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 ujit, fabrikave të letrës, rafinerive, fabrikave kimike dhe objekteve të tjera industriale dhe infrastrukturore.
Industria e valvulave është vërtet me shpatulla të gjera, me segmente që variojnë nga shpërndarja e ujit në energjinë bërthamore deri në rrjedhën e sipërme dhe të poshtme të naftës dhe gazit. Secila prej këtyre industrive të përdoruesve të fundit përdor disa lloje bazë të valvulave; megjithatë, detajet e ndërtimit dhe materialeve shpesh janë shumë të ndryshme. Këtu është një mostër:

UJI PUNON
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 gjenden në pajisje më të sfiduara si valvulat e avullit me temperaturë të lartë. Temperatura e ambientit të shërbimit të ujit lejon përdorimin e elastomerëve dhe vulave gome të papërshtatshme diku tjetër. Këto materiale të buta lejojnë që valvulat e ujit të pajisen për të mbyllur fort pikat.

Një konsideratë tjetër në valvulat e shërbimit të ujit është zgjedhja në materialet e ndërtimit. Hekurat e derdhur dhe duktil përdoren gjerësisht në sistemet e ujit, veçanërisht në linjat me diametër të madh të jashtëm. Linjat shumë të vogla mund të trajtohen mjaft mirë me materiale valvulash bronzi.

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

Shoqata Amerikane e Punëve të Ujit (AWWA) ka nxjerrë specifikime që mbulojnë shumë lloje të ndryshme të valvulave dhe aktivizuesve të përdorur në aplikimet e ujësjellësit.

UJËRAT E ZENZA
Ana e kundërt e ujit të pijshëm të freskët që hyn në një strukturë ose strukturë është prodhimi i ujërave të zeza ose kanalizimeve. Këto linja mbledhin të gjithë lëngun e mbetjeve dhe lëndët e ngurta dhe i drejtojnë ato në një impiant për trajtimin e ujërave të zeza. Këto impiante trajtimi kanë shumë tubacione dhe valvola me presion të ulët për të kryer "punën e tyre të pista". Kërkesat për valvulat e ujërave të zeza në shumë raste janë shumë më të buta sesa kërkesat për shërbimin e ujit të pastër. Porta e hekurt 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.

INDUSTRIA E ENERGJISË
Pjesa më e madhe e energjisë elektrike të prodhuar në Shtetet e Bashkuara prodhohet në termocentrale me avull duke përdorur turbina me lëndë djegëse fosile dhe me shpejtësi të lartë. Zhdukja 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 kritiket në procesin e prodhimit të energjisë me avull.

Valvulat e portës mbeten një zgjedhje kryesore për aplikimet e ndezjes/fikjes së termocentraleve, megjithëse valvulat e globit me model Y për qëllime të veçanta gjenden gjithashtu. Valvulat e topit me performancë të lartë dhe me shërbim kritik po fitojnë popullaritet me disa projektues të termocentraleve dhe po bëjnë depërtim në këtë botë dikur të dominuar nga valvulat lineare.

Metalurgjia është kritike për valvulat në aplikimet e energjisë, veçanërisht ato që funksionojnë në intervalet superkritike ose ultra-superkritike të presionit dhe temperaturës. F91, F92, C12A, së bashku me disa lidhje Inconel dhe çelik 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 vendos një tendosje të madhe në valvulat dhe tubacionet, duke kërkuar dizajne të forta për të trajtuar kombinimin ekstrem të çiklizmit, temperaturës dhe presioni.
Përveç valvulave kryesore të avullit, termocentralet janë të ngarkuar me tubacione ndihmëse, të populluara nga një mori valvulash portash, globesh, kontrolli, fluturash dhe topash.

