Gdzie używane są zawory: wszędzie!

Zawory można dziś znaleźć niemal wszędzie: w naszych domach, pod ulicami, w budynkach komercyjnych oraz w tysiącach miejsc w elektrowniach, papierniach, rafineriach, zakładach chemicznych i innych obiektach przemysłowych i infrastrukturalnych.

Branża zaworowa jest naprawdę szeroka, a jej segmenty są różne, od dystrybucji wody przez energię jądrową po ropę i gaz w górę i w dół.Każda z tych gałęzi przemysłu będących użytkownikami końcowymi używa kilku podstawowych typów zaworów;jednak szczegóły konstrukcji i materiałów są często bardzo różne.Oto próbka:

PRACE WODNE

W świecie dystrybucji wody ciśnienia są prawie zawsze stosunkowo niskie, a temperatury otoczenia.Te dwa fakty zastosowania pozwalają na wprowadzenie wielu elementów konstrukcyjnych zaworów, których nie można znaleźć w bardziej wymagających urządzeniach, takich jak zawory parowe o wysokiej temperaturze.Temperatura otoczenia wodociągu pozwala na zastosowanie elastomerów i uszczelek gumowych nieodpowiednich gdzie indziej.Te miękkie materiały pozwalają na wyposażenie zaworów wodnych w celu szczelnego uszczelnienia kapiącej wody.

Inną kwestią związaną z zaworami wodociągowymi jest wybór materiałów konstrukcyjnych.Żeliwa żeliwne i sferoidalne są szeroko stosowane w instalacjach wodnych, zwłaszcza w liniach o dużych średnicach zewnętrznych.Bardzo małe linie mogą być obsługiwane całkiem dobrze z materiałami zaworów z brązu.

Ciśnienia, które widzi większość zaworów wodociągowych, są zwykle znacznie poniżej 200 psi.Oznacza to, że nie są potrzebne konstrukcje z grubszymi ściankami przeznaczone do pracy w wyższym ciśnieniu.To powiedziawszy, istnieją przypadki, w których zawory wodne są zbudowane do obsługi wyższych ciśnień, do około 300 psi.Te aplikacje są zwykle na długich akweduktach w pobliżu źródła ciśnienia.Czasami zawory wodne o wyższym ciśnieniu znajdują się również w punktach najwyższego ciśnienia w wysokiej zaporze.

Amerykańskie Stowarzyszenie Wodociągów (AWWA) opublikowało specyfikacje obejmujące wiele różnych typów zaworów i siłowników stosowanych w aplikacjach wodociągowych.

ŚCIEK

Drugą stroną świeżej wody pitnej, która trafia do obiektu lub konstrukcji, jest wyjście ścieków lub kanalizacji.Linie te zbierają wszystkie ścieki i ciała stałe i kierują je do oczyszczalni ścieków.Te oczyszczalnie są wyposażone w wiele niskociśnieniowych rurociągów i zaworów, które wykonują swoją „brudną pracę”.Wymagania dotyczące zaworów ściekowych w wielu przypadkach są znacznie łagodniejsze niż wymagania dotyczące czystej wody.Najpopularniejszym wyborem do tego typu usług są zasuwy żelazne i zawory zwrotne.Standardowe zawory w tej usłudze są budowane zgodnie ze specyfikacją AWWA.

ENERGETYKA

Większość energii elektrycznej wytwarzanej w Stanach Zjednoczonych wytwarzana jest w elektrowniach parowych wykorzystujących turbiny na paliwa kopalne i turbiny szybkoobrotowe.Zdjęcie pokrywy nowoczesnej elektrowni pozwoliłoby zobaczyć wysokociśnieniowe, wysokotemperaturowe systemy rurowe.Te główne linie są najbardziej krytyczne w procesie wytwarzania energii parowej.

Zawory odcinające pozostają głównym wyborem do zastosowań w elektrowniach typu on/off, chociaż można również znaleźć zawory kulowe o specjalnym przeznaczeniu w kształcie litery Y.Wysokowydajne zawory kulowe o krytycznym działaniu zyskują popularność wśród niektórych projektantów elektrowni i wkraczają w ten niegdyś zdominowany przez zawory liniowe świat.

Metalurgia ma kluczowe znaczenie dla zaworów w zastosowaniach energetycznych, szczególnie tych pracujących w nadkrytycznych lub ultranadkrytycznych zakresach ciśnienia i temperatury.F91, F92, C12A, wraz z kilkoma stopami Inconelu i stali nierdzewnej są powszechnie stosowane w dzisiejszych elektrowniach.Klasy ciśnienia obejmują 1500, 2500, a w niektórych przypadkach 4500. Modulacyjny charakter elektrowni szczytowych (tych, które działają tylko w razie potrzeby) powoduje również ogromne obciążenie dla zaworów i rurociągów, wymagając solidnych konstrukcji, aby poradzić sobie z ekstremalnymi kombinacjami cykli, temperatury i nacisk.

