Kaip užtikrinti pramoninių užtvarkos vožtuvų sandarinimo našumą?

Uždarymo vožtuvų sandarinimo pagrindai: statinės sąsajos, dinaminis judėjimas ir kritiniai nutekėjimo kelias

Statiniai sandarinimo plotai: korpuso ir dangčio jungtis, stiebo pakingas ir flančų sujungimai

Trys pagrindiniai vietos, kuriose gali bėgti uždarymo vožtuvai, yra korpuso ir dangčio jungtis, stiebo paklodės sritis ir flanšų sujungimai tarp sekcijų. Šios vietos dažniausiai sugenda, kai sistemoje susidaro per didelis slėgis arba įtempis. Korpuso ir dangčio sandarinimo vietoje dauguma gamintojų naudoja suspaustą grafito arba PTFE tarpines, nes jos gali atlaikyti labai aukštus slėgius – kartais net iki 2500 psi, kol pradeda žlugti. Stiebo paklodės poveržlėse kalbama apie pynamas virves arba gumos panašias sandarinimo medžiagas, kurios spaudžiamos prie judančios stiebo dalies. Iš tikrųjų daugelis problemų kyla būtent iš šios vietos – lauko ataskaitos rodo, kad apytiksliai 9 iš 10 stiebo nuotėkų atsiranda dėl netinkamo jų montavimo. Flanšų sujungimams taip pat reikia skirti ypatingą dėmesį. Norint išlaikyti EPA metodą 21 tiriant išsisklaidančius dujų nuotėklius, jie turi būti aprūpinti viso paviršiaus tarpinėmis ir varžtai turi būti sukami tiksliai pagal nustatytus reikalavimus. Taip pat labai svarbu tinkamai parinkti medžiagą. Agresyviose aplinkose, kur yra sieros vandenilio („sour gas“), nikelio lydinio tarpinės tampa būtinos, kad būtų išvengta korozijos pažeidimų laikui bėgant.

Dinaminis sandarinimo iššūkis: vartų ir sėdynės sąsaja ciklinių apkrovų ir slėgio skirtumo sąlygomis

Vartų prie sėdynės plotas veikia kaip vienintelis judantis sandarinamasis elementas vartų vožtuve ir susiduria su kai kuriais rimtais eksploataciniais iššūkiais. Kai vartai juda aukštyn ir žemyn, metalinės dalys trina viena į kitą, sukurdamos trintį, kuri laikui bėgant sukelia šių sandarinamųjų paviršių nusidėvėjimą. Šis nusidėvėjimas ypač pastebimas aukšto slėgio garų sistemose, kur efektyvumas sumažėja apie 15 % jau po tik 500 eksploatacijos ciklų. Sistemos, veikiančios slėgiu virš 150 psi, dažnai aptinka net mažiausius defektus sėdynės paviršiuje, nors pramonės standartai, tokie kaip ANSI/FCI 70-2, leidžia apytiksliai 0,5 % nuotėkį naudojant IV klasės uždarymo vožtuvus. Daugelio vartų pjūklų forma iš tikrųjų veikia kartu su sistemos slėgiu, kad būtų pasiektas geresnis sandarinimas. Kietesnėms aplinkoms inžinieriai dažnai nurodo Stellite kietintus dengiamuosius sluoksnius ant sėdynių. Pagal 2023 m. naujausius tyrimus, atliktus įvairiose pramonės srityse tiriant vožtuvų ilgaamžiškumą, šie dengiamieji sluoksniai tarnauja tris kartus ilgiau nei standartinės medžiagos, kai reikia dirbti su abrazyvinėmis mišinių srovėmis.

Patikimų vartų vožtuvų sandarinimo medžiagų ir konstrukcijos parinkimas

Sandarinimo medžiagų (grafito, PTFE, metalo) pritaikymas veikiamajam teršalui ir eksploatacijos sąlygoms

