Waar kleppe gebruik word: oral!

08 Nov 2017 Geskryf deur Greg Johnson

Kleppe kan vandag omtrent oral gevind word: in ons huise, onder die straat, in kommersiële geboue en op duisende plekke binne krag- en wateraanlegte, papiermeulens, raffinaderye, chemiese aanlegte en ander industriële en infrastruktuurfasiliteite.
Die klepbedryf is werklik breëskouer, met segmente wat wissel van waterverspreiding tot kernkrag tot stroomop en stroomaf olie en gas. Elkeen van hierdie eindgebruikerbedrywe gebruik 'n paar basiese tipes kleppe; die besonderhede van konstruksie en materiale verskil egter dikwels baie. Hier is 'n steekproef:

WATERWERKE
In die wêreld van waterverspreiding is die druk byna altyd relatief laag en die temperature omgewing. Daardie twee toepassingsfeite laat 'n aantal klepontwerpelemente toe wat nie op meer uitgedaagde toerusting soos hoë-temperatuur stoomkleppe gevind sal word nie. Die omgewingstemperatuur van waterdiens laat die gebruik van elastomere en rubberseëls toe wat nie elders geskik is nie. Hierdie sagte materiale laat toe dat waterkleppe toegerus word om drup styf af te sluit.

Nog 'n oorweging in waterdienskleppe is keuse in konstruksiemateriaal. Giet- en rekbare ysters word wyd gebruik in waterstelsels, veral lyne met groot buitedeursnee. Baie klein lyne kan redelik goed hanteer word met brons klep materiaal.

Die druk wat die meeste waterwerkkleppe sien, is gewoonlik ver onder 200 psi. Dit beteken dat dikkerwandige hoërdrukontwerpe nie nodig is nie. Dit is gesê, daar is gevalle waar waterkleppe gebou is om hoër druk te hanteer, tot ongeveer 300 psi. Hierdie toedienings is gewoonlik op lang akwadukte naby die drukbron. Soms word hoërdruk-waterkleppe ook by die hoogste drukpunte in 'n hoë dam aangetref.

Die American Water Works Association (AWWA) het spesifikasies uitgereik wat baie verskillende soorte kleppe en aktuators dek wat in waterwerktoepassings gebruik word.

AFVALWATER
Die keersy van vars drinkbare water wat in 'n fasiliteit of struktuur ingaan, is die afvalwater of riooluitset. Hierdie lyne versamel al die afvalvloeistowwe en vaste stowwe en lei dit na 'n rioolsuiweringsaanleg. Hierdie behandelingsaanlegte het baie laedrukpype en kleppe om hul "vuil werk" te verrig. Die vereistes vir afvalwaterkleppe is in baie gevalle baie meer toegeeflik as die vereistes vir skoonwaterdiens. Ysterhek en terugslagkleppe is die gewildste keuses vir hierdie tipe diens. Standaard kleppe in hierdie diens is gebou in ooreenstemming met AWWA spesifikasies.

KRAG INDUSTRIE
Die meeste van die elektriese krag wat in die Verenigde State opgewek word, word in stoomaanlegte opgewek wat fossielbrandstof- en hoëspoedturbines gebruik. Om die deksel van 'n moderne kragsentrale terug te skil, sal 'n uitsig op hoëdruk-, hoëtemperatuurpypstelsels gee. Hierdie hooflyne is die mees kritieke in die stoomkragopwekkingsproses.

Hekkleppe bly 'n hoofkeuse vir kragsentrale aan/af toepassings, alhoewel spesiale doel, Y-patroon globe kleppe ook gevind word. Hoëwerkverrigting, kritiese diens-kogelkleppe wen gewildheid onder sommige kragsentrale-ontwerpers en maak opgang in hierdie eens lineêre klep-gedomineerde wêreld.

Metallurgie is krities vir kleppe in kragtoepassings, veral dié wat in die superkritiese of ultra-superkritiese bedryfsgebiede van druk en temperatuur werk. F91, F92, C12A, saam met verskeie Inconel en vlekvrye staal allooie word algemeen in vandag se kragsentrales gebruik. Drukklasse sluit 1500, 2500 en in sommige gevalle 4500 in. Die modulerende aard van piekkragsentrales (diegene wat net werk soos nodig) plaas ook 'n groot druk op kleppe en pype, wat robuuste ontwerpe vereis om die uiterste kombinasie van fietsry, temperatuur en druk.
Benewens die hoofstoomkleppe, is kragsentrales gelaai met bykomende pypleidings, bevolk deur 'n magdom hek-, aardbol-, kontrole-, vlinder- en balkleppe.

