Ku përdoren valvulat: Kudo!

08 Nëntor 2017 Shkruar nga Greg Johnson

Valvulat mund të gjenden pothuajse kudo sot: në shtëpitë tona, nën rrugë, në ndërtesa tregtare dhe në mijëra vende brenda termocentraleve dhe ujësjellësve, fabrikave të letrës, rafinerive, uzinave kimike dhe objekteve të tjera industriale dhe infrastrukturore.
Industria e valvulave është vërtet e gjerë, me segmente që variojnë nga shpërndarja e ujit te energjia bërthamore e deri te nafta dhe gazi në rrjedhën e sipërme dhe të poshtme. Secila prej këtyre industrive të përdoruesve fundorë përdor disa lloje themelore valvulash; megjithatë, detajet e ndërtimit dhe materialeve shpesh janë shumë të ndryshme. Ja një mostër:

UJËRAT
Në botën e shpërndarjes së ujit, presionet janë pothuajse gjithmonë relativisht të ulëta dhe temperaturat e ambientit. Këto dy fakte aplikimi lejojnë një numër elementësh të projektimit të valvulave që nuk do të gjendeshin në pajisje më të vështira, siç janë valvulat e avullit me temperaturë të lartë. Temperatura e ambientit të shërbimit të ujit lejon përdorimin e elastomerëve dhe guarnicioneve prej gome që nuk janë të përshtatshme diku tjetër. Këto materiale të buta lejojnë që valvulat e ujit të jenë të pajisura për të mbyllur fort pikat.

Një tjetër konsideratë në valvulat e shërbimit të ujit është zgjedhja e materialeve të ndërtimit. Hekurat e derdhur dhe duktilë përdoren gjerësisht në sistemet e ujit, veçanërisht në tubat me diametër të jashtëm me madhësi të madhe. Tubat shumë të vegjël mund të trajtohen mjaft mirë me materialet e valvulave prej bronzi.

Presionet që shohin shumica e valvulave të ujësjellësit janë zakonisht shumë nën 200 psi. Kjo do të thotë që nuk nevojiten dizajne me mure më të trasha dhe presion më të lartë. Megjithatë, ka raste kur valvulat e ujit janë ndërtuar për të përballuar presione më të larta, deri në rreth 300 psi. Këto aplikime zakonisht janë në ujësjellës të gjatë afër burimit të presionit. Ndonjëherë valvulat e ujit me presion më të lartë gjenden edhe në pikat me presionin më të lartë në një digë të gjatë.

Shoqata Amerikane e Ujësjellësve (AWWA) ka lëshuar specifikime që mbulojnë shumë lloje të ndryshme valvulash dhe aktuatorësh të përdorur në aplikimet e ujësjellësit.

UJËRAT E ZEZA
Ana tjetër e ujit të pijshëm të freskët që shkon në një objekt ose strukturë është dalja e ujërave të zeza ose të kanalizimeve. Këto tuba mbledhin të gjitha lëngjet e zeza dhe lëndët e ngurta dhe i drejtojnë ato në një impiant trajtimi të ujërave të zeza. Këto impiante trajtimi kanë shumë tuba dhe valvola me presion të ulët për të kryer "punën e tyre të ndyrë". Kërkesat për valvulat e ujërave të zeza në shumë raste janë shumë më të buta sesa kërkesat për shërbimin e ujit të pastër. Valvulat e hekurta dhe valvulat e kontrollit janë zgjedhjet më të njohura për këtë lloj shërbimi. Valvulat standarde në këtë shërbim janë ndërtuar në përputhje me specifikimet e AWWA-së.

INDUSTRIA E ENERGJISË
Pjesa më e madhe e energjisë elektrike të gjeneruar në Shtetet e Bashkuara gjenerohet në termocentrale me avull që përdorin karburante fosile dhe turbina me shpejtësi të lartë. Hapja e kapakut të një termocentrali modern do të jepte një pamje të sistemeve të tubacioneve me presion të lartë dhe temperaturë të lartë. Këto linja kryesore janë më kritike në procesin e gjenerimit të energjisë me avull.