Termocentralet bërthamore funksionojnë sipas të njëjtit parim me avull/turbinë me shpejtësi të lartë. Dallimi kryesor është se në një termocentral bërthamor, avulli krijohet nga nxehtësia nga procesi i ndarjes. Valvulat e centraleve bërthamore janë të ngjashme me kushërinjtë e tyre me lëndë djegëse fosile, me përjashtim të origjinës së tyre dhe kërkesës së shtuar të besueshmërisë absolute. Valvulat bërthamore prodhohen me standarde jashtëzakonisht të larta, me dokumentacionin e kualifikimit dhe inspektimit që mbush qindra faqe.

PRODHIMI I NAFES DHE GAZIT
Puset e naftës dhe gazit dhe objektet e prodhimit janë përdorues të rëndë të valvulave, duke përfshirë shumë valvola të rënda. Ndonëse nuk ka më gjasa të ndodhin rryma vaji që shpërthejnë qindra metra në ajër, imazhi ilustron presionin e mundshëm të naftës dhe gazit nëntokësor. Kjo është arsyeja pse kokat e pusit ose pemët e Krishtlindjeve vendosen në krye të vargut të gjatë të tubit të një pusi. Këto montime, me kombinimin e tyre të valvulave dhe pajisjeve speciale, janë krijuar për të përballuar presionet mbi 10,000 psi. Ndërsa rrallë gjenden në puse të gërmuara në tokë këto ditë, presionet ekstreme të larta gjenden shpesh në puse të thella në det.

Dizajni i pajisjes së pusit mbulohet nga specifikimet e API-së si 6A, Specifikimi për pajisjet e pusit dhe pemës së Krishtlindjes. Valvulat e mbuluara në 6A janë projektuar për presione jashtëzakonisht të larta, por temperatura modeste. Shumica e pemëve të Krishtlindjeve përmbajnë valvola portash dhe valvola të veçanta globe të quajtura mbytëse. Aspiratat përdoren për të rregulluar rrjedhën nga pusi.

Përveç vetë puseve, shumë objekte ndihmëse popullojnë një fushë nafte ose gazi. Pajisjet e procesit për para-trajtimin e naftës ose gazit kërkojnë një numër valvulash. Këto valvola janë zakonisht çeliku të karbonit të vlerësuar për klasa më të ulëta.

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

INDUSTRIA OFSHORE
Sistemet e tubacioneve për platformat e naftës në det të hapur dhe objektet e prodhimit përmbajnë një mori valvulash të ndërtuara sipas shumë specifikimeve të ndryshme për të trajtuar shumëllojshmërinë e gjerë të sfidave të kontrollit të rrjedhës. Këto objekte përmbajnë gjithashtu sythe të ndryshme të sistemit të kontrollit dhe pajisje për lehtësimin e presionit.

Për objektet 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 pemët e Krishtlindjeve dhe sistemet e tubacioneve që funksionojnë në thellësi të papërshtatshme prej 10,000 këmbësh ose më shumë. Kjo pajisje prodhimi është ndërtuar sipas shumë standardeve kërkuese të Institutit Amerikan të Naftës (API) dhe referohet në disa praktika të rekomanduara të API (RP).

Në shumicën e platformave të mëdha të naftës, proceset shtesë aplikohen në lëngun e papërpunuar që vjen nga koka 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 Krishtlindjes janë ndërtuar përgjithësisht sipas kodeve të tubacioneve të Shoqatës Amerikane të Inxhinierëve Mekanikë B31.3 me valvola të dizajnuara 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 gjithashtu portë API 6D, top dhe valvola kontrolli. Meqenëse çdo tubacion në platformë ose anije stërvitjeje është i brendshëm i objektit, kërkesat strikte për përdorimin e valvulave API 6D për tubacionet nuk zbatohen. Edhe pse në këto sisteme tubacionesh përdoren lloje të shumta valvulash, lloji i valvulave i zgjedhur është valvula e topit.

