แรงดันสูงสุดสำหรับวาล์วประตูขึ้นอยู่กับการออกแบบ วัสดุ ขนาด และอุณหภูมิการทำงาน วาล์วสำหรับที่อยู่อาศัยมาตรฐานมีพิกัด 100 ถึง 200 PSI แต่วาล์วประตูแรงดันสูงที่สร้างขึ้นสำหรับงานอุตสาหกรรมสามารถทนแรงดันได้สูงกว่า 20,000 PSI ในการใช้งานเฉพาะทางในแหล่งน้ำมัน.
ปัจจัยที่กำหนดพิกัดความดัน
พิกัดความดันไม่ใช่ตัวเลขคงที่เพียงตัวเดียว มันเปลี่ยนแปลงไปตามปัจจัยหลายอย่างที่ทำงานร่วมกัน.
อุณหภูมิ
เมื่ออุณหภูมิการทำงานสูงขึ้น ความแข็งแรงของวัสดุจะลดลง และแรงดันที่อนุญาตก็จะลดลงตามไปด้วย.
วาล์วที่ระบุพิกัด 5,000 PSI ที่ 100°F อาจปลอดภัยเพียง 3,000 PSI ที่ 600°F.
การอ่านเพียงพิกัดแรงดันบรรยากาศและหยุดอยู่แค่นั้นเป็นข้อผิดพลาดในการระบุคุณสมบัติที่พบซ้ำๆ ในการจัดซื้อจัดจ้างทางอุตสาหกรรม และเป็นสิ่งที่สามารถหลีกเลี่ยงได้อย่างสิ้นเชิง.
โครงสร้างวัสดุ
เหล็กหลอมขึ้นรูป (Forged steel) ให้ตัววาล์วที่หนาแน่นและแข็งแรงกว่าเหล็กหล่อ (Cast steel) สำหรับการใช้งานไอน้ำแรงดันสูงและไฮโดรคาร์บอน ตัววาล์วที่หลอมขึ้นรูปมีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัววาล์วหล่อในด้านความแข็งแรงและความน่าเชื่อถือในระยะยาว.
การเคลือบผิวแข็ง (Hard-facing) บนบ่าวาล์วและพื้นผิวลิ้นวาล์วก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน วัสดุอย่างทังสเตนคาร์ไบด์ (Tungsten Carbide) และสเตลไลต์ 6 (Stellite 6) ต้านทานการกัดกร่อนที่เกิดจากการไหลของแรงดันสูงที่หน้าสัมผัสบ่าวาล์ว หากไม่มีสิ่งเหล่านี้ การสึกหรอของบ่าวาล์วจะเร่งตัวขึ้นและตามมาด้วยการรั่วไหล.
การออกแบบบอนเน็ต
การออกแบบฝาวาล์วแบบยึดด้วยสลักเกลียว (Bolted bonnet) มีข้อจำกัดในการใช้งานแรงดันสูง เนื่องจากตัวยึดรับภาระการซีล.
เหนือกว่าเกณฑ์ที่กำหนด แรงตึงของสลักเกลียวเพียงอย่างเดียวไม่สามารถยึดไว้ได้.
การออกแบบซีลแรงดัน (Pressure seal) แก้ปัญหานี้โดยใช้แรงดันภายในเพื่อขันซีลให้แน่น ยิ่งระบบดันแรงเท่าไหร่ ซีลก็จะยิ่งแน่นขึ้นเท่านั้น.
การกำหนดค่ารูเจาะ
วาล์วประตูแบบเต็มช่อง (Full-bore gate valves) รักษาเส้นผ่านศูนย์กลางภายในให้เท่ากับท่อส่ง สิ่งนี้ช่วยให้แรงดันตกคร่อมน้อยและช่วยให้ลูกหมูทำความสะอาดท่อ (pipeline pigs) สามารถผ่านไปได้ วาล์วแบบลดช่อง (Reduced bore valves) มีขนาดกะทัดรัดและเบากว่า แต่ช่องเปิดที่แคบลงจะเพิ่มความต้านทานการไหลผ่านวาล์ว ในการใช้งานในแหล่งน้ำมันและท่อส่งแรงดันสูง การเลือกระหว่างสองแบบนี้ส่งผลต่อทั้งประสิทธิภาพการดำเนินงานและการเข้าถึงเพื่อบำรุงรักษา.