Valvulat portë mbeten një zgjedhje kryesore për aplikimet e ndezjes/fikjes së termocentraleve, megjithëse gjenden edhe valvola globale me model Y për qëllime të veçanta. Valvulat sferike me performancë të lartë dhe shërbim kritik po fitojnë popullaritet tek disa projektues të termocentraleve dhe po bëjnë përparime në këtë botë dikur të dominuar nga valvulat lineare.

Metalurgjia është kritike për valvulat në aplikimet e energjisë, veçanërisht ato që veprojnë në diapazonin superkritik ose ultra-superkritik të presionit dhe temperaturës. F91, F92, C12A, së bashku me disa lidhje Inconel dhe çeliku inox përdoren zakonisht në termocentralet e sotme. Klasat e presionit përfshijnë 1500, 2500 dhe në disa raste 4500. Natyra moduluese e termocentraleve të pikut (ato që funksionojnë vetëm sipas nevojës) gjithashtu ushtron një barrë të madhe mbi valvulat dhe tubacionet, duke kërkuar dizajne të forta për të përballuar kombinimin ekstrem të ciklit, temperaturës dhe presionit.
Përveç valvulave kryesore me avull, termocentralet janë të ngarkuara me tubacione ndihmëse, të mbushura me një mori valvulash me portë, glob, kontrolli, fluture dhe sferike.

Centralet bërthamore funksionojnë me të njëjtin parim avulli/turbine me shpejtësi të lartë. Dallimi kryesor është se në një central bërthamor, avulli krijohet nga nxehtësia nga procesi i ndarjes. Valvulat e centraleve bërthamore janë të ngjashme me kushërinjtë e tyre që punojnë me lëndë djegëse fosile, përveç prejardhjes së tyre dhe kërkesës shtesë për besueshmëri absolute. Valvulat bërthamore prodhohen sipas standardeve jashtëzakonisht të larta, me dokumentacionin kualifikues dhe të inspektimit që mbush qindra faqe.

PRODHIMI I NAFTËS DHE GAZIT
Puset e naftës dhe gazit dhe impiantet e prodhimit janë përdorues të rëndë të valvulave, duke përfshirë shumë valvola të fuqishme. Edhe pse nuk ka më gjasa të ketë rrjedhje nafte që derdhen qindra metra në ajër, imazhi ilustron presionin potencial të naftës dhe gazit nëntokësor. Kjo është arsyeja pse kokat e puseve ose pemët e Krishtlindjeve vendosen në majë të vargut të gjatë të tubave të një pusi. Këto montime, me kombinimin e tyre të valvulave dhe pajisjeve speciale, janë projektuar për të përballuar presione deri në 10,000 psi. Ndërsa rrallë gjenden në puse të gërmuara në tokë këto ditë, presionet ekstreme të larta shpesh gjenden në puse të thella në det të hapur.

Projektimi i pajisjeve të pusit mbulohet nga specifikimet e API-t, të tilla si 6A, Specifikimi për Pajisjet e Pusit dhe Pemës së Krishtlindjeve. Valvulat e mbuluara në 6A janë projektuar për presione jashtëzakonisht të larta, por temperatura modeste. Shumica e pemëve të Krishtlindjeve përmbajnë valvola porte dhe valvola speciale globale të quajtura mbytëse. Mbytëse përdoren për të rregulluar rrjedhën nga pusi.

Përveç vetë grykave të puseve, shumë objekte ndihmëse popullojnë një fushë nafte ose gazi. Pajisjet e përpunimit për të paratrajtuar naftën ose gazin kërkojnë një numër valvulash. Këto valvula zakonisht janë prej çeliku karboni të klasifikuar për klasa më të ulëta.

Herë pas here, në rrjedhën e naftës së papërpunuar është i pranishëm një lëng shumë korroziv - sulfur hidrogjeni. Ky material, i quajtur edhe gaz i thartë, mund të jetë vdekjeprurës. Për të kapërcyer sfidat e gazit të thartë, duhet të ndiqen materiale ose teknika të veçanta të përpunimit të materialeve në përputhje me specifikimin ndërkombëtar NACE MR0175.

INDUSTRIA DETARE
Sistemet e tubacioneve për platformat e nxjerrjes së naftës në det të hapur dhe impiantet e prodhimit përmbajnë një mori valvulash të ndërtuara sipas specifikimeve të ndryshme për të përballuar gamën e gjerë të sfidave të kontrollit të rrjedhjes. Këto impiante gjithashtu përmbajnë sythe të ndryshme të sistemit të kontrollit dhe pajisje për lehtësimin e presionit.

