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, papierfabrieke, raffinaderye, chemiese aanlegte en ander industriële en infrastruktuurfasiliteite.
Die klepbedryf is werklik breedgeskouerd, met segmente wat wissel van waterverspreiding tot kernkrag tot stroomop en stroomaf olie en gas. Elk van hierdie eindgebruikerbedrywe gebruik 'n paar basiese tipes kleppe; die besonderhede van konstruksie en materiale is egter dikwels baie verskillend. Hier is 'n voorbeeld:

WATERWERKE
In die wêreld van waterverspreiding is die druk amper altyd relatief laag en die temperature omgewingsgewys. Hierdie twee toepassingsfeite laat 'n aantal klepontwerpelemente toe wat nie op meer uitgedagte toerusting soos hoëtemperatuur-stoomkleppe gevind sou word nie. Die omgewingstemperatuur van waterdiens laat die gebruik van elastomere en rubberseëls toe wat nie elders geskik is nie. Hierdie sagte materiale laat waterkleppe toe om drupplekke styf af te verseël.

Nog 'n oorweging in waterdienskleppe is die keuse van konstruksiemateriaal. Gietyster en rekbare yster word wyd gebruik in waterstelsels, veral in lyne met groot buitediameters. Baie klein lyne kan redelik goed hanteer word met brons klepmateriaal.

Die druk wat die meeste waterwerkkleppe sien, is gewoonlik heelwat laer as 200 psi. Dit beteken dat dikkerwandige hoërdrukontwerpe nie nodig is nie. Daar is egter gevalle waar waterkleppe gebou word om hoër druk te hanteer, tot ongeveer 300 psi. Hierdie toepassings is gewoonlik op lang akwadukte naby die drukbron. Soms word hoërdrukwaterkleppe ook by die hoogste drukpunte in 'n hoë dam gevind.

Die Amerikaanse Waterwerkevereniging (AWWA) het spesifikasies uitgereik wat baie verskillende tipes kleppe en aktuators dek wat in waterwerke-toepassings gebruik word.

AFVALWATER
Die keerzijde van vars drinkwater wat 'n fasiliteit of struktuur binnegaan, is die afvalwater- of riooluitvoer. Hierdie lyne versamel al die afvalvloeistof en vaste stowwe en lei dit na 'n rioolsuiweringsaanleg. Hierdie suiweringsaanlegte beskik oor 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. Standaardkleppe in hierdie diens word gebou volgens AWWA-spesifikasies.

KRAGNYWERHEID
Die meeste van die elektriese krag wat in die Verenigde State opgewek word, word opgewek in stoomaanlegte wat fossielbrandstof en hoëspoed-turbines gebruik. Deur die deksel van 'n moderne kragsentrale af te trek, kan 'n mens 'n beeld kry van hoëdruk-, hoëtemperatuur-pypstelsels. Hierdie hooflyne is die belangrikste in die stoomkragopwekkingsproses.

Sluiskleppe bly 'n hoofkeuse vir kragsentrale aan/af-toepassings, hoewel spesiale doel, Y-patroon-globekleppe ook gevind word. Hoëprestasie-, kritieke-diens-kogelkleppe word al hoe gewilder by sommige kragsentrale-ontwerpers en maak vordering in hierdie eens lineêr-klep-gedomineerde wêreld.

Metallurgie is van kritieke belang vir kleppe in kragtoepassings, veral dié wat in die superkritiese of ultra-superkritiese bedryfsreekse van druk en temperatuur werk. F91, F92, C12A, saam met verskeie Inconel- en vlekvrye staallegerings, word algemeen in vandag se kragsentrales gebruik. Drukklasse sluit in 1500, 2500 en in sommige gevalle 4500. Die modulerende aard van piekkragsentrales (dié wat slegs soos nodig werk) plaas ook 'n groot las op kleppe en pype, wat robuuste ontwerpe vereis om die uiterste kombinasie van siklusse, temperatuur en druk te hanteer.
Benewens die hoofstoomkleppe, is kragstasies gelaai met bykomende pypleidings, bevolk deur 'n magdom skuif-, bol-, terugslag-, vlinder- en kogelkleppe.