Tai, kokia sandarinimo medžiaga pasirenkama, lemia viską, kai kalbama apie ilgalaikį patikimumą. Grafitinės pakingo medžiagos gali atlaikyti temperatūrą iki 600 °C, neprarasdamos savo savybių, todėl jos puikiai tinka sunkioms aplinkoms, kuriose yra daug garo arba angliavandenilių. Toliau – PTFE medžiagos, kurios puikiai veikia esant temperatūrai žemesnei nei 230 °C, nes sukuria minimalų trinties pasipriešinimą ir atsparios daugumai chemikalų. Dėl to jos yra puikus pasirinkimas švaraus vandens sistemoms ar taikymams, susijusiems su stabiliais chemikalais. Metaliniai sandarinimo elementai, pagaminti iš nerūdijančiojo plieno ar įvairių lydinių, yra inžinierių pasirinkimas, kai reikia susidurti su abrazyvinėmis medžiagomis arba situacijomis, kuriose reikalinga ekstremali slėgio atsparumas. Tačiau šiuos metalinius variantus reikia tiksliai apdirbti, o paviršiaus šiurkštumas turi būti ne didesnis kaip 16 Ra, kad jie tinkamai veiktų. Štai keletas svarbių aspektų, apie kuriuos verta pagalvoti.

Sandarinimą gerinantys konstrukciniai sprendimai: kraštutinės geometrijos forma, sėdynės kampas ir paviršiaus šiurkštumas

Tiksliai nustatyti geometriją yra išties svarbu, kurdami patikimus sandarinimo jungtis. Dauguma inžinierių nustatė, kad kampai nuo 5 iki 10 laipsnių puikiai tinka įpjovoms, nes jie padeda kompensuoti sėdynių nusidėvėjimą laikui bėgant. Su 30 laipsnių sėdynės kampu ši konfigūracija iš tikrųjų sukuria ne vieną, o dvi atskiras sandarinimo paviršius. Pagal 2021 m. ASME standartus šis sprendimas sumažina galimų nutekėjimo vietų apytiksliai 70 % lyginant su senaisiais plokščiaisiais uždarymo vožtuvais, kurie buvo plačiai naudojami anksčiau. Dėl paviršiaus šiurkštumo reikalavimų, bet koks reikšmė žemesnė nei 3,2 mikrono Ra užkerta kelią mažiausiems mikro-nutekėjimams. Be to, negalima pamiršti ir dangų – tokios medžiagos kaip stelitė ar volframkarbidas labai stipriai padeda atsparumui erozijai, kai susiduria su greitai judančiais skysčiais arba dalelių mišiniais. Aukščiausios kokybės gamintojai paprastai remiasi kompiuteriu valdoma apdirbimo įranga ir robotizuotomis poliravimo sistemomis, kad nuolat pasiektų šiuos tiksluosius leistinus nuokrypius visose gamybos serijose.

Uždarymo vožtuvo sandarumo našumo bandymai ir patvirtinimas pagal pramonės standartus

API 598 prieš MSS SP-61: kada taikyti kiekvieną standartą uždarymo vožtuvų nutekėjimo bandymams

2021 m. leidinys API 598 išlieka standartinis šaltinis naftos perdirbimo įmonėms ir bendroms angliavandenilių paslaugoms. Jame reikalaujama, kad tiek korpusai, tiek sėdynės būtų išbandyti esant 1,1 karto didesniam nei maksimalus darbinis slėgis. Persikėlus prie MSS SP-61 standarto, šis dokumentas yra skirtas plieniniams vožtuvams, naudojamiems elektros energijos gamybos įrenginiuose, įskaitant tuos, kurie naudojami branduolinėse garo sistemose. Šioms aplikacijoms visiškai draudžiama bet kokia matoma nuotėkėjimų iš minkštųjų sėdynių vožtuvų, be to, jie turi atlaikyti pakartotinius terminius ciklus nepažeisti. Skirtingai nuo API 598, kuris taiko bendrą požiūrį, apima įvairių tipų vožtuvus, SP-61 pateikia daug tiksliau suformuluotus priėmimo reikalavimus, pritaikytus aplinkoms, kur vožtuvai kasdien patiria nuolatines ciklinio veikimo sąlygas ir temperatūras virš 300 °C. Šie griežtesni reikalavimai daro SP-61 ypač aktualų elektrinėms, kurios kasdien susiduria su ekstremaliomis sąlygomis.

