Πού χρησιμοποιούνται βαλβίδες: Παντού!

Οι βαλβίδες μπορούν να βρεθούν σχεδόν οπουδήποτε σήμερα: στα σπίτια μας, κάτω από το δρόμο, σε εμπορικά κτίρια και σε χιλιάδες σημεία εντός σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και νερού, εργοστασίων παραγωγής χαρτιού, διυλιστηρίων, χημικών και άλλων βιομηχανικών εγκαταστάσεων και υποδομών.

Η βιομηχανία βαλβίδων είναι πραγματικά ευρεία, με τμήματα που ποικίλλουν από τη διανομή νερού έως την πυρηνική ενέργεια μέχρι το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο ανάντη και κατάντη. Κάθε μία από αυτές τις βιομηχανίες τελικού χρήστη χρησιμοποιεί ορισμένους βασικούς τύπους βαλβίδων. Ωστόσο, οι λεπτομέρειες της κατασκευής και των υλικών είναι συχνά πολύ διαφορετικές. Εδώ είναι ένα δείγμα:

ΕΡΓΑ ΝΕΡΟ

Στον κόσμο της διανομής του νερού, οι πιέσεις είναι σχεδόν πάντα σχετικά χαμηλές και οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Αυτά τα δύο δεδομένα εφαρμογής επιτρέπουν μια σειρά από στοιχεία σχεδιασμού βαλβίδων που δεν θα μπορούσαν να βρεθούν σε πιο απαιτητικό εξοπλισμό, όπως οι βαλβίδες ατμού υψηλής θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος της υπηρεσίας νερού επιτρέπει τη χρήση ελαστομερών και ελαστικών σφραγίδων που δεν είναι κατάλληλα αλλού. Αυτά τα μαλακά υλικά επιτρέπουν στις βαλβίδες νερού να εξοπλιστούν για να σφραγίζουν ερμητικά τις σταγόνες.

Ένα άλλο ζήτημα στις βαλβίδες παροχής νερού είναι η επιλογή στα υλικά κατασκευής. Τα χυτοσίδηρα και τα όλκιμα σίδερα χρησιμοποιούνται εκτενώς σε συστήματα ύδρευσης, ειδικά σε γραμμές μεγάλης εξωτερικής διαμέτρου. Οι πολύ μικρές γραμμές μπορούν να αντιμετωπιστούν αρκετά καλά με μπρούτζινα υλικά βαλβίδων.

Οι πιέσεις που βλέπουν οι περισσότερες βαλβίδες ύδρευσης είναι συνήθως πολύ κάτω από 200 psi. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζονται σχέδια υψηλότερης πίεσης με παχύτερα τοιχώματα. Τούτου λεχθέντος, υπάρχουν περιπτώσεις όπου οι βαλβίδες νερού κατασκευάζονται για να χειρίζονται υψηλότερες πιέσεις, έως περίπου 300 psi. Αυτές οι εφαρμογές είναι συνήθως σε μεγάλα υδραγωγεία κοντά στην πηγή πίεσης. Μερικές φορές βαλβίδες νερού υψηλότερης πίεσης βρίσκονται επίσης στα σημεία υψηλότερης πίεσης σε ένα ψηλό φράγμα.

Η American Water Works Association (AWWA) έχει εκδώσει προδιαγραφές που καλύπτουν πολλούς διαφορετικούς τύπους βαλβίδων και ενεργοποιητών που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές υδραυλικών έργων.

ΛΥΜΑΤΑ

Η άλλη πλευρά του φρέσκου πόσιμου νερού που εισέρχεται σε μια εγκατάσταση ή δομή είναι η έξοδος λυμάτων ή αποχέτευσης. Αυτές οι γραμμές συλλέγουν όλα τα απόβλητα υγρά και στερεά και τα κατευθύνουν σε μια μονάδα επεξεργασίας λυμάτων. Αυτές οι μονάδες επεξεργασίας διαθέτουν πολλές σωληνώσεις χαμηλής πίεσης και βαλβίδες για να εκτελέσουν τη «βρώμικη δουλειά» τους. Οι απαιτήσεις για βαλβίδες λυμάτων σε πολλές περιπτώσεις είναι πολύ πιο επιεικές από τις απαιτήσεις για υπηρεσία καθαρού νερού. Η σιδερένια πόρτα και οι βαλβίδες ελέγχου είναι οι πιο δημοφιλείς επιλογές για αυτόν τον τύπο υπηρεσίας. Οι τυπικές βαλβίδες σε αυτήν την υπηρεσία είναι κατασκευασμένες σύμφωνα με τις προδιαγραφές AWWA.