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

OLIE- EN GASPRODUKSIE
Olie- en gasputte en produksiefasiliteite is swaar gebruikers van kleppe, insluitend baie swaargewigkleppe. Alhoewel spuite olie wat honderde voete die lug in 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 pypstring geplaas word. Hierdie samestellings, met hul kombinasie van kleppe en spesiale toebehore, is ontwerp om druk van meer as 10 000 psi te hanteer. Hoewel dit deesdae selde op putte gevind word wat op land gegrawe word, word die uiterste hoë druk dikwels op diep boorgate op see gevind.

Die ontwerp van boorgattoerusting word gedek deur API-spesifikasies soos 6A, Spesifikasie vir Boorgat- en Kersboomtoerusting. Die kleppe wat in 6A gedek word, is ontwerp vir uiters hoë druk maar matige temperature. Die meeste Kersbome bevat skuiskleppe en spesiale globekleppe wat smoorkleppe genoem word. Die smoorkleppe word gebruik om die vloei uit die boorgat te reguleer.

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

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

BUITELANDSE BEDRYF
Die pypstelsels vir olieplatforms en produksiefasiliteite op see bevat 'n menigte kleppe wat volgens baie verskillende spesifikasies gebou is om die wye verskeidenheid vloeibeheer-uitdagings 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 streng standaarde van die Amerikaanse Petroleuminstituut (API) en word in verskeie API-aanbevole praktyke (RP's) verwys.

Op die meeste groot olieplatforms word bykomende prosesse toegepas op die rou vloeistof wat uit die boorgatkop kom. Dit sluit in die skeiding van water van die koolwaterstowwe en die skeiding van gas- en natuurlike gasvloeistowwe van die vloeistofstroom. Hierdie pypstelsels na die Kersboom word gewoonlik gebou volgens die Amerikaanse Vereniging van Meganiese Ingenieurs se B31.3-pypkodes, 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 mag ook API 6D-skuif-, bal- en terugslagkleppe bevat. Aangesien enige pypleidings op die platform of boorskip intern aan die fasiliteit is, is die streng vereistes om API 6D-kleppe vir pypleidings te gebruik nie van toepassing nie. Alhoewel verskeie kleptipes in hierdie pypstelsels gebruik word, is die kleptipe van keuse die balklep.

PYPLYNE
Alhoewel die meeste pypleidings verborge is, is hul teenwoordigheid gewoonlik duidelik. Klein tekens wat "petroleumpypleiding" aandui, is 'n duidelike aanduiding van die teenwoordigheid van ondergrondse vervoerpype. Hierdie pypleidings is toegerus met baie belangrike kleppe oor hul hele lengte. Noodpypleiding-afsluitkleppe 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 geval van 'n lek of wanneer onderhoud benodig word.

Ook versprei langs 'n pyplynroete is fasiliteite waar die lyn uit die grond te voorskyn kom en toegang tot die lyn beskikbaar is. Hierdie stasies is die tuiste van "vark"-lanseertoerusting, wat bestaan ​​uit toestelle wat in die pyplyne geplaas word om die lyn te inspekteer of skoon te maak. Hierdie vark-lanseerstasies bevat gewoonlik verskeie kleppe, óf skuins- óf baltipes. Al die kleppe op 'n pyplynstelsel moet volpoort (volle opening) wees om die deurgang van varke toe te laat.

