Максимальний тиск для засувки залежить від її конструкції, матеріалу, розміру та робочої температури. Стандартні побутові засувки розраховані на 100-200 PSI, але засувка високого тиску, виготовлена для промислового використання, може витримувати тиск понад 20 000 PSI у спеціалізованих нафтопромислових застосуваннях.
Що визначає номінальний тиск
Номінальний тиск не є єдиним фіксованим числом. Він змінюється залежно від кількох факторів, що діють разом.
Температура
Зі зростанням робочої температури міцність матеріалу знижується, і допустимий тиск падає разом з нею.
Клапан, розрахований на 5 000 фунтів на квадратний дюйм при 100°F, може бути безпечним лише при 3 000 фунтів на квадратний дюйм при 600°F.
Читання лише номінального тиску навколишнього середовища і зупинка на цьому є помилкою в специфікації, яка неодноразово зустрічається в промислових закупівлях і є повністю уникною.
Матеріал конструкції
Кована сталь виробляє щільніший, міцніший корпус, ніж лита сталь. Для роботи з парою високого тиску та вуглеводнями ковані корпуси перевершують литі альтернативи як за міцністю, так і за довгостроковою надійністю.
Наплавлення на поверхні сідла та затвора є однаково важливим. Такі матеріали, як карбід вольфраму та стеліт 6, протистоять ерозії, яку викликає потік високого тиску на контактній поверхні. Без них знос сідла прискорюється, і виникає витік.
Конструкція кришки
Конструкції з болтовим кріпленням кришки мають обмеження в умовах високого тиску, оскільки кріпильні елементи несуть навантаження ущільнення.
Вище певного порогу одного лише натягу болтів недостатньо.
Конструкції з ущільненням тиском вирішують цю проблему, використовуючи внутрішній тиск для затягування ущільнення. Чим сильніше тисне система, тим щільніше воно стає.
Конфігурація проходу
Повнопрохідні засувки підтримують той самий внутрішній діаметр, що й трубопровід. Це забезпечує низький перепад тиску та дозволяє пропускати трубопровідні поршні для очищення. Засувки зі зменшеним проходом є компактнішими та легшими, але вужчий отвір збільшує опір потоку через клапан. У нафтогазових та трубопровідних застосуваннях високого тиску вибір між ними впливає як на експлуатаційну ефективність, так і на доступ для обслуговування.
Стандарти номінального тиску
Промислові засувки відповідають двом основним системам класифікації.
Класи ASME/ANSI варіюються від Класу 150 до Класу 4500. Клапан Класу 150 витримує близько 285 фунтів на квадратний дюйм при температурі навколишнього середовища. Клапан Класу 2500 витримує близько 6 250 фунтів на квадратний дюйм за тих самих умов.
Номінальні значення PN використовуються в європейських та міжнародних специфікаціях, варіюючись від PN10 до PN400 і представляючи пропускну здатність тиску в барах.
Клапан, розрахований на високий тиск при 100°F, може мати зниження цього показника вдвічі при 800°F. Завжди читайте повну криву тиск-температура, а не лише значення для навколишнього середовища.
Для нафтопромислових застосувань API 6A визначає номінальні тиски 2 000, 3 000, 5 000, 10 000, 15 000 та 20 000 фунтів на квадратний дюйм, які зазвичай називають від 2M до 20M. Вони охоплюють гирлове та наземне обладнання у видобутку нафти та газу, де умови експлуатації є найвимогливішими.
Щоб дізнатися більше про те, як ці класифікації застосовуються в різних умовах експлуатації, наш посібник з проектування засувок високого тиску детально розглядає особливості за типом застосування.
Засувки з герметизацією тиску
Засувка з ущільненням тиском є галузевим стандартом для електростанцій, парових систем та нафтопереробних заводів, що працюють при тиску понад 1450 PSI.
Ущільнення кришки затягується зі збільшенням внутрішнього тиску. Продуктивність покращується саме в тих умовах, за яких кришка на болтах почала б виходити з ладу.
Ці засувки працюють у діапазоні від Класу 900 до Класу 4500, витримуючи тиск від приблизно 2200 PSI до 10000 PSI і вище. Вони також розраховані на температури до 580°C, що дозволяє використовувати їх у надкритичних енергетичних установках та високотемпературних парових системах.
Срібні прокладки в конструкціях з ущільненням тиском потребують особливої уваги під час термічних перехідних процесів. Прокладка, розчавлена під час швидких змін температури, спричиняє витоки, які не передбачені стандартними графіками технічного обслуговування.
Деякі конструкції з ущільненням тиском також використовують непідйомні шпинделі для зменшення зносу сальникового ущільнення та робочого крутного моменту у конфігураціях з високонапірними шиберними затворами. Підтвердьте це під час специфікації для застосувань, де очікується часта експлуатація.
Якщо ви вказуєте засувки з ущільненням тиском для циклічної роботи, наш аналіз засувки з ущільненням тиском розкриває деталі конструкції та те, що потрібно контролювати під час експлуатації.