Oprócz głównych zaworów parowych elektrownie są wyposażone w rurociągi pomocnicze, w których znajdują się niezliczone zawory odcinające, kulowe, zwrotne, motylkowe i kulowe.

Elektrownie jądrowe działają na tej samej zasadzie turbiny parowej/szybkoobrotowej.Podstawowa różnica polega na tym, że w elektrowni jądrowej para jest wytwarzana przez ciepło z procesu rozszczepienia.Zawory elektrowni jądrowych są podobne do swoich kuzynów napędzanych paliwami kopalnymi, z wyjątkiem ich rodowodu i dodatkowego wymogu absolutnej niezawodności.Zawory jądrowe są produkowane zgodnie z bardzo wysokimi standardami, a dokumentacja kwalifikacyjna i kontrolna zajmuje setki stron.

PRODUKCJA ROPY I GAZU

Odwierty naftowe i gazowe oraz zakłady produkcyjne są ciężkimi użytkownikami zaworów, w tym wielu zaworów o dużej wytrzymałości.Chociaż wytryski ropy na setki stóp w powietrzu prawdopodobnie już nie wystąpią, obraz ilustruje potencjalne ciśnienie podziemnej ropy naftowej i gazu.Dlatego główki studni lub choinki umieszcza się na szczycie długiego sznura studni.Zespoły te, wraz z kombinacją zaworów i specjalnych złączek, są przeznaczone do obsługi ciśnień powyżej 10 000 psi.Choć obecnie rzadko spotyka się je w studniach wykopanych na lądzie, ekstremalnie wysokie ciśnienia często występują w głębokich studniach przybrzeżnych.

Projektowanie sprzętu Wellhead jest objęte specyfikacjami API, takimi jak 6A, Specyfikacja sprzętu Wellhead i choinki.Zawory pokryte 6A są przeznaczone do ekstremalnie wysokich ciśnień, ale umiarkowanych temperatur.Większość choinek zawiera zasuwy i specjalne zawory kulowe zwane dławikami.Dławiki służą do regulacji przepływu ze studni.

Oprócz samych głowic odwiertów wiele obiektów pomocniczych zapełnia pola naftowe lub gazowe.Sprzęt procesowy do wstępnej obróbki oleju lub gazu wymaga kilku zaworów.Zawory te są zwykle wykonane ze stali węglowej dla niższych klas.

Czasami w strumieniu surowej ropy naftowej występuje wysoce korozyjny płyn — siarkowodór.Ten materiał, zwany także kwaśnym gazem, może być śmiertelny.Aby sprostać wyzwaniom związanym z kwaśnym gazem, należy przestrzegać specjalnych materiałów lub technik przetwarzania materiałów zgodnie z międzynarodową specyfikacją NACE MR0175.

PRZEMYSŁ OFFSHORE

Systemy rurowe dla morskich platform wiertniczych i zakładów produkcyjnych zawierają wiele zaworów zbudowanych zgodnie z wieloma różnymi specyfikacjami, aby sprostać różnorodnym wyzwaniom kontroli przepływu.Obiekty te zawierają również różne pętle systemu sterowania i urządzenia obniżające ciśnienie.

W zakładach produkujących ropę sercem tętnicy jest właściwy system rur do odzyskiwania ropy lub gazu.Chociaż nie zawsze na samej platformie, wiele systemów produkcyjnych wykorzystuje choinki i systemy orurowania, które działają na niegościnnych głębokościach 10 000 stóp lub więcej.Ten sprzęt produkcyjny jest zbudowany zgodnie z wieloma rygorystycznymi normami Amerykańskiego Instytutu Naftowego (API) i jest wymieniony w kilku zalecanych praktykach API (RPs).

Na większości dużych platform wiertniczych do surowego płynu pochodzącego z głowicy odwiertu stosowane są dodatkowe procesy.Obejmują one oddzielanie wody od węglowodorów oraz oddzielanie płynów gazu i gazu ziemnego ze strumienia płynu.Te poświąteczne systemy rurowe są zazwyczaj budowane zgodnie z kodami rurowymi Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Mechanicznych B31.3 z zaworami zaprojektowanymi zgodnie ze specyfikacjami zaworów API, takimi jak API 594, API 600, API 602, API 608 i API 609.

Niektóre z tych systemów mogą również zawierać zasuwy, zawory kulowe i zwrotne API 6D.Ponieważ wszelkie rurociągi na platformie lub statku wiertniczym znajdują się wewnątrz obiektu, ścisłe wymagania dotyczące stosowania zaworów API 6D do rurociągów nie mają zastosowania.Chociaż w tych systemach rurowych stosuje się wiele typów zaworów, wybieranym typem zaworu jest zawór kulowy.