Kernkragsentrales werk op dieselfde stoom/hoëspoedturbinebeginsel. Die primêre verskil is dat in 'n kernkragsentrale die stoom geskep word deur hitte van die splitsingsproses. Kernkragsentrale kleppe is soortgelyk aan hul fossiel-aangedrewe neefs, behalwe vir hul stamboom en die bykomende vereiste van absolute betroubaarheid. Kernkleppe word volgens uiters hoë standaarde vervaardig, met die kwalifiserende en inspeksiedokumentasie wat honderde bladsye vul.

OLIE EN GAS PRODUKSIE
Olie- en gasbronne en produksiefasiliteite is swaar gebruikers van kleppe, insluitend baie swaardienskleppe. Alhoewel oliestorms wat honderde voete in die lug spuit nie meer waarskynlik sal voorkom nie, illustreer die beeld die potensiële druk van ondergrondse olie en gas. Dit is hoekom putkoppe of Kersbome bo-op 'n put se lang string pyp geplaas word. Hierdie samestellings, met hul kombinasie van kleppe en spesiale toebehore, is ontwerp om druk opwaarts van 10 000 psi te hanteer. Alhoewel dit deesdae selde gevind word op putte wat op land gegrawe word, word die uiterste hoë druk dikwels op diep aflandige putte gevind.

Die ontwerp van putkoptoerusting word gedek deur API-spesifikasies soos 6A, Spesifikasie vir Putkop- en Kersboomtoerusting. Die kleppe bedek met 6A is ontwerp vir uiters hoë druk, maar beskeie temperature. Die meeste Kersbome bevat hekkleppe en spesiale aardkleppe wat verstikkings genoem word. Die verstikkings word gebruik om die vloei uit die put te reguleer.

Benewens die putkoppe self, bevolk baie bykomende fasiliteite 'n olie- of gasveld. Prosestoerusting om die olie of gas vooraf te behandel vereis 'n aantal kleppe. Hierdie kleppe is gewoonlik koolstofstaal wat vir laer klasse gegradeer is.

Soms is 'n hoogs korrosiewe vloeistof—waterstofsulfied—aanwesig in die rou petroleumstroom. Hierdie materiaal, ook genoem suurgas, kan dodelik wees. Om die uitdagings van suurgas te oorkom, moet spesiale materiale of materiaalverwerkingstegnieke in ooreenstemming met NACE Internasionale spesifikasie MR0175 gevolg word.

BUITELANDSE INDUSTRIE
Die pypstelsels vir aflandige oliebore en produksiefasiliteite bevat 'n menigte kleppe wat volgens baie verskillende spesifikasies gebou is om die wye verskeidenheid vloeibeheeruitdagings te hanteer. Hierdie fasiliteite bevat ook verskeie beheerstelsellusse en drukverligtingstoestelle.

Vir olieproduksiefasiliteite is die arteriële hart die werklike olie- of gasherwinningspypstelsel. Alhoewel dit nie altyd op die platform self is nie, gebruik baie produksiestelsels Kersbome en pypstelsels wat in die onherbergsame dieptes van 10 000 voet of meer werk. Hierdie produksietoerusting is gebou volgens baie veeleisende American Petroleum Institute (API)-standaarde en word in verskeie API-aanbevole praktyke (RP's) verwys.

Op die meeste groot olieplatforms word addisionele prosesse toegepas op die rou vloeistof wat uit die putkop kom. Dit sluit in die skeiding van water van die koolwaterstowwe en die skeiding van gas- en aardgasvloeistowwe uit die vloeistofstroom. Hierdie na-Kersfeesboompypstelsels word oor die algemeen gebou volgens die American Society of Mechanical Engineers B31.3 pypekodes met die kleppe wat ontwerp is in ooreenstemming met API-klepspesifikasies soos API 594, API 600, API 602, API 608 en API 609.

Sommige van hierdie stelsels kan ook API 6D-hek-, bal- en terugslagkleppe bevat. Aangesien enige pyplyne op die platform of boorskip binne die fasiliteit is, geld die streng vereistes om API 6D kleppe vir pypleidings te gebruik nie. Alhoewel verskeie kleptipes in hierdie pypstelsels gebruik word, is die kleptipe van keuse die kogelklep.