TUBACIONET
Megjithëse shumica e tubacioneve janë të fshehura nga pamja, prania e tyre është zakonisht e dukshme. Shenjat e vogla që thonë "tubacioni i naftës" janë një tregues i dukshëm i pranisë së tubacioneve të transportit nëntokësor. Këto tubacione janë të pajisura me shumë valvola të rëndësishme përgjatë gjithë gjatësisë së tyre. Valvulat e mbylljes së tubacionit emergjent gjenden në intervale të përcaktuara nga standardet, kodet dhe ligjet. Këto valvola shërbejnë për shërbimin jetësor të izolimit të një pjese të tubacionit në rast rrjedhjeje ose kur kërkohet mirëmbajtje.

Gjithashtu të shpërndara përgjatë gjurmës së gazsjellësit janë objektet ku linja del nga toka dhe aksesi në linjë është i disponueshëm. Këto stacione janë shtëpia e pajisjeve të lëshimit të "derrit", e cila përbëhet nga pajisje të futura në tubacione ose për të inspektuar ose pastruar linjën. Këto stacione lëshimi të derrave zakonisht përmbajnë disa valvola, ose porta ose topa. Të gjitha valvulat në një sistem tubacioni duhet të jenë me port të plotë (me hapje të plotë) për të lejuar kalimin e derrave.

Tubacionet gjithashtu kanë nevojë për energji për të luftuar fërkimin e tubacionit dhe për të ruajtur presionin dhe rrjedhën e linjës. Përdoren kompresorë ose stacione pompimi që duken si versione të vogla të një impianti procesi pa kulla të larta plasaritjeje. Këto stacione janë shtëpia e dhjetëra valvulave të portës, topit dhe tubacionit të kontrollit.
Vetë tubacionet janë projektuar në përputhje me standarde dhe kode të ndryshme, ndërsa valvulat e tubacionit ndjekin valvulat e tubacionit API 6D.
Ka edhe tubacione më të vogla që ushqehen në shtëpi dhe struktura komerciale. Këto linja sigurojnë ujë dhe gaz dhe mbrohen nga valvola mbyllëse.
Komunat e mëdha, veçanërisht në pjesën veriore të Shteteve të Bashkuara, sigurojnë avull për kërkesat për ngrohje të klientëve komercialë. Këto linja furnizimi me avull janë të pajisura me një sërë valvulash për të kontrolluar dhe rregulluar furnizimin me avull. Megjithëse lëngu është me avull, presionet dhe temperaturat janë më të ulëta se ato që gjenden në prodhimin e avullit të termocentralit. Një shumëllojshmëri e llojeve të valvulave përdoren në këtë shërbim, megjithëse valvula e nderuar e prizës është ende një zgjedhje popullore.

RAFINERIA DHE PETROKIMIKE
Valvulat e rafinerisë përbëjnë më shumë përdorim industrial të valvulave se çdo segment tjetër i valvulave. Rafineritë janë shtëpia e lëngjeve korrozive dhe në disa raste, temperaturave të larta.
Këta faktorë diktojnë se si ndërtohen valvulat në përputhje me specifikimet e dizajnit të valvulave API si API 600 (valvulat e portës), API 608 (valvulat me top) dhe API 594 (valvulat e kontrollit). Për shkak të shërbimit të ashpër që hasin shumë prej këtyre valvulave, shpesh nevojitet një lejim shtesë korrozioni. Ky lejim manifestohet përmes trashësisë më të madhe të murit që specifikohet në dokumentet e projektimit API.

Pothuajse çdo lloj valvulash kryesore mund të gjendet me bollëk në një rafineri tipike të madhe. Valvula e kudondodhur e portës është ende mbreti i kodrës me popullsinë më të madhe, por valvulat e kthesës çerek po marrin një pjesë gjithnjë e më të madhe të pjesës së tyre të tregut. Produktet me çerek kthese që bëjnë depërtime të suksesshme në këtë industri (e cila dikur gjithashtu dominohej nga produktet lineare) përfshijnë valvulat fluturuese të trefishta me performancë të lartë dhe valvulat e topit të vendosura në metal.