RUROCIĄGI

Chociaż większość rurociągów jest niewidoczna, ich obecność jest zwykle oczywista.Małe znaki mówiące o „rurociągu naftowym” są jednym z oczywistych wskaźników obecności podziemnych rurociągów transportowych.Rurociągi te są wyposażone w wiele ważnych zaworów na całej swojej długości.Awaryjne zawory odcinające rurociągów znajdują się w odstępach określonych przez normy, kodeksy i przepisy.Zawory te pełnią kluczową rolę w izolowaniu odcinka rurociągu w przypadku wycieku lub gdy wymagana jest konserwacja.

Na trasie rurociągu rozsiane są również obiekty, w których linia wyłania się z ziemi i jest dostępny dostęp do linii.Stacje te są domem dla sprzętu do wodowania „świnek”, który składa się z urządzeń wkładanych do rurociągów w celu inspekcji lub czyszczenia linii.Te stacje wprowadzania tłoków zwykle zawierają kilka zaworów, typu bramowego lub kulowego.Wszystkie zawory w systemie rurociągów muszą być w pełni otwarte (pełne otwarcie), aby umożliwić przejście świń.

Rurociągi potrzebują również energii do zwalczania tarcia rurociągu oraz utrzymania ciśnienia i przepływu w linii.Stosowane są kompresory lub przepompownie, które wyglądają jak małe wersje instalacji procesowej bez wysokich wież krakingowych.Na tych stacjach znajdują się dziesiątki zaworów bramowych, kulowych i zwrotnych rurociągów.

Same rurociągi są projektowane zgodnie z różnymi normami i kodeksami, podczas gdy zawory rurociągowe są zgodne z API 6D Pipeline Valves.

Istnieją również mniejsze rurociągi, które zasilają domy i obiekty handlowe.Linie te dostarczają wodę i gaz i są chronione zaworami odcinającymi.

Duże gminy, szczególnie w północnej części Stanów Zjednoczonych, dostarczają parę na potrzeby ogrzewania odbiorców komercyjnych.Te linie dostarczające parę są wyposażone w różne zawory do sterowania i regulacji dopływu pary.Chociaż płynem jest para, ciśnienia i temperatury są niższe niż w przypadku wytwarzania pary w elektrowniach.W tej usłudze stosowane są różne typy zaworów, chociaż czcigodny zawór grzybowy jest nadal popularnym wyborem.

RAFINERIA I PETROCHEMIA

Zawory rafineryjne odpowiadają za większe wykorzystanie zaworów przemysłowych niż jakikolwiek inny segment zaworów.W rafineriach występują zarówno płyny korozyjne, jak iw niektórych przypadkach wysokie temperatury.

Czynniki te określają sposób budowy zaworów zgodnie ze specyfikacjami konstrukcyjnymi zaworów API, takimi jak API 600 (zasuwy), API 608 (zawory kulowe) i API 594 (zawory zwrotne).Ze względu na trudne warunki eksploatacji wielu z tych zaworów często potrzebny jest dodatkowy naddatek na korozję.Naddatek ten przejawia się w większych grubościach ścian, które są określone w dokumentach projektowych API.

Praktycznie każdy główny typ zaworu można znaleźć w obfitości w typowej dużej rafinerii.Wszechobecna zasuwa jest nadal królem skoczni z największą populacją, ale zawory ćwierćobrotowe zajmują coraz większy udział w rynku.Produkty ćwierćobrotowe, które z powodzeniem wkroczyły w tę branżę (która kiedyś również była zdominowana przez produkty liniowe) obejmują wysokowydajne zawory motylkowe z potrójnym przesunięciem i zawory kulowe z metalowym gniazdem.

Standardowe zasuwy, grzybki i zawory zwrotne wciąż są masowo, a ze względu na solidność konstrukcji i ekonomię wytwarzania nie znikną w najbliższym czasie.

Ciśnienie znamionowe zaworów rafineryjnych obejmuje gamę od klasy 150 do klasy 1500, przy czym klasa 300 jest najbardziej popularna.

 

Stale węglowe zwykłe, takie jak gatunek WCB (odlew) i A-105 (odkuwka) są najczęściej wybieranymi i stosowanymi materiałami w zaworach do eksploatacji w rafineriach.Wiele zastosowań w procesach rafinacji przesuwa górne granice temperatur dla zwykłych stali węglowych, a dla tych zastosowań określa się stopy o wyższej temperaturze.Najpopularniejsze z nich to stale chromowo-molibdenowe takie jak 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr i 9% Cr.Stale nierdzewne i stopy o wysokiej zawartości niklu są również wykorzystywane w niektórych szczególnie trudnych procesach rafinacji.


Czas publikacji: 10.07.2020
Czat online WhatsApp!