Pyplyne
Alhoewel die meeste pyplyne weggesteek is, is hul teenwoordigheid gewoonlik duidelik. Klein bordjies wat “petroleumpypleiding” aandui, is een ooglopende aanduiding van die teenwoordigheid van ondergrondse vervoerpype. Hierdie pypleidings is toegerus met baie belangrike kleppe oor die hele lengte. Noodpyplynafsluitkleppe word gevind met tussenposes soos gespesifiseer deur standaarde, kodes en wette. Hierdie kleppe dien die noodsaaklike diens om 'n gedeelte van 'n pypleiding te isoleer in die geval van 'n lekkasie of wanneer onderhoud vereis word.

Ook langs 'n pyplynroete is fasiliteite versprei waar die lyn uit die grond kom en toegang tot die lyn beskikbaar is. Hierdie stasies is die tuiste vir "vark" lanseertoerusting, wat bestaan ​​uit toestelle wat in die pypleidings geplaas word om die lyn te inspekteer of skoon te maak. Hierdie varklanseringsstasies bevat gewoonlik verskeie kleppe, hetsy hek- of baltipes. Al die kleppe op 'n pypleidingstelsel moet volpoort (vol-opening) wees om die deurgang van varke moontlik te maak.

Pyplyne het ook energie nodig om die wrywing van die pyplyn te bekamp en die druk en vloei van die lyn te handhaaf. Kompressor- of pompstasies wat soos klein weergawes van ’n prosesaanleg sonder die hoë kraaktorings lyk, word gebruik. Hierdie stasies is die tuiste van dosyne hek-, bal- en kontrolepyplynkleppe.
Die pypleidings self is ontwerp in ooreenstemming met verskeie standaarde en kodes, terwyl pyplynkleppe API 6D pyplynkleppe volg.
Daar is ook kleiner pypleidings wat in huise en kommersiële strukture inloop. Hierdie lyne verskaf water en gas en word deur afsluitkleppe bewaak.
Groot munisipaliteite, veral in die noordelike deel van die Verenigde State, verskaf stoom vir verwarmingsbehoeftes van kommersiële kliënte. Hierdie stoomtoevoerlyne is toegerus met 'n verskeidenheid kleppe om die stoomtoevoer te beheer en te reguleer. Alhoewel die vloeistof stoom is, is die druk en temperature laer as dié wat in kragsentrale stoomopwekking voorkom. 'n Verskeidenheid kleptipes word in hierdie diens gebruik, hoewel die eerbiedwaardige propklep steeds 'n gewilde keuse is.

RAFFINDERY EN PETROCHEMIESE
Raffinaderykleppe is verantwoordelik vir meer industriële klepgebruik as enige ander klepsegment. Raffinaderye is die tuiste van beide korrosiewe vloeistowwe en in sommige gevalle hoë temperature.
Hierdie faktore bepaal hoe kleppe gebou word in ooreenstemming met API-klepontwerpspesifikasies soos API 600 (hekkleppe), API 608 (kogelkleppe) en API 594 (toeslagkleppe). As gevolg van die harde diens wat baie van hierdie kleppe ondervind, is ekstra korrosietoelae dikwels nodig. Hierdie toelae word gemanifesteer deur groter muurdiktes wat in die API-ontwerpdokumente gespesifiseer word.

Feitlik elke groot kleptipe kan in oorvloed gevind word in 'n tipiese groot raffinadery. Die alomteenwoordige hekklep is steeds die koning van die heuwel met die grootste bevolking, maar kwartdraaikleppe neem 'n toenemende groot deel van hul markaandeel in. Die kwartdraaiprodukte wat suksesvolle opgang maak in hierdie bedryf (wat ook eens deur lineêre produkte oorheers is) sluit in hoëwerkverrigting driedubbele verskuiwende vlinderkleppe en metaal-sitte balkleppe.

Standaardhek-, aardbol- en terugslagkleppe word steeds massaal aangetref, en as gevolg van die hartlikheid van hul ontwerp en ekonomie van vervaardiging, sal dit nie gou verdwyn nie.
Drukgraderings vir raffinaderykleppe loop die spektrum van Klas 150 tot Klas 1500, met Klas 300 die gewildste.
Gewone koolstofstaal, soos graad WCB (gegiet) en A-105 (gesmee) is die gewildste materiale wat in kleppe vir raffinaderydiens gespesifiseer en gebruik word. Baie raffineringsprosestoepassings stoot die boonste temperatuurgrense van gewone koolstofstaal, en hoërtemperatuur-legerings word vir hierdie toepassings gespesifiseer. Die gewildste hiervan is die chroom/moly-staal soos 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr en 9% Cr. Vlekvrye staal en hoë-nikkel-legerings word ook in sommige besonder harde raffineringsprosesse gebruik.