Porta standarde, globi dhe valvulat e kontrollit gjenden ende në masë, dhe për shkak të sinqeritetit të dizajnit të tyre dhe ekonomisë së prodhimit, nuk do të zhduken së shpejti.
Vlerësimet e presionit për valvulat e rafinerisë shtrihen nga klasa 150 në klasën 1500, me klasën 300 më të njohurit.
Çeliqet me karbon të thjeshtë, të tillë si kategoria WCB (i derdhur) dhe A-105 (i falsifikuar) janë materialet më të njohura të specifikuara dhe të përdorura në valvulat për shërbimin e rafinerisë. Shumë aplikime të procesit të rafinimit shtyjnë kufijtë e sipërm të temperaturës së çeliqeve të thjeshtë të karbonit dhe lidhjet me temperaturë më të lartë janë të specifikuara për këto aplikime. Më të njohurit prej tyre janë çeliqet krom/moly si 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr dhe 9% Cr. Çeliqet inox dhe lidhjet me përmbajtje të lartë nikel përdoren gjithashtu në disa procese rafinimi veçanërisht të ashpra.

KIMIKE
Industria kimike është një përdorues i madh i valvulave të të gjitha llojeve dhe materialeve. Nga impiantet e vogla të grumbullimit deri te komplekset e mëdha petrokimike që gjenden në Bregun e Gjirit, valvulat janë një pjesë e madhe e sistemeve të tubacioneve të procesit kimik.

Shumica e aplikimeve në proceset kimike janë më të ulëta në presion se shumë procese të rafinimit dhe prodhimit të energjisë. Klasat më të njohura të presionit për valvulat dhe tubacionet e impianteve kimike janë klasat 150 dhe 300. Uzinat kimike kanë qenë gjithashtu shtytësi më i madh i marrjes së pjesës së tregut që valvulat e topit kanë luftuar nga valvulat lineare gjatë 40 viteve të fundit. Valvula e topit e vendosur me elasticitet, me mbylljen e saj me rrjedhje zero, është një përshtatje e përkryer për shumë aplikime të impianteve kimike. Madhësia kompakte e valvulës së topit është gjithashtu një veçori e njohur.
Ka ende disa fabrika kimike dhe procese të bimëve ku preferohen valvulat lineare. Në këto raste, valvulat e njohura të dizajnuara nga API 603, me mure më të hollë dhe pesha më të lehta, janë zakonisht valvula e zgjedhjes së portës ose globit. Kontrolli i disa kimikateve realizohet gjithashtu në mënyrë efektive me valvula diafragme ose majë.
Për shkak të natyrës gërryese të shumë kimikateve dhe proceseve kimike të prodhimit, përzgjedhja e materialit është kritike. Materiali defacto është i klasës 316/316L prej çeliku inox austenitik. Ky material funksionon mirë për të luftuar korrozionin nga një mori lëngjesh ndonjëherë të pakëndshme.

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

Ndarja e GNL-së dhe gazit
Si gazi natyror i lëngshëm (LNG) ashtu edhe proceset e nevojshme për ndarjen e gazit mbështeten në tubacione të gjera. Këto aplikacione kërkojnë valvula që mund të funksionojnë në temperatura shumë të ulëta kriogjenike. Industria e LNG-së, e cila po rritet me shpejtësi në Shtetet e Bashkuara, po kërkon vazhdimisht të përmirësojë dhe përmirësojë procesin e lëngëzimit të gazit. Për këtë qëllim, tubacionet dhe valvulat janë bërë shumë më të mëdha dhe kërkesat për presion janë rritur.

Kjo situatë ka kërkuar që prodhuesit e valvulave të zhvillojnë modele për të përmbushur parametrat më të ashpër. Valvulat me top dhe flutur me çerek kthese janë të njohura për shërbimin LNG, me materialin më të njohur 316ss [çelik inox]. ANSI Class 600 është tavani i zakonshëm i presionit për shumicën e aplikacioneve të LNG. Megjithëse produktet me kthesë çerek janë llojet më të njohura të valvulave, valvulat e portës, globit dhe valvulave të kontrollit mund të gjenden edhe në impiante.