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στις Ηνωμένες Πολιτείες παράγεται σε εργοστάσια ατμού που χρησιμοποιούν τουρμπίνες ορυκτών καυσίμων και υψηλής ταχύτητας. Το ξεφλούδισμα του καλύμματος ενός σύγχρονου σταθμού ηλεκτροπαραγωγής θα έδινε μια άποψη συστημάτων σωληνώσεων υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας. Αυτές οι κύριες γραμμές είναι οι πιο κρίσιμες στη διαδικασία παραγωγής ενέργειας ατμού.

Οι βαλβίδες πύλης παραμένουν μια κύρια επιλογή για εφαρμογές ενεργοποίησης/απενεργοποίησης σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, αν και υπάρχουν επίσης βαλβίδες σφαιρών ειδικού σκοπού με μοτίβο Υ. Οι σφαιρικές βαλβίδες υψηλής απόδοσης, κρίσιμης σημασίας κερδίζουν δημοτικότητα με ορισμένους σχεδιαστές σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και διεισδύουν σε αυτόν τον κόσμο που κάποτε κυριαρχούσαν οι γραμμικές βαλβίδες.

Η μεταλλουργία είναι ζωτικής σημασίας για βαλβίδες σε εφαρμογές ισχύος, ειδικά εκείνες που λειτουργούν στις υπερκρίσιμες ή υπερκρίσιμες περιοχές λειτουργίας πίεσης και θερμοκρασίας. Τα F91, F92, C12A, μαζί με διάφορα κράματα Inconel και ανοξείδωτου χάλυβα χρησιμοποιούνται συνήθως στις σημερινές εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας. Οι κατηγορίες πίεσης περιλαμβάνουν 1500, 2500 και σε ορισμένες περιπτώσεις 4500. Η διαμορφωτική φύση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής αιχμής (αυτών που λειτουργούν μόνο ανάλογα με τις ανάγκες) επιβαρύνει επίσης τις βαλβίδες και τις σωληνώσεις, απαιτώντας στιβαρά σχέδια για τον χειρισμό του ακραίου συνδυασμού ποδηλασίας, θερμοκρασίας και πίεση.

Εκτός από την κύρια βαλβίδα ατμού, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι φορτωμένοι με βοηθητικούς αγωγούς, που κατοικούνται από μυριάδες βαλβίδες πύλης, υδρόγειο, έλεγχος, πεταλούδας και σφαιρικές βαλβίδες.

Οι πυρηνικοί σταθμοί λειτουργούν με την ίδια αρχή ατμού/στροβίλου υψηλής ταχύτητας. Η κύρια διαφορά είναι ότι σε έναν πυρηνικό σταθμό, ο ατμός δημιουργείται από τη θερμότητα από τη διαδικασία σχάσης. Οι βαλβίδες των πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι παρόμοιες με τις ξαδέρφες τους με ορυκτά καύσιμα, εκτός από την γενεαλογία τους και την πρόσθετη απαίτηση απόλυτης αξιοπιστίας. Οι πυρηνικές βαλβίδες κατασκευάζονται με εξαιρετικά υψηλά πρότυπα, με την τεκμηρίωση πιστοποίησης και επιθεώρησης να γεμίζει εκατοντάδες σελίδες.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΑΕΡΙΟΥ

Τα πηγάδια πετρελαίου και αερίου και οι εγκαταστάσεις παραγωγής είναι βαρείς χρήστες βαλβίδων, συμπεριλαμβανομένων πολλών βαλβίδων βαρέως τύπου. Αν και δεν είναι πλέον πιθανό να εμφανιστούν εκρήξεις πετρελαίου που εκτοξεύονται εκατοντάδες πόδια στον αέρα, η εικόνα απεικονίζει την πιθανή πίεση του υπόγειου πετρελαίου και φυσικού αερίου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι κεφαλές των πηγαδιών ή τα χριστουγεννιάτικα δέντρα τοποθετούνται στην κορυφή της μακριάς σειράς σωλήνα ενός πηγαδιού. Αυτά τα συγκροτήματα, με τον συνδυασμό βαλβίδων και ειδικών εξαρτημάτων, έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται πιέσεις άνω των 10.000 psi. Αν και σπάνια βρίσκονται σε πηγάδια που σκάβονται στην ξηρά αυτές τις μέρες, οι ακραίες υψηλές πιέσεις βρίσκονται συχνά σε βαθιά υπεράκτια πηγάδια.

