Les vàlvules de control de parada són vitals per a diverses indústries per protegir les calderes i altres equips.
Figura 1. Disc de globus Aquestes vàlvules són una versió modificada de la vàlvula estàndard de tope globular, que té la vàlvula de la vàlvula permanentment fixada al disc globus. A la configuració de comprovació de stop, el capçal de la tija flota al disc globus (és a dir, no està connectat) (Figura 1). Les vàlvules de control de parada tenen dos propòsits principals: 1) com a vàlvula de globus, aïllen o regulen el flux i 2) modificades com a vàlvules de retenció, eviten el flux invers. En altres paraules, generalment s'utilitzen com a vàlvula globular per iniciar o aturar el flux dels mitjans de comunicació, però també actuen com a vàlvula de retenció per tancar automàticament si es perd la pressió, evitant així un flux de reducció que pugui causar danys a equips com ara calderes o bombes.
Per això, tenir una vàlvula de retenció és com tenir dues vàlvules en una. El disc intern, que no s'adjunta a la tija, realitza un control d'elevació que permet que es mogui lliurement cap amunt i cap avall quan la tija s'alça per ajustar l'obertura i el tancament. Això controla el flux, però quan es produeix un flux de retorn, el disc desconectado funciona com a control de pistó i es tanca ràpidament, evitant així el flux invers a la caldera. Si és necessari, la tija es pot reduir manualment perquè el flux es detingui o es tanqui completament.
ÚS FINAL DE LES VÀLVULES DE CONTROL DE PARADA
Aquestes vàlvules s'utilitzen principalment en centrals elèctriques, en aplicacions com la circulació de la caldera, la generació de vapor i l'aigua d'alimentació de la caldera, la refrigeració per turbina, l'aigua d'arrencada i els sistemes de seguretat. També s'utilitzen en altres aplicacions on els dissenyadors de canonades volen combinar les propietats d'un globus terraqüi i la vàlvula de retenció. Aquestes aplicacions poden incloure servei d'alta temperatura, vapor de recuperació de calor, servei de seguretat d'alta pressió, servei geotèrmic, serveis públics, producció i refinació de petroli, sistemes de seguretat, refrigeració de tancament i processament d'hidrocarburs.
En aplicacions de calderes, vàlvules i calderes s'han connectat des de fa més de 150 anys. Les vàlvules que s'utilitzen són tan crítiques que el codi de la caldera i de pressió de la Societat Americana d'Enginyers Mecànics (ASME) cobreix com s'han d'utilitzar les vàlvules. Les primeres vàlvules de la línia de sortida de la caldera solen ser vàlvules de detecció, que aquí es coneixen com a vàlvules de retenció o vàlvules de parada de calderes. Són vitals quan hi ha més d'una caldera connectada al capçal principal de vapor, i s'han d'instal·lar al gasoducte entre cada caldera i el capçalera. També s'han de col·locar de manera que la pressió a la caldera sigui sota el disc.
Una altra aplicació de caldera és utilitzar el control de parada com una vàlvula de bufat. La vàlvula de bufat permet eliminar l'excés d'aigua d'una caldera, que es requereix ocasionalment. Les vàlvules de retenció de parada del buidatge encara estan en ús en calderes estacionàries.
DISSENYS
Figura 2. Patró Y en forma recta instal·lada en una línia horitzontal
Aquestes vàlvules estan disponibles en dos dissenys de patrons bàsics, el patró T i el patró Y. En el patró T, la tija és perpendicular al conducte. Això permet que el disc intern es mogui cap amunt i avall verticalment a la vàlvula. El pes del disc ajuda a tancar-se ràpidament, oferint una velocitat mínima inversa quan la vàlvula es tanca. Tanmateix, pel seu pes, requereix una major velocitat de flux per aconseguir que la vàlvula estigui totalment oberta i també es pot afegir a la pèrdua de pressió de la vàlvula.
Figura 3. Patró Y en forma recta instal·lada en una línia vertical per al flux cap amunt
El disseny més nou, que és similar al patró T, és el patró Y, on la tija i el disc estan inclinats entre 30 i 45 graus. Aquest disseny de patrons s'utilitza més sovint a sobre de les calderes i entra de manera recta o un camí de flux d'angle. El patró Y, amb la seva tija en angle i el seu disc, permet una velocitat de flux més o menys obert. Tanmateix, es requereix més atenció al disc de guia per a un funcionament sense problemes.