Për impiantet e prodhimit të naftës, zemra arteriale është sistemi aktual i tubacioneve të rikuperimit të naftës ose gazit. Edhe pse jo gjithmonë në vetë platformën, shumë sisteme prodhimi përdorin pemë Krishtlindjesh dhe sisteme tubacionesh që funksionojnë në thellësi të papranueshme prej 10,000 këmbësh ose më shumë. Kjo pajisje prodhimi është ndërtuar sipas shumë standardeve të sakta të Institutit Amerikan të Naftës (API) dhe referohet në disa Praktika të Rekomanduara (RP) të API-t.

Në shumicën e platformave të mëdha të naftës, procese shtesë aplikohen në lëngun e papërpunuar që vjen nga gryka e pusit. Këto përfshijnë ndarjen e ujit nga hidrokarburet dhe ndarjen e gazit dhe lëngjeve të gazit natyror nga rrjedha e lëngut. Këto sisteme tubacionesh pas pemës së Krishtlindjeve janë ndërtuar përgjithësisht sipas kodeve të tubacioneve B31.3 të Shoqatës Amerikane të Inxhinierëve Mekanikë me valvulat e projektuara në përputhje me specifikimet e valvulave API si API 594, API 600, API 602, API 608 dhe API 609.

Disa nga këto sisteme mund të përmbajnë edhe valvola porte, sferike dhe kontrolli API 6D. Meqenëse çdo tubacion në platformë ose anije shpimi është brenda objektit, kërkesat e rrepta për të përdorur valvula API 6D për tubacionet nuk zbatohen. Edhe pse në këto sisteme tubacionesh përdoren lloje të shumta valvulash, lloji i valvulës së zgjedhur është valvula sferike.

TUBACIONET
Edhe pse shumica e tubacioneve janë të fshehura nga pamja, prania e tyre zakonisht është e dukshme. Shenjat e vogla që deklarojnë "tubacion nafte" janë një tregues i dukshëm i pranisë së tubacioneve nëntokësore të transportit. Këto tubacione janë të pajisura me shumë valvola të rëndësishme përgjatë gjithë gjatësisë së tyre. Valvolat e mbylljes së emergjencës së tubacioneve gjenden në intervale të përcaktuara nga standardet, kodet dhe ligjet. Këto valvola shërbejnë si shërbim jetësor i izolimit të një pjese të një tubacioni në rast të një rrjedhjeje ose kur kërkohet mirëmbajtje.

Gjithashtu të shpërndara përgjatë gjurmës së tubacionit janë objekte ku linja del nga toka dhe qasja në linjë është e disponueshme. Këto stacione janë shtëpia e pajisjeve të lëshimit "pig", të cilat përbëhen nga pajisje të futura në tubacione ose për të inspektuar ose pastruar linjën. Këto stacione të lëshimit pig zakonisht përmbajnë disa valvola, të tipit portë ose sferë. Të gjitha valvulat në një sistem tubacioni duhet të jenë me portë të plotë (me hapje të plotë) për të lejuar kalimin e pig-ëve.

Tubacionet gjithashtu kanë nevojë për energji për të luftuar fërkimin e tubacionit dhe për të ruajtur presionin dhe rrjedhën e linjës. Përdoren stacione kompresori ose pompimi që duken si versione të vogla të një impianti përpunimi pa kullat e larta të çarjes. Këto stacione janë shtëpia e dhjetëra valvulave të tubacionit me portë, sferike dhe kontrolluese.
Vetë tubacionet janë projektuar në përputhje me standarde dhe kode të ndryshme, ndërsa valvulat e tubacionit ndjekin Valvulat e Tubacionit API 6D.
Ekzistojnë gjithashtu tubacione më të vogla që furnizojnë shtëpi dhe struktura tregtare. Këto tubacione sigurojnë ujë dhe gaz dhe mbrohen nga valvola mbyllëse.
Bashkitë e mëdha, veçanërisht në pjesën veriore të Shteteve të Bashkuara, ofrojnë avull për nevojat e ngrohjes së klientëve komercialë. Këto linja furnizimi me avull janë të pajisura me një sërë valvulash për të kontrolluar dhe rregulluar furnizimin me avull. Edhe pse lëngu është avull, presionet dhe temperaturat janë më të ulëta se ato që gjenden në gjenerimin e avullit të termocentraleve. Një sërë llojesh valvulash përdoren në këtë shërbim, megjithëse valvula e respektuar me tapë është ende një zgjedhje popullore.