Ο σχεδιασμός του εξοπλισμού φρεατίων καλύπτεται από προδιαγραφές API όπως 6A, Προδιαγραφές για Εξοπλισμός Πηγαδιού και Χριστουγεννιάτικου Δέντρου. Οι βαλβίδες που καλύπτονται από 6Α είναι σχεδιασμένες για εξαιρετικά υψηλές πιέσεις αλλά μέτριες θερμοκρασίες. Τα περισσότερα χριστουγεννιάτικα δέντρα περιέχουν βαλβίδες πύλης και ειδικές βαλβίδες σφαιρών που ονομάζονται τσοκ. Τα τσοκ χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της ροής από το πηγάδι.

Εκτός από τα ίδια τα πηγάδια, πολλές βοηθητικές εγκαταστάσεις κατοικούν ένα κοίτασμα πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Ο εξοπλισμός διεργασίας για την προεπεξεργασία του λαδιού ή του αερίου απαιτεί έναν αριθμό βαλβίδων. Αυτές οι βαλβίδες είναι συνήθως ανθρακούχο χάλυβα που χαρακτηρίζονται για χαμηλότερες κατηγορίες.

Περιστασιακά, ένα εξαιρετικά διαβρωτικό ρευστό - υδρόθειο - υπάρχει στο ρεύμα ακατέργαστου πετρελαίου. Αυτό το υλικό, που ονομάζεται επίσης ξινό αέριο, μπορεί να είναι θανατηφόρο. Για να αντιμετωπιστούν οι προκλήσεις του όξινου αερίου, πρέπει να ακολουθούνται ειδικά υλικά ή τεχνικές επεξεργασίας υλικών σύμφωνα με τη διεθνή προδιαγραφή NACE MR0175.

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΥΠΕΡΚΤΗΣΙΑΣ

Τα συστήματα σωληνώσεων για τις υπεράκτιες εξέδρες άντλησης πετρελαίου και τις εγκαταστάσεις παραγωγής περιέχουν ένα πλήθος βαλβίδων κατασκευασμένων με πολλές διαφορετικές προδιαγραφές για να χειρίζονται τη μεγάλη ποικιλία προκλήσεων ελέγχου ροής. Αυτές οι εγκαταστάσεις περιέχουν επίσης διάφορους βρόχους συστημάτων ελέγχου και συσκευές εκτόνωσης πίεσης.

Για τις εγκαταστάσεις παραγωγής πετρελαίου, η αρτηριακή καρδιά είναι το πραγματικό σύστημα σωληνώσεων ανάκτησης πετρελαίου ή αερίου. Αν και όχι πάντα στην ίδια την πλατφόρμα, πολλά συστήματα παραγωγής χρησιμοποιούν χριστουγεννιάτικα δέντρα και συστήματα σωληνώσεων που λειτουργούν σε αφιλόξενα βάθη 10.000 ποδιών ή περισσότερο. Αυτός ο εξοπλισμός παραγωγής είναι κατασκευασμένος σύμφωνα με πολλά αυστηρά πρότυπα του Αμερικανικού Ινστιτούτου Πετρελαίου (API) και αναφέρεται σε πολλές Συνιστώμενες Πρακτικές API (RPs).

Στις περισσότερες μεγάλες πλατφόρμες πετρελαίου, εφαρμόζονται πρόσθετες διεργασίες στο ακατέργαστο ρευστό που προέρχεται από την κεφαλή του φρέατος. Αυτά περιλαμβάνουν τον διαχωρισμό του νερού από τους υδρογονάνθρακες και τον διαχωρισμό αερίων και υγρών φυσικού αερίου από το ρεύμα ρευστού. Αυτά τα συστήματα σωληνώσεων μετά το χριστουγεννιάτικο δέντρο είναι γενικά κατασκευασμένα σύμφωνα με τους κωδικούς σωληνώσεων B31.3 της Αμερικανικής Εταιρείας Μηχανολόγων Μηχανικών με τις βαλβίδες σχεδιασμένες σύμφωνα με τις προδιαγραφές βαλβίδων API όπως API 594, API 600, API 602, API 608 και API 609.