El disseny immediat produeix un camí de flux més recte, que redueix la turbulència i crea menys fricció fluïda. Això significa menys potencial de dany erosiu a la vàlvula, que es converteix en una menor pressió de pèrdua i millors característiques globals de flux per al sistema de canonades. Aquests tipus de vàlvules s'han d'instal·lar en línies horitzontals (Figura 2) o verticals (Figura 3) per al flux ascendent.
El disseny de la vàlvula angular s'utilitza per fluir cap amunt (horitzontal) (figura 4) o horitzontal (avall) (figura 5). Però, en ambdós casos, el flux es gira 90 graus a la vàlvula per permetre que la vàlvula angular serveixi tant com a dispositiu de control de flux com a una canonada de 90 graus.
Figura 4. Patró de color angular instal·lat per a un flux cap a l'horitzontal
Atès que les vàlvules tenen un membre de disc flotant amb forma cilíndrica que és l'única part accionada per pressió, és important que es dimensioni per proporcionar un elevador complet de disc durant la vida útil de la vàlvula. Si és massa gran, el disc pot volar, augmentant la velocitat de desgast de la vàlvula i limitant la seva vida útil. Si la vàlvula és massa petita, proporcionarà una pèrdua de pressió molt alta i alta velocitat, que també podria reduir la vida útil. Si el disc és lleuger i guiat correctament, pot proporcionar una elevació màxima a velocitats mínimes per a una ràpida obertura i baixa pressió. A més, el disc s'ha de dissenyar per evitar que es girin, cosa que provoca un baix consum i una llarga vida útil.
Figura 5. El patró Y de l'angle instal·lat per a flux horitzontal i posterior. Els dissenys Bonnet per a xecs de parada són bàsicament els mateixos que per a les vàlvules de globus. Vénen en una varietat de dissenys per a diferents finalitats. Les vàlvules de bronze petites, que tenen el cargol ascendent a l'interior, són molt populars. Tanmateix, en aquest disseny, els fils de tija estan continguts dins del sobre de pressió / fluid del capó de la vàlvula i estan exposats al fluid del procés. Això pot causar danys quan s'exposa a fluids corrosius. Aquest tipus de vàlvules s'utilitzen normalment per a aigua o vapor a baixa pressió. En les vàlvules per a un servei corrosiu, el disseny del capó té els fils de la tija fora de la pressió / sobre el fluid, la qual cosa ajuda a prevenir un dany corrosiu als fils. Aquest tipus de disseny s'anomena el cargol i el jou exterior (OS & Y) (figura 6) i s'utilitza en vàlvules globals industrials més grans.
Les connexions finals per a la majoria de les vàlvules s'encaminen amb ASME B16.5 o amb soldadura d'extrem conforme a ASME B15.25. Es poden subministrar altres connexions tal com especifica el client.
Figura 6. Dues configuracions de cargol exterior i jou
CARACTERÍSTIQUES
En les aplicacions de calderes, les vàlvules estan dissenyades per realitzar diverses funcions molt importants, com ara:
Actuen com a vàlvules automàtiques sense retorn. En cas que falla una caldera, la vàlvula pot evitar el flux brut de retorn del vapor des del capçalera principal fins a la caldera.
Aïllen una caldera quan deixen de disparar i quan es bufa la caldera. La vàlvula es tanca automàticament per evitar el retorn de vapor a la caldera.
Ajuden a tornar la caldera a funcionar després d'un apagat.
Encara que la funció de la vàlvula de rebliment no es pugui invocar per al tancament primari, pot restringir el flux de retorn del capçal a la caldera que s'ha tancat i obert o que va patir una arrencada de contenció de pressió.
NORMES
Moltes de les normes sobre les vàlvules de control de parada estan relacionades amb vàlvules de globus, i hi ha molts d'aquests tipus de normes. L'API va publicar recentment un estàndard sobre vàlvules globals que tracta de vàlvules més grans que NPS 2. L'API 623, que es va publicar el 2013, cobreix les vàlvules de retenció. Els temes tractats inclouen:
La pressió es calcularà al capó per sobre del disc al costat descendent.