RAFINERIA DHE PETROKIMIKË
Valvulat e rafinerisë përbëjnë më shumë përdorim industrial të valvulave sesa çdo segment tjetër i valvulave. Rafineritë janë shtëpia e lëngjeve gërryese dhe në disa raste, e temperaturave të larta.
Këta faktorë diktojnë se si ndërtohen valvulat në përputhje me specifikimet e projektimit të valvulave API, të tilla si API 600 (valvulat portë), API 608 (valvulat sferike) dhe API 594 (valvulat e kontrollit). Për shkak të shërbimit të ashpër me të cilin përballen shumë prej këtyre valvulave, shpesh nevojitet një tolerancë shtesë ndaj korrozionit. Kjo tolerancë manifestohet përmes trashësive më të mëdha të mureve që specifikohen në dokumentet e projektimit API.

Pothuajse çdo lloj valvule kryesore mund të gjendet me bollëk në një rafineri tipike të madhe. Valvula portë e kudondodhur është ende mbreti i kodrës me popullsinë më të madhe, por valvulat me çerek kthese po zënë një pjesë gjithnjë e më të madhe të pjesës së tyre të tregut. Produktet me çerek kthese që po hyjnë me sukses në këtë industri (e cila dikur dominohej edhe nga produktet lineare) përfshijnë valvula flutur me zhvendosje të trefishtë me performancë të lartë dhe valvula sferike me funde metalike.

Valvulat standarde të portave, globit dhe kontrollit gjenden ende në masë, dhe për shkak të dizajnit të tyre të thjeshtë dhe ekonomisë së prodhimit, nuk do të zhduken së shpejti.
Vlerësimet e presionit për valvulat e rafinerisë variojnë nga Klasa 150 në Klasën 1500, me Klasën 300 më të popullarizuarën.
Çeliqet e thjeshta të karbonit, të tilla si klasa WCB (e derdhur) dhe A-105 (e farkëtuar) janë materialet më të njohura të specifikuara dhe të përdorura në valvulat për shërbimin e rafinerisë. Shumë aplikime në procesin e rafinimit shtyjnë kufijtë e sipërm të temperaturës së çeliqeve të thjeshta të karbonit, dhe lidhjet me temperatura më të larta specifikohen për këto aplikime. Më të njohurat prej tyre janë çeliqet krom/molidium si 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr dhe 9% Cr. Çeliqet inox dhe lidhjet me përmbajtje të lartë nikeli përdoren gjithashtu në disa procese rafinimi veçanërisht të ashpra.

KIMIK
Industria kimike është një përdoruese e madhe e valvulave të të gjitha llojeve dhe materialeve. Nga impiantet e vogla të prodhimit deri te komplekset e mëdha petrokimike që gjenden në Bregun e Gjirit, valvulat janë një pjesë e madhe e sistemeve të tubacioneve të proceseve kimike.

Shumica e aplikimeve në proceset kimike kanë presion më të ulët se shumë procese rafinimi dhe gjenerimi i energjisë. Klasat më të njohura të presionit për valvulat dhe tubacionet e uzinës kimike janë Klasat 150 dhe 300. Impiantet kimike kanë qenë gjithashtu nxitësi më i madh i marrjes së pjesës së tregut që valvulat sferike kanë fituar nga valvulat lineare gjatë 40 viteve të fundit. Valvula sferike me vendosje elastike, me mbylljen e saj pa rrjedhje, është një përshtatje e përsosur për shumë aplikime në uzina kimike. Madhësia kompakte e valvulës sferike është gjithashtu një veçori popullore.
Ende ka disa impiante kimike dhe procese në impiantet ku preferohen valvulat lineare. Në këto raste, valvulat e njohura të projektuara sipas API 603, me mure më të holla dhe pesha më të lehta, zakonisht janë valvulat e preferuara me portë ose glob. Kontrolli i disa kimikateve realizohet gjithashtu në mënyrë efektive me valvula diafragme ose me pinch.
Për shkak të natyrës gërryese të shumë kimikateve dhe proceseve të prodhimit të tyre, përzgjedhja e materialit është kritike. Materiali fillestar është çeliku inox austenitik i gradës 316/316L. Ky material funksionon mirë për të luftuar korrozionin nga një mori lëngjesh ndonjëherë të pakëndshme.