CHEMIESE
Die chemiese industrie is 'n groot gebruiker van kleppe van alle soorte en materiale. Van klein bondelaanlegte tot die groot petrochemiese komplekse wat aan die Golfkus voorkom, kleppe is 'n groot deel van chemiese prosespypstelsels.

Die meeste toepassings in chemiese prosesse is laer in druk as baie raffineringsprosesse en kragopwekking. Die gewildste drukklasse vir chemiese aanlegkleppe en pype is Klasse 150 en 300. Chemiese aanlegte was ook die grootste drywer van die markaandeeloorname wat kogelkleppe oor die afgelope 40 jaar van lineêre kleppe gestoei het. Die veerkragtige balklep, met sy afsluiting van geen lekkasie, pas perfek vir baie chemiese aanlegtoepassings. Die kompakte grootte van die balklep is ook 'n gewilde kenmerk.
Daar is steeds 'n paar chemiese aanlegte en aanlegprosesse waar lineêre kleppe verkies word. In hierdie gevalle is die gewilde API 603-ontwerpte kleppe, met dunner mure en ligter gewigte, gewoonlik die hek- of aardbolklep van keuse. Beheer van sommige chemikalieë word ook effektief bewerkstellig met diafragma of knypkleppe.
As gevolg van die korrosiewe aard van baie chemikalieë en chemiese vervaardigingsprosesse, is materiaalkeuse van kritieke belang. Die defacto materiaal is die 316/316L graad van austenitiese vlekvrye staal. Hierdie materiaal werk goed om korrosie van 'n magdom soms nare vloeistowwe te beveg.

Vir sommige moeiliker korrosiewe toepassings is meer beskerming nodig. Ander hoëprestasiegrade van austenitiese vlekvrye staal, soos 317, 347 en 321, word dikwels in hierdie situasies gekies. Ander legerings wat van tyd tot tyd gebruik word om chemiese vloeistowwe te beheer, sluit in Monel, Alloy 20, Inconel en 17-4 PH.

LNG EN GAS SKEIDING
Beide vloeibare aardgas (LNG) en die prosesse wat benodig word vir gasskeiding maak staat op uitgebreide pype. Hierdie toepassings vereis kleppe wat by baie lae kryogeniese temperature kan werk. Die LNG-industrie, wat vinnig groei in die Verenigde State, is voortdurend op soek na die opgradering en verbetering van die proses van gasvervloeiing. Vir hierdie doel het pype en kleppe baie groter geword en drukvereistes is verhoog.

Hierdie situasie het klepvervaardigers vereis om ontwerpe te ontwikkel om aan strenger parameters te voldoen. Kwartdraaibal- en vlinderkleppe is gewild vir LNG-diens, met 316ss [vlekvrye staal] die gewildste materiaal. ANSI Klas 600 is die gewone drukplafon vir die meeste LNG-toepassings. Alhoewel kwartdraaiprodukte die gewildste kleptipes is, kan hek-, aardbol- en terugslagkleppe ook in die aanlegte gevind word.

Gasskeidingsdiens behels die verdeling van gas in sy individuele basiese elemente. Lugskeidingsmetodes lewer byvoorbeeld stikstof, suurstof, helium en ander spoorgasse op. Die baie lae-temperatuur aard van die proses beteken dat baie kryogeniese kleppe nodig is.

Beide LNG- en gasskeidingsaanlegte het lae-temperatuur kleppe wat in hierdie kriogene toestande werksaam moet bly. Dit beteken dat die klepverpakkingstelsel weg van die lae-temperatuur vloeistof verhef moet word deur die gebruik van 'n gas- of kondensasiekolom. Hierdie gaskolom verhoed dat die vloeistof 'n ysbal rondom die pakarea vorm, wat sal verhoed dat die klepstam draai of styg.

KOMMERSIËLE GEBOUE
Kommersiële geboue omring ons, maar tensy ons noukeurig oplet terwyl hulle gebou word, het ons min benul van die menigte vloeibare arteries wat binne hul mure van messelwerk, glas en metaal versteek is.