มาตรฐานพิกัดความดัน
วาล์วประตูอุตสาหกรรมเป็นไปตามระบบการจัดอันดับหลักสองระบบ.
ระดับ ASME/ANSI มีตั้งแต่ Class 150 ถึง Class 4500 วาล์ว Class 150 สามารถทนแรงดันได้ประมาณ 285 PSI ที่อุณหภูมิแวดล้อม วาล์ว Class 2500 สามารถทนแรงดันได้ประมาณ 6,250 PSI ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน.
พิกัด PN ใช้ในข้อกำหนดของยุโรปและระหว่างประเทศ โดยมีตั้งแต่ PN10 ถึง PN400 และแสดงถึงความสามารถในการรับแรงดันเป็นบาร์.
วาล์วที่ระบุพิกัดสำหรับแรงดันสูงที่ 100°F อาจเห็นพิกัดนั้นลดลงครึ่งหนึ่งที่ 800°F ควรอ่านกราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน-อุณหภูมิฉบับเต็มเสมอ ไม่ใช่แค่ตัวเลขที่อุณหภูมิแวดล้อม.
สำหรับการใช้งานในแหล่งน้ำมัน API 6A ระบุพิกัดแรงดันที่ 2,000, 3,000, 5,000, 10,000, 15,000 และ 20,000 PSI ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า 2M ถึง 20M สิ่งเหล่านี้ครอบคลุมอุปกรณ์ปากบ่อและอุปกรณ์บนพื้นผิวในการผลิตน้ำมันและก๊าซ ซึ่งเป็นที่ที่สภาพการทำงานมีความต้องการสูงสุด.
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการใช้พิกัดเหล่านี้ในสภาพการบริการที่แตกต่างกัน, คู่มือการออกแบบวาล์วประตูแรงดันสูงของเรา ลงรายละเอียดตามประเภทการใช้งาน.
วาล์วประตูแบบซีลแรงดัน
วาล์วประตูแบบซีลแรงดัน (pressure seal Gate valve) เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับโรงไฟฟ้า ระบบไอน้ำ และโรงกลั่นน้ำมันที่ทำงานที่แรงดันสูงกว่า 1,450 PSI.
ซีลฝาครอบจะแน่นขึ้นเมื่อแรงดันภายในเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพจะดีขึ้นภายใต้สภาวะที่ฝาครอบแบบยึดด้วยสลักเกลียวจะเริ่มล้มเหลว.
วาล์วเหล่านี้ทำงานได้ตั้งแต่ Class 900 ถึง Class 4500 โดยรองรับแรงดันตั้งแต่ประมาณ 2,200 PSI ถึง 10,000 PSI และสูงกว่านั้น นอกจากนี้ยังได้รับการจัดอันดับสำหรับอุณหภูมิสูงถึง 580°C ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตไฟฟ้าแบบ supercritical และการใช้งานไอน้ำแรงดันสูง.
ปะเก็นเคลือบเงินในการออกแบบซีลแรงดันต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษในช่วงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ปะเก็นที่ถูกบีบอัดระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วจะทำให้เกิดการรั่วไหลที่ตารางการบำรุงรักษามาตรฐานไม่ได้คาดการณ์ไว้.
การออกแบบซีลแรงดันบางแบบยังใช้ก้านวาล์วแบบไม่ยกตัว (non-rising stems) เพื่อลดการสึกหรอของซีลและแรงบิดในการทำงานในการกำหนดค่าประตูแบบแผ่น (slab gate) แรงดันสูง ยืนยันสิ่งนี้ในระหว่างการระบุคุณสมบัติในการใช้งานที่คาดว่าจะมีการทำงานบ่อยครั้ง.
หากคุณกำลังระบุวาล์วซีลแรงดันสำหรับการใช้งานแบบหมุนเวียน (cycling service) การวิเคราะห์วาล์วประตูแบบซีลแรงดันของเรา จะเปิดเผยรายละเอียดการก่อสร้างและสิ่งที่ต้องตรวจสอบในการใช้งาน.
ขนาดวาล์วส่งผลต่อแรงดันสูงสุดอย่างไร
ขนาดและแรงดันเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม.
เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของวาล์วเพิ่มขึ้น แรงที่กระทำต่อประตูจะเพิ่มขึ้น วาล์วขนาดใหญ่ขึ้นต้องการโครงสร้างที่แข็งแรงกว่าเพื่อรองรับแรงดันเท่ากันกับวาล์วขนาดเล็ก.
วาล์วประตูขนาด 6 นิ้วที่สร้างตามมาตรฐาน API 6A สามารถรองรับแรงดัน 10,000 ถึง 15,000 PSI ในการใช้งานในแหล่งน้ำมันแรงดันสูง.
วาล์วประตูขนาด 8 นิ้วในคลาสเดียวกันต้องการตัววาล์วที่แข็งแรงกว่า เนื่องจากพื้นที่รูเจาะที่ใหญ่ขึ้นจะเพิ่มแรงที่ประตูต้องต้านทาน.
สำหรับการใช้งานรูเจาะขนาดเล็ก API 602 ครอบคลุมวาล์วประตูเหล็กหลอม (forged steel gate valves) ตั้งแต่ 1/4 นิ้วถึง 2 นิ้ว ซึ่งได้รับการจัดอันดับสูงสุด 10,000 PSI สิ่งเหล่านี้เป็นการออกแบบที่กะทัดรัดและมีความแข็งแรงสูง ใช้ในที่ที่จำกัดพื้นที่และความต้องการแรงดันสูง.
วาล์วประตูขนาดใหญ่ในการใช้งานแรงดันสูงมักจะต้องติดตั้งระบบบายพาส หากไม่มีระบบดังกล่าว แรงดันที่แตกต่างกันทั่วทั้งประตูจะทำให้วาล์วไม่สามารถทำงานได้และทำให้บ่าวาล์วเสียหายเมื่อเปิด.
วาล์วประตูแบบขนานในการใช้งานไอน้ำแรงดันสูง
วาล์วประตูแบบขนาน (Parallel Gate valve) ใช้แผ่นดิสก์คู่ขนานสองแผ่นแทนลิ่มเพื่อซีลกับบ่าวาล์ว.
สิ่งนี้ช่วยขจัดผลกระทบจากการติดขัดที่วาล์วแบบลิ่มพัฒนาขึ้นในการใช้งานไอน้ำอุณหภูมิสูง ซึ่งการขยายตัวทางความร้อนจะล็อกลิ่มกับบ่าวาล์ว.
การออกแบบแบบสไลด์คู่ขนานเหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบหม้อไอน้ำและท่อไอน้ำแรงดันสูงที่มีรอบความร้อนบ่อยครั้ง สามารถทำงานได้ตั้งแต่ ASME Class 150 ถึง Class 2500 และต้องการแรงบิดในการทำงานน้อยกว่าวาล์วประตูลิ่มภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน.
งานประปาและการใช้งานแรงดันต่ำ
ไม่ใช่ทุกการใช้งานที่ต้องการระดับแรงดันเกรดอุตสาหกรรม.
วาล์วประตู Kennedy สร้างขึ้นสำหรับการบริการน้ำและน้ำเสีย มีพิกัด 200 ถึง 250 PSI สำหรับการออกแบบลิ่มยืดหยุ่นมาตรฐาน และสูงสุด 350 PSI สำหรับรุ่นป้องกันอัคคีภัย.
วาล์วประตู MJ ซึ่งเป็นการออกแบบข้อต่อเชิงกลที่ใช้ในการติดตั้งน้ำใต้ดิน ทำงานที่แรงดันใช้งาน 250 PSI.
ทั้งสองมีความน่าเชื่อถือสำหรับการใช้งานที่ตั้งใจไว้ ปัญหาเริ่มต้นเมื่อวาล์วที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับงานประปาไปอยู่ในงานอุตสาหกรรมที่มีแรงดันสูงกว่า เนื่องจากขนาดท่อไม่ตรงกัน ระดับแรงดันและขนาดท่อเป็นข้อกำหนดที่แยกจากกันและต้องได้รับการปฏิบัติเช่นนั้น.
การเปลี่ยนวาล์วประตูแรงดันสูง: สิ่งที่ต้องตรวจสอบ
การเปลี่ยนวาล์วประตูแรงดันสูงไม่ใช่เรื่องง่ายเหมือนกับการจับคู่เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ นี่คือวิธีที่คุณควรดำเนินการตรวจสอบ.