Për disa aplikime më të ashpra korrozive, nevojitet më shumë mbrojtje. Në këto situata shpesh zgjidhen klasa të tjera me performancë të lartë të çelikut inox austenitik, të tilla si 317, 347 dhe 321. Aliazhe të tjera që përdoren herë pas here për të kontrolluar lëngjet kimike përfshijnë Monel, Alloy 20, Inconel dhe 17-4 PH.

NDARJA E GAZIT TË LËNGSHËM DHE GAZIT
Si gazi natyror i lëngshëm (LNG) ashtu edhe proceset e nevojshme për ndarjen e gazit mbështeten në tubacione të gjera. Këto aplikime kërkojnë valvola që mund të funksionojnë në temperatura shumë të ulëta kriogjenike. Industria e LNG-së, e cila po rritet me shpejtësi në Shtetet e Bashkuara, është vazhdimisht në kërkim të përmirësimit dhe përmirësimit të procesit të lëngëzimit të gazit. Për këtë qëllim, tubacionet dhe valvulat janë bërë shumë më të mëdha dhe kërkesat për presion janë rritur.

Kjo situatë i ka detyruar prodhuesit e valvulave të zhvillojnë dizajne për të përmbushur parametra më të ashpër. Valvulat sferike dhe flutura me çerek kthese janë të njohura për shërbimin e LNG-së, me 316ss [çelik inox] si materiali më i popullarizuar. Klasa ANSI 600 është kufiri i presionit të zakonshëm për shumicën e aplikacioneve të LNG-së. Edhe pse produktet me çerek kthese janë llojet më të njohura të valvulave, valvulat me portë, globale dhe kontrolluese mund të gjenden edhe në uzina.

Shërbimi i ndarjes së gazrave përfshin ndarjen e gazit në elementët e tij individualë bazë. Për shembull, metodat e ndarjes së ajrit japin azot, oksigjen, helium dhe gazra të tjerë në gjurmë. Natyra shumë e ulët e procesit në temperaturë do të thotë që kërkohen shumë valvola kriogjenike.

Si impiantet e LNG-së ashtu edhe ato të ndarjes së gazit kanë valvola me temperaturë të ulët që duhet të mbeten funksionale në këto kushte kriogjenike. Kjo do të thotë që sistemi i paketimit të valvulave duhet të ngrihet larg lëngut me temperaturë të ulët përmes përdorimit të një kolone gazi ose kondensimi. Kjo kolonë gazi parandalon që lëngu të formojë një top akulli rreth zonës së paketimit, gjë që do të parandalonte rrotullimin ose ngritjen e kërcellit të valvulës.

NDËRTESA TREGTARE
Ndërtesat tregtare na rrethojnë, por nëse nuk i kushtojmë vëmendje të madhe ndërtimit të tyre, nuk kemi shumë ide për morinë e arterieve fluide të fshehura brenda mureve të tyre prej tulle, qelqi dhe metali.

Një emërues i përbashkët në pothuajse çdo ndërtesë është uji. Të gjitha këto struktura përmbajnë një sërë sistemesh tubacionesh që transportojnë shumë kombinime të përbërjes hidrogjen/oksigjen në formën e lëngjeve të pijshme, ujërave të zeza, ujit të nxehtë, ujit gri dhe mbrojtjes nga zjarri.