Shërbimi i ndarjes së gazit 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 gjurmë. Natyra me temperaturë shumë të ulët të procesit do të thotë se kërkohen shumë valvola kriogjenike.

Të dy impiantet e ndarjes së gazit dhe gazit GNL kanë valvola me temperaturë të ulët që duhet të funksionojnë në këto kushte kriogjenike. Kjo do të thotë që sistemi i paketimit të valvulave duhet të ngrihet larg lëngut me temperaturë të ulët nëpërmjet përdorimit të një gazi ose kolone 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 ndërsa ndërtohen, ne kemi pak të dhëna për numrin e madh të arterieve të lëngshme të fshehura brenda mureve të tyre prej murature, qelqi dhe metali.

Një emërues i përbashkët në pothuajse çdo ndërtesë është uji. Të gjitha këto struktura përmbajnë një sërë sistemesh tubacionesh që mbartin 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 zjarrit janë më kritikët. Mbrojtja nga zjarri në ndërtesa ushqehet pothuajse universalisht dhe mbushet me ujë të pastër. Që sistemet e ujit të zjarrit të jenë efektive, ato duhet të jenë të besueshme, të kenë presion të mjaftueshëm dhe të vendosen në mënyrë të përshtatshme në të gjithë strukturën. Këto sisteme janë të dizajnuara për të aktivizuar automatikisht në rast zjarri.
Ndërtesat e larta kërkojnë të njëjtin shërbim të presionit të ujit në katet e fundit si në katet e poshtme, kështu që duhet të përdoren pompa dhe tubacione me presion të lartë për të ngritur ujin lart. Sistemet e tubacioneve janë zakonisht të klasit 300 ose 600, në varësi të lartësisë së 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 të valvulave të përdorura për valvulat e shërbimit të zjarrit përdoren 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 të biznesit si ndërtesat e zyrave, hotelet dhe spitalet zakonisht janë të centralizuara. Ata kanë një njësi të madhe ftohëse ose bojler për të ftohur ose ngrohur lëngun që përdoret për transferimin e temperaturës së ftohtë ose të lartë. Këto sisteme shpesh duhet të trajtojnë ftohës të tillë si R-134a, një hidro-fluorokarbon, ose në rastin e sistemeve kryesore të ngrohjes, me avull. Për shkak të madhësisë kompakte të valvulave flutur dhe topth, këto lloje janë bërë të njohura në sistemet e ftohësit HVAC.

Nga ana e avullit, disa valvola çerek kthese kanë hyrë në përdorim, megjithatë shumë inxhinierë hidraulikë ende mbështeten në valvulat lineare të portës dhe globit, veçanërisht nëse tubacionet kërkojnë skajet e saldimit. Për këto aplikime të moderuara me avull, çeliku ka zënë vendin e gize për shkak të saldueshmërisë së çelikut.

Disa sisteme ngrohjeje përdorin ujë të nxehtë në vend të avullit si një lëng transferues. Këto sisteme shërbehen mirë nga valvulat prej bronzi ose hekuri. Valvulat e topit dhe fluturave të vendosura me çerek kthese janë shumë të njohura, megjithëse përdoren ende disa modele lineare.

PËRFUNDIM
Megjithëse provat e aplikimeve të valvulave të përmendura në këtë artikull mund të mos shihen 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 si ato në karburator që kontrollojnë rrjedhjen e karburantit në motor dhe ato në motor që kontrollojnë rrjedhjen e benzinës në piston dhe përsëri jashtë. Dhe nëse ato valvula nuk janë mjaft afër jetës sonë të përditshme, merrni parasysh realitetin që zemrat tona rrahin rregullisht përmes katër pajisjeve jetike të kontrollit të rrjedhës.

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

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