El disseny ha de tenir un disc o guia inferior que permeti que el disc es mogui lliurement durant l'operació de la vàlvula de verificació. Això evitarà qualsevol fallada de la funció de prevenció de retorn de flux de la vàlvula.
Les proves han d'estar d'acord amb els requisits de l'API 598 per a vàlvules globals i de retenció i complir amb els criteris d'acceptació d'ambdós tipus de proves. Les vàlvules han de complir amb els dos criteris de prova de vàlvules a la carcassa i els requisits de fuga de seients
El disseny de la vàlvula ha de ser adequat per a la instal·lació amb la tija en l'orientació vertical o on la tija està a 45 graus d'orientació vertical.
Altres normes de la indústria aplicables inclouen:
PIME B16.5-Brides de canonades i accessoris de flange NPS 1/2 a través de NPS 24 mètriques / polzades
Asme B16.34-Vàlvules amb flange, roscat i de soldadura
API 598-Inspecció i assaig de vàlvules
API 602-Porta d'acer, globus i vàlvules de retenció per a mides de 100 (NPS 4) i més petits per a la indústria del petroli i del gas natural
API 623-Vàlvules de globus d'acer, amb extremitats de flanc i de soldadura de culata, caputxes cargolades
BSI 1873-Globus d'acer i globus i vàlvules de retenció (puntes de soldadura per brides i acoblament) per a les indústries petroliera, petroquímica i aliades
ISO 12149-Vàlvules de globus d'acer de cargol per a aplicacions de propòsit general
MSS SP-80-Bronze, corredissa, vàlvules d'angle i de retenció
MSS SP-85-Globus de ferro gris i vàlvules angulars, extremitats de flanc i roscat
MSS SP-118-Globus d'acer compacte i vàlvules de retenció (servei de refineria de productes químics i de petroli)
MATERIALS
Igual que amb les vàlvules de globus, els components de rebliment de les vàlvules de retenció solen tenir el pes del flux de fluids durant l'operació de tancament. Els estàndards de la indústria permeten als usuaris finals especificar els materials de recanvi necessaris per a aplicacions específiques. En aquests estàndards, els elements de recanvi inclouen la superfície i la tija del cos i del seient del disc. L'usuari final pot especificar elements addicionals o pot ser el material estàndard del fabricant.
L'elecció dels materials adequats per al tall és fonamental per al màxim funcionament i la longevitat de qualsevol vàlvula, especialment les vàlvules de control de parada, que són similars a les vàlvules globals, i que presenten una alta freqüència de fluids i un camí de flux complex. A mesura que el disc es mou més a prop de la superfície del seient del cos, la velocitat i la turbulència augmenten, creant un potencial de cavitació i erosió, que podria provocar una vàlvula de fuita i un desgast excessiu reduint així la vida útil. Aquests tipus de defectes poden aparèixer com una rodanxa prima al seient del cos, el disc o ambdós. Aquest petit recorregut inicial de fuites pot ampliar-se i convertir-se en una fuita important.
En algunes vàlvules de bronze, el recobriment és el mateix material que la vàlvula o una aliatge de bronze similar amb major força. A les vàlvules de ferro, el material de retallat habitual és de bronze. La denominació de la indústria per a aquest recobriment en vàlvules de ferro és "IBBM", que es defineix com "cos de ferro, muntat en bronze". Les vàlvules d'acer s'ofereixen en una varietat de materials de tall, segons el necessari. Tanmateix, solen tenir un o més components de retallat fabricats en acer inoxidable martensític cromàtic del 13%. També s'utilitzen cares dures com Stellite, així com acers inoxidables de 300 sèries i aliatges de coure i níquel. L'apagat positiu i la vida de seient llarg són proporcionats per un seient de superfície dura integral. Un ajust popular en vàlvules d'acer és l'API trim # 8, 13% Cr./hardface.
CONCLUSIÓ
Les vàlvules de retenció de parada proporcionen una solució comparativament econòmica i eficient, on l'aïllament, la regulació i la prevenció del reflux es requereixen característiques de rendiment per a un sistema de canonades.
