Ali je zaporni ventil izolacijski ventil?

Ali zaporni ventil šteje kot izolacijski ventil? Začnimo z načeli oblikovanja in industrijskimi standardi.

V klasifikaciji cevovodnih sistemov je izolacijski ventil opredeljen kot naprava, ki se uporablja za popolno zapiranje ali odpiranje pretoka medija. Njegova glavna zahteva je najmanjša možna stopnja puščanja, ko je zaprt. Torej, ali običajni zaporni ventil izpolnjuje to vlogo? Odgovor je pritrdilen – zaporni ventil je ena najbolj tradicionalnih in pogosto uporabljenih vrst izolacijskih ventilov. Vendar, da bi to razumeli, se moramo poglobiti v notranjo strukturo in tesnilni mehanizem zapornega ventila.

1. Načelo delovanja zapornega ventila kot izolacijskega ventila

Zaporni ventil se opira na steblo, da poganja zapornico navpično, tako da se zapornica tesno prilega sedežu in blokira pot pretoka. Za razliko od regulacijskih ventilov se zaporni ventili običajno uporabljajo samo v popolnoma odprtih ali popolnoma zaprtih položajih in niso primerni za dušenje. Ko je ventil popolnoma odprt, se vrata popolnoma umaknejo s poti pretoka, kar ima za posledico zelo nizek upor pretoka (koeficient pretoka je običajno le 0,05~0,1). Ko so popolnoma zaprti, se med vrati in sedežem oblikuje tesnilna površina kovina-kovina (ali s prilagodljivim grafitnim tesnilnim obročem), ki se opira na mehansko zagozdeno silo, da doseže zapiranje.

Vzemiteklinasti zaporni ventil iz litega jeklakot primer: njegova vrata so zasnovana kot klinasta konstrukcija (enojni klin ali dvojni klin). Med zapiranjem zagozdeni kot (običajno 5 stopinj ~ 8 stopinj) prisili vrata, da ustvarijo radialno stiskanje proti sedežu, s čimer odpravijo zračnost na tesnilnih površinah. Ta zasnova omogoča, da ventil pod tlakom od razreda 150 do razreda 2500 prenese preskusni tlak lupine (npr. za razred 600 je preskusni tlak 15,3 MPa) in preskusni tlak tesnjenja (1,1-kratnik nazivnega tlaka), določen v ASME B16.34. V skladu z API 598 je dovoljeno puščanje zapornega ventila veliko nižje kot pri krogelnem ali metuljastem ventilu s trdim sedežem – za zaporni ventil s kovinskim sedežem stopnja puščanja ne sme preseči 0,1 ml/(min·inch) (nazivne velikosti).

2. Omejitve materiala in temperature zapornih ventilov iz litega jekla

Izrazzaporni ventil lito jekloje pogost v industrijskih cevovodih. Zaporni ventili iz litega ogljikovega jekla (npr. WCB, WCC) ali legiranega jekla (npr. WC6, WC9) imajo uporabno temperaturno območje od -29 stopinj do 425 stopinj (za material WCB). Za višje temperature je mogoče izbrati krom-molibden jeklo (WC9 do 593 stopinj). V primerjavi z zapornimi ventili iz litega železa ponuja lito jeklo višjo natezno trdnost (natezna trdnost pri sobni temperaturi WCB večja ali enaka 485 MPa) in udarno žilavost (večja ali enaka 27 J pri -29 stopinjah), kar mu omogoča, da prenese nihanje tlaka in toplotno kroženje v pari, olju in kemičnih medijih.

Za posebne parametre ima klinasti zasun iz litega jekla DN200 (8-palčni) skupno višino, ko je popolnoma odprt, približno 1,2–1,5-kratno dolžino telesa (npr. dolžina telesa 750 mm, skupna višina približno. 950 mm). Zatezni navor tesnilne tesnilke, ko je zaprt, je treba nadzorovati v skladu z MSS SP‑91. Držalo je izdelano iz nerjavečega jekla 13Cr ali nerjavečega jekla 17‑4PH, utrjenega z izločanjem, s površinsko trdoto 35–45 HRC, ki je odporen proti obrabi med večkratnimi cikli odpiranja/zapiranja.

