте, что каждый проходной клапан автоматически соответствует API 623, API 598, ASME B16.34, ISO 15848 или любому другому стандарту. Испытание на герметичность седла обычных промышленных клапанов также следует отличать от классификации утечек регулирующего клапана.
Информация, которую покупатели должны предоставить до предложения
Предоставьте следующую информацию, прежде чем запросить расценки на шаровые клапаны для химической или нефтехимической промышленности:
- Тип клапана и требуемая функция
- Размер / DN / NPS и класс давления / PN
- Расчетное давление, рабочее давление и максимальный перепад давления
- Расчетная температура и рабочая температура
- Название среды, химическая концентрация, примеси и содержание хлоридов, если применимо.
- Твердые частицы, риск кристаллизации или накипи
- Требуемый расход, если используется дросселирование или управление
- Материал корпуса, крышки, диска, седла, штока и отделки
- Требования к уплотнению, прокладке и сильфонному уплотнению
- Концевое соединение и стандарт
- Требуемое направление потока
- Ручное, зубчатое, электрическое или пневматическое управление.
- Неисправное положение при срабатывании
- Требование к утечке или отключению
- Применимые стандарты
- Требования MTC, PMI, NDE и протоколов испытаний
- Требование к неорганизованным выбросам или специальной очистке
- Требования к количеству и проектной документации
Для опций на уровне продукта Страница категории промышленных клапанов дает обзор покупок. Само предложение по-прежнему должно основываться на точных данных процесса и проектной документации.
Нужна помощь в выборе шарового клапана для химической промышленности?
Отправьте клапану Vcore информацию о среде и концентрации, давлении и температуре, максимальном перепаде давления, размере и классе давления, материале корпуса и отделки, требованиях к уплотнению или сильфону, торцевом соединении, методе работы, требованиях к утечкам, требованиях к испытаниям и документации. Мы можем рассмотреть, является ли стандартный промышленный проходной клапан, проходной клапан с сильфонным уплотнением, проходной клапан с герметичным уплотнением, приводной клапан или блок регулирующих клапанов более подходящим направлением. Используйте страница контактов для отправки данных проекта.
Часто задаваемые вопросы
Почему шаровые краны используются на химических заводах?
Проходные клапаны используются там, где требуется отключение, запуск-стоп или ограниченное дросселирование и допустимо более высокое падение давления. Химическая служба по-прежнему требует проверки среды, коррозии, температуры, давления, риска утечки и доступа для технического обслуживания.
Могут ли шаровые клапаны использоваться как для изоляции, так и для дросселирования?
Да, многие промышленные вентили могут использоваться для изоляции и ограниченного регулирования. Непрерывное, стабильное и точное регулирование следует рассматривать как функцию регулирующего клапана с проверками Cv, трима, привода и позиционера.
В чем разница между промышленным проходным клапаном и проходным регулирующим клапаном?
Промышленный вентиль обычно выбирают по размеру, классу давления, материалу, способу запирания и методу работы. Проходной регулирующий клапан имеет размеры и определяется как блок управления, включая Cv, характеристику потока, конструкцию трима, усилие привода, позиционер и характеристики управления.
Какой материал подходит для химического клапана?
Не существует универсального материала для каждого химического клапана. Корпус, крышка, отделка, набивка, прокладка, болты и любые сильфоны должны выбираться в соответствии со средой, концентрацией, примесями, содержанием хлоридов, давлением, температурой и спецификациями проекта.
Когда следует выбирать клапан с сильфонным уплотнением?
Шаровой клапан с сильфонным уплотнением может рассматриваться для токсичных, легковоспламеняющихся, летучих, пахучих или чувствительных к утечкам сред, где предусмотрен контроль утечки через шток. Необходимо подтвердить требования к материалу сильфона, сроку службы, температуре, коррозии и резервной упаковке.
Подходят ли седельные клапаны для суспензий или кристаллизующихся сред?
Проходные клапаны не являются выбором по умолчанию для шламовых, волокнистых или кристаллизующихся сред, поскольку путь потока и область седла могут закупоривать, разрушать или накапливать отложения. Перед выбором следует проанализировать поведение среды и доступ для обслуживания.
Какое направление потока следует использовать для шарового клапана?
Используйте стрелку потока на корпусе клапана, чертеж производителя и спецификацию проекта. Направление потока на открытие, на закрытие или другое направление зависит от диска, седла, нагрузки на шток, перепада давления и конструкции клапана.
Какая информация требуется для расчета стоимости шарового клапана для химической или нефтехимической промышленности?
Укажите функцию клапана, размер, класс давления, расчетное и рабочее давление, температуру, среду, концентрацию, примеси, перепад давления, материалы, торцевое соединение, метод работы, требования к утечкам, а также требования к проверке или документации.