Як розмір клапана впливає на максимальний тиск
Розмір і тиск рухаються в протилежних напрямках.
Зі збільшенням діаметра засувки зростає сила, що діє на затвор. Більші засувки потребують міцнішої конструкції, щоб витримувати той самий тиск, що й менші.
6-дюймова засувка, виготовлена за стандартами API 6A, може витримувати від 10 000 до 15 000 PSI у високотискових нафтопромислових умовах.
8-дюймова засувка того ж класу потребує міцнішого корпусу, оскільки більша площа прохідного отвору збільшує силу, якій повинен протистояти затвор.
Для застосувань з малим діаметром API 602 охоплює ковані сталеві засувки від 1/4 дюйма до 2 дюймів, розраховані на тиск до 10 000 PSI. Це компактні, високоміцні конструкції, що використовуються там, де простір обмежений, а вимоги до тиску високі.
Засувки великого діаметра у високотискових системах часто потребують встановлення байпасних систем. Без них перепад тиску на затворі робить засувку неможливою для експлуатації та пошкоджує сідло під час відкриття.
Паралельні засувки для роботи з парою високого тиску
Паралельна засувка використовує два паралельні диски замість клина для ущільнення проти сідла.
Це усуває ефект заклинювання, який виникає у клинових засувках у високотемпературних парових системах, де термічне розширення заклинює клин проти сідла.
Паралельні засувки добре підходять для котельних систем та паропроводів високого тиску, що працюють з частими термічними циклами. Вони працюють у діапазоні класів ASME від 150 до 2500 і вимагають меншого робочого крутного моменту, ніж клинові засувки за тих самих умов.
Водопровідні мережі та застосування низького тиску
Не кожна програма вимагає промислових показників тиску.
Засувка Kennedy призначена для водопостачання та водовідведення, розрахована на 200-250 PSI для стандартних конструкцій з пружним клином та до 350 PSI для серій пожежогасіння.
Засувка MJ, конструкція з механічним з'єднанням, що використовується в підземних водопровідних установках, працює при робочому тиску 250 PSI.
Обидві надійні для свого призначення. Проблеми починаються, коли засувка, розрахована на водопровідні системи, потрапляє у промислове застосування з вищим тиском, оскільки розмір труби не відповідає. Клас тиску та розмір труби є окремими специфікаціями, і до них потрібно ставитися саме так.
Заміна засувки високого тиску: Що перевірити
Заміна засувки високого тиску не така проста, як підбір діаметра труби. Ось як слід діяти при її перевірці.
Перевірте криву тиск-температура
Не покладайтеся лише на номінальний тиск навколишнього середовища. Повторно перевірте максимальний тиск і температуру системи разом, перш ніж вибирати заміну.
Підберіть матеріал, тип кришки та кінцеві з'єднання
Заміна кованої сталі A105 литою альтернативою в парових системах високого тиску створює ризик відмови.
Перехід від болтового кришки до конструкції з ущільненням тиску змінює габарити засувки та впливає на розташування трубопроводів навколо неї.
Кінцеві з'єднання також повинні точно збігатися. Заміна з'єднання під приварювання на фланцеву альтернативу на лінії високого тиску вимагає модифікацій трубопроводу, які рідко враховуються на етапі закупівлі.
Для роботи під високим тиском, що вимагає кованого корпусу, наша кована клинова засувка охоплює вимогливі класи тиску в кованій сталевій конструкції. Там, де умови експлуатації дозволяють литу конструкцію, лита клинова засувка є економічно вигідною альтернативою.
Стан сідла, ущільнення та постачання
Перевірте стан сідла на засувках з металевим ущільненням, перш ніж замінювати весь блок. Відновлювані металеві сідла часто можна відновити, а не повністю замінювати.
Для температур вище 232°C потрібне графітове ущільнення. ПТФЕ руйнується при таких температурах і не повинен використовуватися вище цього порогу.
Гідростатичні випробування на клапанах високого тиску проводяться при 1,5-кратному значенні MAWP. Клапан на 10 000 фунтів на квадратний дюйм випробовується при 15 000 фунтів на квадратний дюйм. Переконайтеся, що будь-яка заміна має документацію, яка підтверджує, що вона була випробувана за цим стандартом.
При пошуку замін каталог засувок Powell перераховує конструкції з ущільненням тиску API 600 від класу 600 до класу 4500, включаючи клинові та паралельні конфігурації для важких промислових умов.
Висновок
Налаштуйте ідеальний клапан для свого проекту! Отримайте ціну та ознайомтеся з нашими індивідуальними варіантами.
Клапан, який виглядає правильно на папері, але не відповідає фактичній кривій тиску-температури системи, не прослужить довго. При роботі під високим тиском ця несправність рідко обмежується самим клапаном.
Якщо ви працюєте над специфікацією засувки і потребуєте рекомендацій щодо правильної конструкції для вашого застосування, зв'яжіться з нашою командою і ми допоможемо вам знайти правильне рішення.