Ορισμένα από αυτά τα συστήματα μπορεί επίσης να περιέχουν πύλη API 6D, σφαιρικές βαλβίδες και βαλβίδες αντεπιστροφής. Δεδομένου ότι οποιοιδήποτε αγωγοί στην πλατφόρμα ή στο πλοίο γεωτρήσεων είναι εσωτερικοί στην εγκατάσταση, δεν ισχύουν οι αυστηρές απαιτήσεις για τη χρήση βαλβίδων API 6D για αγωγούς. Αν και σε αυτά τα συστήματα σωληνώσεων χρησιμοποιούνται πολλαπλοί τύποι βαλβίδων, ο τύπος βαλβίδας που επιλέγεται είναι η σφαιρική βαλβίδα.

ΣΩΛΗΝΕΣ

Αν και οι περισσότεροι αγωγοί είναι κρυμμένοι από το οπτικό πεδίο, η παρουσία τους είναι συνήθως εμφανής. Οι μικρές πινακίδες που δηλώνουν «αγωγός πετρελαίου» είναι μια προφανής ένδειξη της παρουσίας υπόγειων σωληνώσεων μεταφοράς. Αυτοί οι αγωγοί είναι εξοπλισμένοι με πολλές σημαντικές βαλβίδες σε όλο το μήκος τους. Οι βαλβίδες διακοπής έκτακτης ανάγκης αγωγών βρίσκονται σε διαστήματα όπως ορίζεται από τα πρότυπα, τους κώδικες και τους νόμους. Αυτές οι βαλβίδες εξυπηρετούν τη ζωτική υπηρεσία της απομόνωσης ενός τμήματος ενός αγωγού σε περίπτωση διαρροής ή όταν απαιτείται συντήρηση.

Επίσης διάσπαρτες κατά μήκος μιας διαδρομής αγωγού υπάρχουν εγκαταστάσεις όπου η γραμμή αναδύεται από το έδαφος και είναι διαθέσιμη η πρόσβαση στη γραμμή. Αυτοί οι σταθμοί είναι το σπίτι για τον εξοπλισμό εκτόξευσης «γουρούνι», ο οποίος αποτελείται από συσκευές που εισάγονται στους αγωγούς είτε για επιθεώρηση είτε για καθαρισμό της γραμμής. Αυτοί οι σταθμοί εκτόξευσης χοίρων συνήθως περιέχουν πολλές βαλβίδες, τύπους πύλης ή σφαιρών. Όλες οι βαλβίδες σε ένα σύστημα σωληνώσεων πρέπει να έχουν πλήρη θυρίδα (πλήρες άνοιγμα) για να επιτρέπεται η διέλευση των χοίρων.

Οι αγωγοί χρειάζονται επίσης ενέργεια για να καταπολεμήσουν την τριβή του αγωγού και να διατηρήσουν την πίεση και τη ροή της γραμμής. Χρησιμοποιούνται συμπιεστές ή αντλιοστάσια που μοιάζουν με μικρές εκδόσεις μιας μονάδας επεξεργασίας χωρίς τους ψηλούς πύργους πυρόλυσης. Αυτοί οι σταθμοί φιλοξενούν δεκάδες βαλβίδες πύλης, σφαιρών και βαλβίδων ελέγχου αγωγών.

Οι ίδιοι οι αγωγοί έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με διάφορα πρότυπα και κώδικες, ενώ οι βαλβίδες αγωγών ακολουθούν τις βαλβίδες αγωγών API 6D.

Υπάρχουν επίσης μικρότεροι αγωγοί που τροφοδοτούν σπίτια και εμπορικές κατασκευές. Αυτές οι γραμμές παρέχουν νερό και αέριο και προστατεύονται από βαλβίδες διακοπής.