Bandymų rezultatų aiškinimas: leistinieji nuotėkėjimų lygiai ir priežasčių nustatymo rodikliai

Leidžiamo nuotėkio kiekis priklauso tiek nuo taikomosios standartinės procedūros, tiek nuo paties vožtuvo dydžio. Pagal API 598 specifikacijas metaliniais sėdynėmis aprūpinti vartai gali leisti nuotėkį apie 24 lašus per minutę mažesniems vožtuvams (NPS mažesnis arba lygus 2), tačiau šis ribinis leistinas nuotėkis žymiai sumažėja iki apytiksliai 0,3 ml per minutę didesniems vožtuvams. MSS SP-61 standartas iš tikrųjų leidžia šiek tiek didesnius nuotėkio rodiklius atliekant sudėtingus šiluminio ciklinimo bandymus, kuriuos visi gerai pažįstame. Jei daugelyje bandymų ciklų pastebima nuolatinė lašėjimas, tai dažniausiai reiškia, kad sistemoje vyksta rimti procesai, pvz., medžiagų nusidėvėjimas laikui bėgant arba komponentų suskylėjimas dėl karščio poveikio. Tačiau jei problema pasireiškia tik tam tikrose vietose, labai tikėtina, kad arba sėdynės paviršius netinkamai sujungtas, arba kokia nors formos netolygumų sąlygotą problemą sukelia. Taip pat atidžiai stebėkite slėgio praradimą greičiau nei 5 % per minutę, nes tai paprastai rodo arba netinkamą sandarinamųjų paviršių suspaudimą, arba problemų su įpjovos elemento įdėjimu į jo korpusą.

Veiklos geriausios praktikos, užtikrinančios vartų vožtuvo sandarumą laikui bėgant

Sandaros išlaikymas reikalauja daugiau nei tik įprastų techninės priežiūros patikrinimų; tai reikalauja tikro dėmesio smulkmenoms kasdienėje veikloje. Atverdami ar užverdami vožtuvus, veikite lėtai, kad išvengtumėte staigių smūgių, kurie laikui bėgant gali sušvelninti užraktą prie jo sėdynės. Taip pat būtina reguliariai atlikti vizualinius patikrinimus, kad būtų galima laiku pastebėti ankstyvus problemų požymius, pvz., korozijos dėmes, bruožus ant velenų arba tada, kai sandarinės padėklai pradeda išsipūsti iš vietos. Nepamirškite kas tris mėnesius tinkamai tepinti velenų sandarinimo įtaisus ir judančias dalis naudodami gamintojo rekomenduotus tepalus – tai padeda išvengti sandarinimo gedimų, kurie gali kilti dėl per didelio trinties. Įmonės, kuriose apdorojamos kritinės skysčiai, turėtų kas ketvirtį atlikti slėgio bandymus pagal API 598 nurodymus ir stebėti, kiek įvyksta nutekėjimo – tai dar vienas įspėjamasis ženklas, rodantis sandarinimo sistemų blogėjimą. Be to, atlikus bet kokius techninės priežiūros darbus, įsitikinkite, kad flanšų varžtai vėl buvo priveržti pagal nustatytus reikalavimus – netolygi įtempimo jėga deformuoja sandarinimo paviršius ir greičiau sukelia sandarinės padėklo gedimą. Įvairių pramonės įmonių tyrimai rodo, kad šie geri įpročiai iš tikrųjų gali padvigubinti sandarinimo sistemų gyvavimo trukmę – daugumos atvejų pagerėjimas siekia nuo 40 % iki 60 %.

D.U.K.

Kurios yra pagrindinės vietos, kuriose gali bėgti užtvarkos vožtuvai?

Pagrindinės vietos, kuriose gali bėgti užtvarkos vožtuvai, apima korpuso ir dangčio jungtį, stiebo paklodės sritį bei flančų sujungimus. Šios vietos yra linkusios praleisti dėl slėgio ar įtempimo.

Kodėl medžiagos pasirinkimas yra svarbus vožtuvų sandarinimui?

Medžiagos pasirinkimas yra esminis ilgaamžiškumui užtikrinti ir užtikrinti suderinamumą su transportuojama terpe bei eksploatacijos sąlygomis. Pavyzdžiui, grafitas atlaiko aukštus temperatūros režimus, o PTFE atsparus cheminėms medžiagoms.

Kaip sistemos slėgis veikia užtvarkos vožtuvų sandarinimą?

Sistemos slėgis gali padidinti sandarinimo efektyvumą, ypač naudojant klininio tipo konstrukcijas, kuriose slėgis padeda sukurti glaudesnį sandarinimą. Tačiau per didelis sistemos slėgis taip pat gali atskleisti netobulumus sandarinimo paviršiuose.