'n Gemene deler in feitlik elke gebou is water. Al hierdie strukture bevat 'n verskeidenheid pypstelsels wat baie kombinasies van die waterstof/suurstofverbinding dra in die vorm van drinkbare vloeistowwe, afvalwater, warm water, gryswater en brandbeskerming.

Vanuit 'n gebou-oorlewingsoogpunt is brandstelsels uiters kritiek. Brandbeskerming in geboue word byna universeel gevoer en met skoon water gevul. Vir brandwaterstelsels om doeltreffend te wees, moet dit betroubaar wees, voldoende druk hê en gerieflik regdeur die struktuur geleë wees. Hierdie stelsels is ontwerp om outomaties energie te gee in die geval van brand.
Hoë geboue benodig dieselfde waterdrukdiens op die boonste verdiepings as die onderste verdiepings, so hoëdrukpompe en pype moet gebruik word om die water opwaarts te kry. Die pypstelsels is gewoonlik Klas 300 of 600, afhangend van gebouhoogte. Alle soorte kleppe word in hierdie toepassings gebruik; die klepontwerpe moet egter deur Underwriters Laboratories of Factory Mutual vir brandweerdiens goedgekeur word.

Dieselfde klasse en tipe kleppe wat vir brandweerkleppe gebruik word, word vir drinkbare waterverspreiding gebruik, hoewel die goedkeuringsproses nie so streng is nie.
Kommersiële lugversorgingstelsels wat in groot besigheidstrukture soos kantoorgeboue, hotelle en hospitale voorkom, is gewoonlik gesentraliseer. Hulle het 'n groot verkoelereenheid of ketel om vloeistof af te koel of te verhit wat gebruik word vir die oordrag van koue of hoë temperatuur. Hierdie stelsels moet dikwels koelmiddels soos R-134a, 'n hidro-fluorkoolstof, of in die geval van groot verwarmingstelsels, stoom hanteer. As gevolg van die kompakte grootte van vlinder- en kogelkleppe, het hierdie tipes gewild geword in HVAC-verkoelerstelsels.

Aan die stoomkant het sommige kwartdraaikleppe inbreuk gemaak in gebruik, maar baie loodgieter-ingenieurs maak steeds staat op lineêre hek- en aardkleppe, veral as die pype stompsweispunte benodig. Vir hierdie matige stoomtoepassings het staal die plek van gietyster ingeneem as gevolg van staal se sweisbaarheid.

Sommige verwarmingstelsels gebruik warm water in plaas van stoom as 'n oordragvloeistof. Hierdie stelsels word goed bedien deur brons- of ysterkleppe. Kwart-draai veerkragtig-sitte bal en vlinder kleppe is baie gewild, hoewel sommige lineêre ontwerpe steeds gebruik word.

GEVOLGTREKKING
Alhoewel bewyse van die kleptoepassings wat in hierdie artikel genoem word dalk nie sigbaar is tydens 'n reis na Starbucks of na ouma se huis nie, is 'n paar baie belangrike kleppe altyd naby. Daar is selfs kleppe in die enjin van die motor wat gebruik word om by daardie plekke uit te kom soos dié in die vergasser wat die vloei van brandstof in die enjin beheer en dié in die enjin wat die vloei van petrol in die suiers beheer en weer uit. En as daardie kleppe nie naby genoeg aan ons alledaagse lewens is nie, oorweeg die realiteit dat ons harte gereeld deur vier noodsaaklike vloeibeheertoestelle klop.

Dit is net nog 'n voorbeeld van die realiteit dat: kleppe waarlik oral is. VM
Deel II van hierdie artikel dek bykomende nywerhede waar kleppe gebruik word. Gaan na www.valvemagazine.com om te lees oor pulp en papier, mariene toepassings, damme en hidro-elektriese krag, sonkrag, yster en staal, lugvaart, geotermiese, en kunsbrouery en distillering.

GREG JOHNSON is president van United Valve (www.unitedvalve.com) in Houston. Hy is 'n bydraende redakteur van VALVE Magazine, voormalige voorsitter van die Valve Repair Council en 'n huidige VRC-raadslid. Hy dien ook op VMA se Onderwys- en Opleidingskomitee, is ondervoorsitter van VMA se Kommunikasiekomitee en is voormalige president van die Vervaardigersstandaardiseringsvereniging.