Nga pikëpamja e mbijetesës së ndërtesave, sistemet e zjarrfikjes janë më kritike. Mbrojtja nga zjarri në ndërtesa ushqehet dhe mbushet pothuajse universalisht me ujë të pastër. Që sistemet e ujit të zjarrfikjes të jenë efektive, ato duhet të jenë të besueshme, të kenë presion të mjaftueshëm dhe të jenë të vendosura në mënyrë të përshtatshme në të gjithë strukturën. Këto sisteme janë të projektuara për t'u aktivizuar automatikisht në rast zjarri.
Ndërtesat shumëkatëshe kërkojnë të njëjtin shërbim me presion uji në katet e sipërme si në katet e poshtme, kështu që pompat dhe tubacionet me presion të lartë duhet të përdoren për të çuar ujin lart. Sistemet e tubacioneve zakonisht janë të Klasit 300 ose 600, varësisht nga lartësia e ndërtesës. Në këto aplikime përdoren të gjitha llojet e valvulave; megjithatë, modelet e valvulave duhet të miratohen nga Underwriters Laboratories ose Factory Mutual për shërbimin kryesor të zjarrit.

Të njëjtat klasa dhe lloje valvulash të përdorura për valvulat e shërbimit të zjarrfikësve përdoren edhe për shpërndarjen e ujit të pijshëm, megjithëse procesi i miratimit nuk është aq i rreptë.
Sistemet komerciale të ajrit të kondicionuar që gjenden në strukturat e mëdha biznesi, siç janë ndërtesat e zyrave, hotelet dhe spitalet, zakonisht janë të centralizuara. Ato kanë një njësi të madhe ftohëse ose kazan për të ftohur ose ngrohur lëngun e përdorur për transferimin e temperaturës së ftohtë ose të lartë. Këto sisteme shpesh duhet të trajtojnë ftohës të tillë si R-134a, një hidrofluorokarbon, ose në rastin e sistemeve të mëdha të ngrohjes, avull. Për shkak të madhësisë kompakte të valvulave flutur dhe sferike, këto lloje janë bërë të njohura në sistemet e ftohjes HVAC.

Nga ana e avullit, disa valvola me çerek rrotullimi kanë bërë përparim në përdorim, megjithatë shumë inxhinierë hidraulikë ende mbështeten në valvola lineare me portë dhe glob, veçanërisht nëse tubacionet kërkojnë skaje të salduara me anë të prapme. Për këto aplikime me avull të moderuar, çeliku ka zënë vendin e gizës për shkak të saldueshmërisë së çelikut.

Disa sisteme ngrohjeje përdorin ujë të nxehtë në vend të avullit si lëng transferimi. Këto sisteme shërbehen mirë nga valvulat prej bronzi ose hekuri. Valvulat sferike dhe flutura me një çerek kthese me vend elastik janë shumë të njohura, megjithëse disa dizajne lineare përdoren ende.

PËRFUNDIM
Edhe pse provat e aplikimeve të valvulave të përmendura në këtë artikull mund të mos jenë të dukshme gjatë një udhëtimi në Starbucks ose në shtëpinë e gjyshes, disa valvola shumë të rëndësishme janë gjithmonë afër. Madje ka valvola në motorin e makinës që përdoren për të arritur në ato vende, të tilla si ato në karburator që kontrollojnë rrjedhën e karburantit në motor dhe ato në motor që kontrollojnë rrjedhën e benzinës në pistona dhe përsëri jashtë. Dhe nëse këto valvola nuk janë mjaftueshëm afër jetës sonë të përditshme, merrni parasysh realitetin se zemrat tona rrahin rregullisht përmes katër pajisjeve jetësore të kontrollit të rrjedhjes.

Ky është vetëm një shembull tjetër i realitetit se: valvulat janë vërtet kudo. VM
Pjesa II e këtij artikulli mbulon industri të tjera ku përdoren valvola. Shkoni në www.valvemagazine.com për të lexuar rreth pulpës dhe letrës, aplikimeve detare, digave dhe energjisë hidroelektrike, energjisë diellore, hekurit dhe çelikut, hapësirës ajrore, gjeotermale dhe prodhimit të birrës dhe distilimit artizanal.

GREG JOHNSON është president i United Valve (www.unitedvalve.com) në Hjuston. Ai është redaktor kontribues në revistën VALVE, ish-kryetar i Këshillit të Riparimit të Valvulave dhe anëtar aktual i bordit të VRC. Ai shërben gjithashtu në Komitetin e Arsimit dhe Trajnimit të VMA-së, është nënkryetar i Komitetit të Komunikimit të VMA-së dhe është ish-president i Shoqatës së Standardizimit të Prodhuesve.