Pypleidings benodig ook energie om die wrywing van die pypleiding te bestry en die druk en vloei van die lyn te handhaaf. Kompressor- of pompstasies wat lyk soos klein weergawes van 'n prosesaanleg sonder die hoë kraaktorings word gebruik. Hierdie stasies huisves dosyne skuins-, bal- en terugslagkleppe.
Die pypleidings self is ontwerp volgens verskeie standaarde en kodes, terwyl pypleidingkleppe API 6D Pypleidingkleppe volg.
Daar is ook kleiner pypleidings wat in huise en kommersiële strukture invoer. Hierdie lyne voorsien water en gas en word deur afsluitkleppe bewaak.
Groot munisipaliteite, veral in die noordelike deel van die Verenigde State, verskaf stoom vir die 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 kragsentrales se stoomopwekking voorkom. 'n Verskeidenheid kleptipes word in hierdie diens gebruik, hoewel die eerbiedwaardige propklep steeds 'n gewilde keuse is.

RAFFINADERYE 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 (skuifkleppe), API 608 (kogelkleppe) en API 594 (terugslagkleppe). As gevolg van die strawwe diens wat baie van hierdie kleppe ondervind, is ekstra korrosietoelaag dikwels nodig. Hierdie toelaag word gemanifesteer deur groter wanddiktes wat in die API-ontwerpdokumente gespesifiseer word.

Feitlik elke groot kleptipe kan in oorvloed in 'n tipiese groot raffinadery gevind word. Die alomteenwoordige skuisklep is steeds die koning van die heuwel met die grootste populasie, maar kwartdraaikleppe neem 'n toenemend groter deel van hul markaandeel. Die kwartdraaiprodukte wat suksesvolle insette in hierdie bedryf maak (wat ook eens oorheers is deur lineêre produkte) sluit in hoëprestasie-drievoudige verstelling-vlinderkleppe en metaalsitplek-kogelkleppe.

Standaard hek-, globe- en terugslagkleppe word steeds en masse gevind, en as gevolg van die hartlikheid van hul ontwerp en ekonomiese vervaardiging, sal hulle nie binnekort verdwyn nie.
Drukgraderings vir raffinaderykleppe wissel van Klas 150 tot Klas 1500, met Klas 300 die gewildste.
Gewone koolstofstaal, soos graad WCB (giet) en A-105 (gesmee), is die gewildste materiale wat gespesifiseer en gebruik word in kleppe vir raffinaderydienste. Baie raffineringsprosestoepassings stoot die boonste temperatuurlimiete van gewone koolstofstaal, en hoërtemperatuurlegerings 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-nikkellegerings word ook in sommige besonder strawwe raffineringsprosesse gebruik.

CHEMIESE
Die chemiese industrie is 'n groot gebruiker van kleppe van alle soorte en materiale. Van klein bondel-aanlegte tot die enorme petrochemiese komplekse wat aan die Golfkus gevind word, is kleppe '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 aanlegte se kleppe en pype is Klasse 150 en 300. Chemiese aanlegte was ook die grootste dryfveer vir die markaandeel-oorname wat kogelkleppe oor die afgelope 40 jaar van lineêre kleppe afgeneem het. Die veerkragtige kogelklep, met sy nul-lekkasie-afsluiting, is 'n perfekte pasmaat vir baie chemiese aanlegte. Die kompakte grootte van die kogelklep is ook 'n gewilde kenmerk.
Daar is steeds sommige chemiese aanlegte en aanlegprosesse waar lineêre kleppe verkies word. In hierdie gevalle is die gewilde API 603-ontwerpte kleppe, met dunner wande en ligter gewigte, gewoonlik die skuins- of globeklep 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 krities. Die de facto-materiaal is die 316/316L-graad austenitiese vlekvrye staal. Hierdie materiaal werk goed om korrosie van 'n menigte soms nare vloeistowwe te bestry.

Vir sommige taaier korrosiewe toepassings is meer beskerming nodig. Ander hoëprestasie-grade 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, Allooi 20, Inconel en 17-4 PH.

LNG- EN GASSKEIDING
Beide vloeibare natuurlike gas (LNG) en die prosesse wat benodig word vir gasskeiding maak staat op uitgebreide pypleiding. Hierdie toepassings vereis kleppe wat teen baie lae kriogeniese temperature kan werk. Die LNG-industrie, wat vinnig groei in die Verenigde State, is voortdurend op soek na maniere om die proses van gasvloeibaarmaking op te gradeer en te verbeter. Vir hierdie doel het pypleiding en kleppe baie groter geword en drukvereistes is verhoog.