Μεγάλοι δήμοι, ιδιαίτερα στο βόρειο τμήμα των Ηνωμένων Πολιτειών, παρέχουν ατμό για τις ανάγκες θέρμανσης των εμπορικών πελατών. Αυτές οι γραμμές παροχής ατμού είναι εξοπλισμένες με μια ποικιλία βαλβίδων για τον έλεγχο και τη ρύθμιση της παροχής ατμού. Αν και το ρευστό είναι ατμός, οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες είναι χαμηλότερες από εκείνες που συναντώνται στην παραγωγή ατμού στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Σε αυτήν την υπηρεσία χρησιμοποιούνται ποικίλοι τύποι βαλβίδων, αν και η αξιοσέβαστη βαλβίδα βύσματος εξακολουθεί να είναι μια δημοφιλής επιλογή.

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΟΧΗΜΙΚΑ

Οι βαλβίδες διυλιστηρίου αντιπροσωπεύουν περισσότερη βιομηχανική χρήση βαλβίδων από οποιοδήποτε άλλο τμήμα βαλβίδων. Τα διυλιστήρια φιλοξενούν τόσο διαβρωτικά υγρά όσο και σε ορισμένες περιπτώσεις υψηλές θερμοκρασίες.

Αυτοί οι παράγοντες υπαγορεύουν τον τρόπο κατασκευής των βαλβίδων σύμφωνα με τις προδιαγραφές σχεδιασμού βαλβίδων API, όπως API 600 (βαλβίδες πύλης), API 608 (σφαιρικές βαλβίδες) και API 594 (βαλβίδες ελέγχου). Λόγω του σκληρού σέρβις που αντιμετωπίζουν πολλές από αυτές τις βαλβίδες, συχνά απαιτείται επιπλέον περιθώριο διάβρωσης. Αυτό το περιθώριο εκδηλώνεται μέσω των μεγαλύτερων πάχους τοιχωμάτων που καθορίζονται στα έγγραφα σχεδιασμού API.

Σχεδόν κάθε σημαντικός τύπος βαλβίδων μπορεί να βρεθεί σε αφθονία σε ένα τυπικό μεγάλο διυλιστήριο. Η πανταχού παρούσα βαλβίδα πύλης εξακολουθεί να είναι ο βασιλιάς του λόφου με τον μεγαλύτερο πληθυσμό, αλλά οι βαλβίδες στροφής τετάρτου καταλαμβάνουν όλο και μεγαλύτερο μέρος του μεριδίου αγοράς τους. Τα προϊόντα τετάρτου στροφής που κάνουν επιτυχημένες εισβολές σε αυτόν τον κλάδο (που κάποτε κυριαρχούνταν επίσης από γραμμικά προϊόντα) περιλαμβάνουν βαλβίδες πεταλούδας τριπλής μετατόπισης υψηλής απόδοσης και σφαιρικές βαλβίδες με μεταλλική έδραση.

Οι τυπικές βαλβίδες πύλης, σφαίρας και αντεπιστροφής εξακολουθούν να βρίσκονται μαζικά και λόγω της εγκάρδιας σχεδίασης και της οικονομίας κατασκευής τους, δεν θα εξαφανιστούν σύντομα.

Οι ονομασίες πίεσης για βαλβίδες διυλιστηρίου εκτελούν τη γκάμα από την Κλάση 150 έως την Κλάση 1500, με την Κλάση 300 την πιο δημοφιλή.

Οι απλοί ανθρακούχοι χάλυβες, όπως η κατηγορία WCB (χυτό) και ο A-105 (σφυρηλατημένος) είναι τα πιο δημοφιλή υλικά που καθορίζονται και χρησιμοποιούνται σε βαλβίδες για σέρβις διυλιστηρίων. Πολλές εφαρμογές διεργασιών διύλισης ωθούν τα ανώτερα όρια θερμοκρασίας των απλών ανθρακούχων χάλυβων και τα κράματα υψηλότερης θερμοκρασίας καθορίζονται για αυτές τις εφαρμογές. Οι πιο δημοφιλείς από αυτούς είναι οι χάλυβες χρωμίου/μολυίου όπως 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr και 9% Cr. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες και τα κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο χρησιμοποιούνται επίσης σε ορισμένες ιδιαίτερα σκληρές διεργασίες διύλισης.