ตรวจสอบเส้นโค้งความดัน-อุณหภูมิอีกครั้ง
อย่าพึ่งพาระดับแรงดันแวดล้อมเพียงอย่างเดียว ตรวจสอบแรงดันและอุณหภูมิสูงสุดของระบบอีกครั้งก่อนเลือกตัวเปลี่ยน.
จับคู่วัสดุ รูปแบบบอนเน็ต และการเชื่อมต่อปลาย
การแทนที่เหล็กกล้าตีขึ้นรูป A105 ด้วยทางเลือกแบบหล่อในการบริการไอน้ำแรงดันสูงทำให้เกิดความเสี่ยงต่อความล้มเหลว.
การเปลี่ยนจากฝาครอบแบบสลักเกลียวไปเป็นการออกแบบซีลแรงดันจะเปลี่ยนขนาดของวาล์วและส่งผลต่อการจัดวางท่อรอบๆ.
การเชื่อมต่อปลายก็ต้องตรงกันอย่างแม่นยำด้วย การเปลี่ยนการเชื่อมต่อแบบชนด้วยทางเลือกแบบหน้าแปลนบนท่อแรงดันสูงต้องมีการปรับเปลี่ยนท่อซึ่งไม่ค่อยมีการพิจารณาในขั้นตอนการจัดซื้อจัดจ้าง.
สำหรับการบริการแรงดันสูงที่ต้องการตัววาล์วแบบตีขึ้นรูป ของเรา วาล์วประตูลิ่มแบบตีขึ้นรูป ครอบคลุมระดับแรงดันที่ต้องการในการก่อสร้างด้วยเหล็กกล้าตีขึ้นรูป ในกรณีที่สภาพการบริการอนุญาตให้ใช้การก่อสร้างแบบหล่อ, วาล์วประตูลิ่มแบบหล่อ เป็นทางเลือกที่คุ้มค่า.
สภาพบ่าวาล์ว, การบรรจุ และการจัดหา
ตรวจสอบสภาพบ่าวาล์วบนวาล์วแบบบ่าวาล์วโลหะก่อนเปลี่ยนทั้งชุด บ่าวาล์วโลหะแบบเปลี่ยนได้มักจะสามารถปรับหน้าใหม่ได้แทนที่จะเปลี่ยนใหม่ทั้งหมด.
สำหรับอุณหภูมิที่สูงกว่า 232°C จำเป็นต้องใช้ปะเก็นกราไฟต์ PTFE จะล้มเหลวที่อุณหภูมิเหล่านั้นและไม่ควรระบุให้ใช้เกินขีดจำกัดนั้น.
การทดสอบด้วยแรงดันน้ำบนวาล์วแรงดันสูงจะดำเนินการที่ 1.5 เท่าของ MAWP วาล์ว 10,000 PSI จะถูกทดสอบที่ 15,000 PSI ตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนทดแทนใดๆ มีเอกสารยืนยันว่าได้รับการทดสอบตามมาตรฐานนั้น.
เมื่อจัดหาชิ้นส่วนทดแทน แคตตาล็อกวาล์วประตู Powell ระบุการออกแบบซีลแรงดัน API 600 ตั้งแต่ Class 600 ถึง Class 4500 รวมถึงการกำหนดค่าแบบลิ่มและแบบขนานสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่รุนแรง.
บทสรุป
ปรับแต่งวาล์วที่สมบูรณ์แบบสำหรับโครงการของคุณ! รับใบเสนอราคาและสำรวจตัวเลือกที่กำหนดเองของเรา
วาล์วที่ดูถูกต้องตามเอกสารแต่ไม่ตรงกับเส้นโค้งแรงดัน-อุณหภูมิจริงของระบบจะใช้งานได้ไม่นาน ในการใช้งานแรงดันสูง ความล้มเหลวนั้นไม่ค่อยหยุดอยู่ที่ตัววาล์วเอง.
หากคุณกำลังดำเนินการตามข้อกำหนดวาล์วประตูและต้องการคำแนะนำเกี่ยวกับการออกแบบที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณ, ติดต่อทีมงานของเรา และเราจะช่วยคุณค้นหาสิ่งที่เหมาะสม.
