Áp suất tối đa của van cổng phụ thuộc vào thiết kế, vật liệu, kích thước và nhiệt độ hoạt động của nó. Các van dân dụng tiêu chuẩn được định mức từ 100 đến 200 PSI, nhưng một van cổng áp suất cao được chế tạo cho dịch vụ công nghiệp có thể chịu được áp suất trên 20.000 PSI trong các ứng dụng dầu khí chuyên dụng.
Điều gì xác định định mức áp suất
Định mức áp suất không phải là một con số cố định duy nhất. Nó thay đổi tùy thuộc vào một số yếu tố hoạt động cùng nhau.
Nhiệt độ
Khi nhiệt độ hoạt động tăng, độ bền vật liệu giảm và áp suất cho phép cũng giảm theo.
Một van được định mức 5.000 PSI ở 100°F có thể chỉ an toàn ở 3.000 PSI ở 600°F.
Chỉ đọc định mức áp suất môi trường và dừng lại ở đó là một lỗi thông số kỹ thuật xuất hiện lặp đi lặp lại trong mua sắm công nghiệp, và là một lỗi hoàn toàn có thể tránh được.
Cấu tạo vật liệu
Thép rèn tạo ra thân van đặc hơn, bền hơn so với thép đúc. Đối với dịch vụ hơi nước và hydrocarbon áp suất cao, thân van rèn vượt trội hơn các lựa chọn thay thế bằng đúc về cả độ bền và độ tin cậy lâu dài.
Lớp phủ cứng trên bề mặt đĩa và thân van cũng quan trọng không kém. Các vật liệu như Tungsten Carbide và Stellite 6 chống lại sự xói mòn mà dòng chảy áp suất cao gây ra tại bề mặt tiếp xúc. Nếu không có chúng, sự mài mòn của đĩa van sẽ tăng nhanh và rò rỉ sẽ xảy ra.
Thiết kế nắp van
Thiết kế nắp van bắt bu lông có giới hạn trong dịch vụ áp suất cao vì các chốt chịu tải trọng làm kín.
Vượt quá một ngưỡng nhất định, chỉ riêng lực căng bu lông sẽ không giữ được.
Thiết kế gioăng áp suất giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng áp suất bên trong để siết chặt gioăng. Hệ thống đẩy càng mạnh, gioăng càng chặt.
Cấu hình lỗ khoan
Van cổng toàn dòng duy trì đường kính bên trong giống như đường ống. Điều này giúp giảm tổn thất áp suất và cho phép các thiết bị làm sạch đường ống (pig) đi qua để vệ sinh. Van giảm dòng nhỏ gọn và nhẹ hơn, nhưng lỗ mở hẹp hơn làm tăng sức cản dòng chảy qua van. Trong các ứng dụng mỏ dầu và đường ống áp suất cao, sự lựa chọn giữa hai loại này ảnh hưởng đến cả hiệu quả hoạt động và khả năng tiếp cận bảo trì.
Tiêu chuẩn định mức áp suất
Van cổng công nghiệp tuân theo hai hệ thống định mức chính.
Các cấp ASME/ANSI chạy từ Class 150 đến Class 4500. Một van Class 150 chịu được khoảng 285 PSI ở nhiệt độ môi trường. Một van Class 2500 chịu được khoảng 6.250 PSI trong cùng điều kiện.
Định mức PN được sử dụng trong các thông số kỹ thuật của Châu Âu và quốc tế, chạy từ PN10 đến PN400 và thể hiện khả năng chịu áp suất theo đơn vị bar.
Một van được định mức cho áp suất cao ở 100°F có thể thấy định mức đó giảm đi một nửa ở 800°F. Luôn đọc toàn bộ đường cong áp suất-nhiệt độ, không chỉ con số môi trường.
Đối với các ứng dụng mỏ dầu, API 6A quy định các định mức áp suất là 2.000, 3.000, 5.000, 10.000, 15.000 và 20.000 PSI, thường được gọi là 2M đến 20M. Chúng bao gồm thiết bị đầu giếng và thiết bị bề mặt trong sản xuất dầu khí, nơi điều kiện hoạt động khắt khe nhất.
Để biết thêm về cách các định mức này áp dụng trong các điều kiện dịch vụ khác nhau, hướng dẫn thiết kế van cổng áp suất cao của chúng tôi đi sâu vào chi tiết theo loại ứng dụng.