Hierdie situasie het klepvervaardigers genoop om ontwerpe te ontwikkel om aan strenger parameters te voldoen. Kwartdraai-bal- en vlinderkleppe is gewild vir LNG-dienste, 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 skuins-, globe- 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. Die baie lae temperatuur-aard van die proses beteken dat baie kriogeniese kleppe benodig word.

Beide LNG- en gasskeidingsaanlegte het laetemperatuurkleppe wat in hierdie kriogeniese toestande werksaam moet bly. Dit beteken dat die kleppakkingstelsel weg van die laetemperatuurvloeistof verhef moet word deur die gebruik van 'n gas- of kondensasiekolom. Hierdie gaskolom verhoed dat die vloeistof 'n ysbal rondom die pakkingsarea vorm, wat sou verhoed dat die klepsteel draai of styg.

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

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

Vanuit 'n gebou-oorlewingsperspektief is brandweerstelsels van die allergrootste belang. Brandbeskerming in geboue word byna universeel met skoon water gevoer en gevul. Vir doeltreffende brandweerstelsels moet hulle betroubaar wees, voldoende druk hê en gerieflik dwarsdeur die struktuur geleë wees. Hierdie stelsels is ontwerp om outomaties in geval van brand te aktiveer.
Hoë geboue benodig dieselfde waterdrukdiens op die boonste verdiepings as die onderste verdiepings, daarom moet hoëdrukpompe en pype gebruik word om die water opwaarts te kry. Die pypstelsels is gewoonlik Klas 300 of 600, afhangende van die gebouhoogte. Alle tipes kleppe word in hierdie toepassings gebruik; die klepontwerpe moet egter deur Underwriters Laboratories of Factory Mutual goedgekeur word vir brandweerhoofdiens.

Dieselfde klasse en tipes kleppe wat vir brandweerkleppe gebruik word, word vir drinkwaterverspreiding gebruik, hoewel die goedkeuringsproses nie so streng is nie.
Kommersiële lugversorgingstelsels wat in groot sakestrukture soos kantoorgeboue, hotelle en hospitale gevind word, is gewoonlik gesentraliseerd. Hulle het 'n groot verkoeler-eenheid of ketel om vloeistof te verkoel of te verhit wat gebruik word vir die oordrag van koue of hoë temperatuur. Hierdie stelsels moet dikwels verkoelmiddels soos R-134a, 'n hidrofluorkoolstof, of in die geval van groot verhittingstelsels, stoom hanteer. As gevolg van die kompakte grootte van vlinder- en balkleppe, het hierdie tipes gewild geword in HVAC-verkoelerstelsels.

Aan die stoomkant het sommige kwartdraaikleppe wel begin gebruik word, maar baie loodgietersingenieurs maak steeds staat op lineêre skuins- en globekleppe, veral as die pype stomplas-eindstukke benodig. Vir hierdie matige stoomtoepassings het staal die plek van gietyster ingeneem as gevolg van staal se sweisbaarheid.

Sommige verhittingstelsels gebruik warm water in plaas van stoom as 'n oordragvloeistof. Hierdie stelsels word goed bedien deur brons- of ysterkleppe. Kwartdraai-veerkragtige-sitplek-kogel- en vlinderkleppe 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 besoek aan Starbucks of ouma se huis nie, is daar altyd 'n paar baie belangrike kleppe 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 na die enjin beheer en dié in die enjin wat die vloei van petrol na die suiers en weer uit beheer. En as daardie kleppe nie na genoeg aan ons daaglikse lewens is nie, oorweeg die werklikheid dat ons harte gereeld klop deur vier noodsaaklike vloeibeheertoestelle.

Dit is net nog 'n voorbeeld van die realiteit dat: kleppe werklik 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 hidroëlektriese krag, sonkrag, yster en staal, lugvaart, geotermiese energie, en ambagsbrouery en -distillasie.

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