3. Inženirska praksa ročno vodenih zapornic

V mnogih cevovodih, ki ne zahtevajo samodejnega krmiljenja (npr. sistemi za požarno vodo, nizkotlačni parni sledilni vodi),ročno voden zaporni ventilje še vedno prva izbira. Zaporni ventili z nedvižnim drogom (tip OS&Y ali tip z nedvižnim drogom), ki jih upravlja ročno kolo, dvigajo in spuščajo zapornico prek vijačnega prenosa. Premer ročnega kolesa in delovni navor sta v skladu s standardom ISO 5210: za zaporni ventil razreda 150, DN100 največja sila ročnega kolesa ne sme preseči 360 N (približno . 36 kgf), medtem ko DN400 zahteva pomočnik menjalnika.

Čas odpiranja/zapiranja ročnega zapornega ventila je odvisen od napeljave droga. Za trapezni navoj s premikom 10 mm in skupnim hodom stebla 200 mm potrebuje ročno kolo 20 obratov. Ta lastnost počasnega odpiranja/zapiranja je dejansko koristna za izolacijo – prepreči vodni udar, ki ga povzroči hitro delovanje, izmerjena nihanja tlaka pa je mogoče zmanjšati za več kot 70 % (v primerjavi s hitro delujočimi zapornimi ventili). Poleg tega se ročno upravljanje ne zanaša na dovod zraka ali električne energije, kar je v skladu z načelom varnega delovanja cevovodov.

4. Primerjava med zapornimi ventili in drugimi izolacijskimi ventili

Nekateri inženirji se sprašujejo: tesnilne površine vratnega ventila med odpiranjem/zapiranjem doživljajo trenje (klinasta vrata v trenutku dotika strgajo ob sedež). Ali lahko po dolgotrajni uporabi še vedno ne pušča? Podatki kažejo, da lahko po 500 ciklih polnega giba stopnja puščanja visokokakovostnega klinastega ventila iz litega jekla še vedno ustreza standardu API 598 razreda A (tj. brez vidnega puščanja). Za primerjavo, loputa z mehkim sedežem pod enakimi pogoji lahko doživi staranje elastomera po 300 ciklih.

Še en podatek: glede na poročilo mednarodne rafinerije o vzdrževanju iz leta 2019 je med 200 ročnimi zapornimi ventili, ki so bili v uporabi več kot 10 let, 82 % še vedno opravilo preskus z nizkim tlakom zraka na mestu (0,6 MPa zrak, metoda z mehurčki). To pomeni, da pravilno oblikovani zaporni ventili zagotavljajo dolgoročno zanesljivo izolacijo.

5. Zaključek

Nazaj na prvotno vprašanje:ali je zaporni ventil izolacijski ventil?

Da, zaporni ventil v celoti ustreza definiciji izolacijskega ventila – zagotavlja dvosmerno tesnjenje, prehod toka skozi celotno izvrtino in nizke stopnje puščanja, potrjene s standardi.

Ali gre za azaporni ventil lito jekloza uporabo pri visokih temperaturah in visokem tlaku ali a ročno voden zaporni ventilza enostavno vklop/izklop, dokler je pravilno izbran in vzdrževan, zaporni ventil ostaja robustna izbira pri rešitvah za izolacijo cevovoda. Pri izbiri izolacijskega ventila ni treba dvomiti o vlogi zapornega ventila; namesto tega je treba posvetiti pozornost, ali je njegova stopnja tlaka, tesnilni material (STL navarjanje ali13Cr) in način aktiviranja sta primerna za posebne pogoje delovanja.