Van cổng kiểu đệm áp suất
Van cổng kiểu đệm kín áp suất là tiêu chuẩn công nghiệp cho các nhà máy điện, hệ thống hơi nước và nhà máy lọc dầu hoạt động trên 1.450 PSI.
Đệm kín nắp van siết chặt khi áp suất bên trong tăng lên. Hiệu suất được cải thiện trong các điều kiện chính xác mà nắp van bắt vít sẽ bắt đầu hỏng.
Các van này hoạt động trong dải Class 900 đến Class 4500, duy trì áp suất từ khoảng 2.200 PSI lên đến 10.000 PSI và hơn thế nữa. Chúng cũng được định mức cho nhiệt độ lên đến 580°C, đặt chúng trong các ứng dụng phát điện siêu tới hạn và hơi nước áp suất cao.
Các miếng đệm mạ bạc trong thiết kế đệm kín áp suất cần được chú ý đặc biệt trong quá trình chuyển đổi nhiệt. Một miếng đệm bị nghiền nát trong quá trình thay đổi nhiệt độ nhanh chóng sẽ tạo ra rò rỉ mà lịch trình bảo trì tiêu chuẩn không lường trước được.
Một số thiết kế đệm kín áp suất cũng sử dụng thân van không nâng để giảm mài mòn gioăng và mô-men xoắn vận hành trong các cấu hình van cổng tấm áp suất cao. Xác nhận điều này trong quá trình đặc tả trên các ứng dụng mà việc vận hành thường xuyên được mong đợi.
Nếu bạn đang chỉ định van đệm kín áp suất cho dịch vụ chu kỳ, phân tích van cổng đệm kín áp suất của chúng tôi tiết lộ các chi tiết cấu tạo và những gì cần theo dõi trong quá trình vận hành.
Kích thước van ảnh hưởng đến áp suất tối đa như thế nào
Kích thước và áp suất di chuyển theo hướng ngược nhau.
Khi đường kính van tăng lên, lực tác dụng lên đĩa van cũng tăng theo. Các van lớn hơn cần cấu tạo nặng hơn để duy trì cùng áp suất như các van nhỏ hơn.
Một van cổng 6” được chế tạo theo tiêu chuẩn API 6A có thể chịu được 10.000 đến 15.000 PSI trong dịch vụ mỏ dầu áp suất cao.
Một van cổng 8” cùng loại yêu cầu thân van chắc chắn hơn vì diện tích lỗ khoan lớn hơn làm tăng lực mà đĩa van phải chịu.
Đối với các ứng dụng lỗ khoan nhỏ, API 602 bao gồm các van cổng thép rèn từ 1/4 inch đến 2 inch, được định mức lên đến 10.000 PSI. Đây là các thiết kế nhỏ gọn, độ bền cao được sử dụng ở những nơi không gian hạn chế và yêu cầu áp suất cao.
Các van cổng đường kính lớn trong dịch vụ áp suất cao thường cần lắp đặt hệ thống bypass. Nếu không có, áp suất chênh lệch qua đĩa van làm cho van không thể vận hành và làm hỏng ghế van khi mở.
Van cổng song song trong dịch vụ hơi nước áp suất cao
Van cổng song song sử dụng hai đĩa song song thay vì một nêm để làm kín với ghế van.
Điều này loại bỏ hiệu ứng kẹt mà các van kiểu nêm phát triển trong các ứng dụng hơi nước nhiệt độ cao, nơi sự giãn nở nhiệt khóa nêm vào ghế van.
Các thiết kế trượt song song rất phù hợp với hệ thống nồi hơi và đường ống hơi nước áp suất cao chạy các chu trình nhiệt thường xuyên. Chúng hoạt động trong phạm vi ASME Class 150 đến Class 2500 và yêu cầu mô-men xoắn vận hành ít hơn so với các van cổng nêm thay thế trong cùng điều kiện.
Ứng dụng cấp nước và áp suất thấp
Không phải mọi ứng dụng đều yêu cầu định mức áp suất cấp công nghiệp.
Van cổng Kennedy được chế tạo cho dịch vụ nước và nước thải, được định mức từ 200 đến 250 PSI cho các thiết kế nêm đàn hồi tiêu chuẩn và lên đến 350 PSI cho dòng bảo vệ chữa cháy.
Van cổng MJ, một thiết kế khớp nối cơ khí được sử dụng trong các lắp đặt nước ngầm, hoạt động ở áp suất làm việc 250 PSI.
Cả hai đều đáng tin cậy cho dịch vụ dự kiến của chúng. Các vấn đề bắt đầu khi một van được định mức cho công trình cấp nước lại được sử dụng trong một ứng dụng công nghiệp áp suất cao hơn vì kích thước ống không khớp. Cấp áp suất và kích thước ống là các thông số kỹ thuật riêng biệt và cần được xử lý theo cách đó.
Thay thế van cổng áp suất cao: Những gì cần xác minh
Việc thay thế van cổng áp suất cao không đơn giản như việc khớp đường kính ống. Dưới đây là cách bạn nên tiến hành xác minh nó.
Kiểm tra lại đường cong áp suất-nhiệt độ
Đừng chỉ dựa vào định mức áp suất môi trường. Hãy xác minh lại áp suất và nhiệt độ hệ thống tối đa cùng nhau trước khi chọn một sản phẩm thay thế.
Khớp vật liệu, kiểu nắp van và kết nối đầu
Việc thay thế thép rèn A105 bằng một lựa chọn đúc trong dịch vụ hơi nước áp suất cao sẽ gây ra rủi ro hỏng hóc.
Việc chuyển từ nắp van bắt bu lông sang thiết kế niêm phong áp suất sẽ thay đổi dấu chân của van và ảnh hưởng đến bố cục đường ống xung quanh nó.
Các kết nối đầu cuối cũng cần phải khớp chính xác. Việc thay thế kết nối hàn đối đầu bằng một lựa chọn mặt bích trên đường ống áp suất cao đòi hỏi các sửa đổi đường ống mà hiếm khi được tính đến ở giai đoạn mua sắm.
Đối với dịch vụ áp suất cao yêu cầu thân rèn, van của chúng tôi van cổng nêm rèn đáp ứng các cấp áp suất khắt khe trong cấu trúc thép rèn. Nơi điều kiện dịch vụ cho phép cấu trúc đúc, van cổng nêm đúc là một lựa chọn thay thế hiệu quả về chi phí.
Tình trạng ghế van, gioăng làm kín và nguồn cung cấp
Kiểm tra tình trạng đĩa van trên các van có đĩa kim loại trước khi thay thế toàn bộ thiết bị. Đĩa kim loại có thể tái tạo thường có thể được làm lại bề mặt thay vì thay thế hoàn toàn.
Đối với nhiệt độ trên 232°C, cần có gioăng làm kín bằng than chì. PTFE sẽ hỏng ở những nhiệt độ đó và không nên được chỉ định sử dụng trên ngưỡng đó.
Thử nghiệm thủy tĩnh trên các van áp suất cao được thực hiện ở mức 1,5 lần MAWP. Một van 10.000 PSI được thử nghiệm ở 15.000 PSI. Xác minh rằng bất kỳ bộ phận thay thế nào đều có tài liệu xác nhận đã được thử nghiệm theo tiêu chuẩn đó.
Khi tìm kiếm các bộ phận thay thế, Danh mục van cổng Powell liệt kê các thiết kế gioăng làm kín áp suất API 600 từ Cấp 600 đến Cấp 4500, bao gồm cấu hình nêm và song song cho các ứng dụng công nghiệp khắc nghiệt.
Phần kết luận
Tùy chỉnh van hoàn hảo cho dự án của bạn! Nhận báo giá và khám phá các tùy chọn tùy chỉnh của chúng tôi.
Một van trông có vẻ đúng trên giấy tờ nhưng không khớp với đường cong áp suất-nhiệt độ thực tế của hệ thống sẽ không bền lâu. Trong dịch vụ áp suất cao, sự cố đó hiếm khi chỉ dừng lại ở bản thân van.
Nếu bạn đang xem xét thông số kỹ thuật của van cổng và cần hướng dẫn về thiết kế phù hợp cho ứng dụng của mình, hãy liên hệ với đội ngũ của chúng tôi và chúng tôi sẽ giúp bạn tìm được sản phẩm phù hợp.
