Ventile lahko danes najdemo skoraj povsod: v naših domovih, pod ulicami, v poslovnih stavbah in na tisoče mest v elektrarnah in vodarnah, papirnicah, rafinerijah, kemičnih obratih in drugih industrijskih in infrastrukturnih objektih.
Industrija ventilov je resnično širokopasovna, saj se njeni segmenti razlikujejo od distribucije vode do jedrske energije ter oskrbe z nafto in plinom navzgor in navzdol. Vsaka od teh končnih uporabniških industrij uporablja nekaj osnovnih vrst ventilov; vendar se podrobnosti konstrukcije in materialov pogosto zelo razlikujejo. Tukaj je nekaj primerov:
VODOVOD
V svetu distribucije vode so tlaki skoraj vedno relativno nizki, temperature pa sobne. Ti dve dejstvi uporabe omogočata številne elemente zasnove ventilov, ki jih ne bi našli na zahtevnejši opremi, kot so visokotemperaturni parni ventili. Temperatura okolice v vodovodnih sistemih omogoča uporabo elastomerov in gumijastih tesnil, ki niso primerna drugje. Ti mehki materiali omogočajo, da so vodni ventili opremljeni tako, da tesno zaprejo kapljanje.
Drug dejavnik pri ventilih za oskrbo z vodo je izbira materialov za izdelavo. Lito in nodularno železo se pogosto uporabljata v vodovodnih sistemih, zlasti v cevovodih z velikim zunanjim premerom. Zelo majhne cevi je mogoče precej dobro obdelati z bronastimi ventilskimi materiali.
Tlaki, ki jih večina vodovodnih ventilov doseže, so običajno precej pod 200 psi. To pomeni, da debelejše stene za višje tlake niso potrebne. Kljub temu obstajajo primeri, ko so vodni ventili izdelani za višje tlake, do približno 300 psi. Te uporabe se običajno uporabljajo na dolgih akvaduktih blizu vira tlaka. Včasih se vodni ventili z višjim tlakom nahajajo tudi na točkah z najvišjim tlakom v visokem jezu.
Ameriško združenje vodovodnih inštalacij (AWWA) je izdalo specifikacije, ki zajemajo številne različne vrste ventilov in aktuatorjev, ki se uporabljajo v vodovodnih napravah.
ODPADNA VODA
Druga plat sveže pitne vode, ki vstopa v objekt ali strukturo, je izpust odpadne vode ali kanalizacije. Te cevi zbirajo vse odpadne tekočine in trdne snovi ter jih usmerjajo v čistilno napravo. Te čistilne naprave imajo veliko nizkotlačnih cevi in ventilov za opravljanje "umazanega dela". Zahteve za ventile za odpadne vode so v mnogih primerih veliko milejše od zahtev za storitve s čisto vodo. Železna zapornica in nepovratni ventili so najbolj priljubljena izbira za to vrsto storitve. Standardni ventili v tej storitvi so izdelani v skladu s specifikacijami AWWA.
ENERGETSKA INDUSTRIJA
Večina električne energije, proizvedene v Združenih državah Amerike, se proizvaja v parnih elektrarnah na fosilna goriva in visokohitrostnih turbinah. Če odkrijemo pokrov sodobne elektrarne, si lahko ogledamo visokotlačne in visokotemperaturne cevovode. Ti glavni vodi so najpomembnejši v procesu proizvodnje parne energije.
Zaporni ventili ostajajo glavna izbira za aplikacije vklopa/izklopa elektrarn, čeprav se najdejo tudi posebni kroglični ventili v obliki črke Y. Visokozmogljivi kroglični ventili za kritične storitve pridobivajo na priljubljenosti pri nekaterih načrtovalcih elektrarn in si utirajo pot v ta nekoč linearni svet ventilov.
Metalurgija je ključnega pomena za ventile v energetskih aplikacijah, zlasti tiste, ki delujejo v superkritičnih ali ultra-superkritičnih delovnih območjih tlaka in temperature. V današnjih elektrarnah se pogosto uporabljajo zlitine F91, F92, C12A, skupaj z več zlitinami Inconel in nerjavečega jekla. Tlačni razredi vključujejo 1500, 2500 in v nekaterih primerih 4500. Modulacijska narava elektrarn z največjo močjo (tistih, ki delujejo le po potrebi) prav tako močno obremenjuje ventile in cevovode, kar zahteva robustne zasnove za obvladovanje ekstremne kombinacije ciklov, temperature in tlaka.
Poleg glavnih parnih ventilov so elektrarne opremljene s pomožnimi cevovodi, ki jih naseljuje nešteto zapornih, krogličnih, nepovratnih, loputastih in krogličnih ventilov.
Jedrske elektrarne delujejo po istem principu pare/visokohitrostne turbine. Glavna razlika je v tem, da v jedrski elektrarni para nastaja s toploto, ki nastane pri procesu fisije. Ventili jedrskih elektrarn so podobni ventilom na fosilna goriva, le po svojem izvoru in dodatni zahtevi po absolutni zanesljivosti. Jedrski ventili so izdelani po izjemno visokih standardih, dokumentacija o kvalifikaciji in pregledih pa obsega na stotine strani.
PROIZVODNJA NAFTE IN PLINA
Naftne in plinske vrtine ter proizvodni obrati so veliki uporabniki ventilov, vključno s številnimi težkimi ventili. Čeprav ni več verjetno, da bi se izbruhi nafte, ki bruhajo več sto metrov v zrak, slika ponazarja potencialni tlak podzemne nafte in plina. Zato so na vrh dolge cevi vrtine nameščene glave vrtin ali božična drevesca. Ti sklopi s kombinacijo ventilov in posebnih fitingov so zasnovani za tlake nad 10.000 psi. Čeprav jih danes redko najdemo v vrtinah, izkopanih na kopnem, se ekstremno visoki tlaki pogosto pojavljajo v globokih vrtinah na morju.
Zasnovo opreme za izpuste vrtin zajemajo specifikacije API, kot je 6A, Specifikacija za izpuste vrtin in opremo za božična drevesca. Ventili, ki jih zajema 6A, so zasnovani za izjemno visoke tlake, vendar zmerne temperature. Večina božičnih drevesc vsebuje zasunske ventile in posebne kroglaste ventile, imenovane dušilke. Dušilke se uporabljajo za regulacijo pretoka iz vrtine.
Poleg samih vrtin se na naftnem ali plinskem polju nahaja tudi veliko pomožnih objektov. Procesna oprema za predobdelavo nafte ali plina zahteva številne ventile. Ti ventili so običajno iz ogljikovega jekla, razreda nižjih razredov.
Občasno je v surovem naftnem toku prisotna zelo korozivna tekočina – vodikov sulfid. Ta snov, imenovana tudi kisli plin, je lahko smrtonosna. Za premagovanje izzivov kislega plina je treba upoštevati posebne materiale ali tehnike obdelave materialov v skladu z mednarodno specifikacijo NACE MR0175.
OPODMORSKE INDUSTRIJE
Cevovodni sistemi za naftne ploščadi in proizvodne obrate na morju vsebujejo množico ventilov, izdelanih po različnih specifikacijah, da bi se spopadli s široko paleto izzivov pri regulaciji pretoka. Ti objekti vsebujejo tudi različne zanke krmilnih sistemov in naprave za razbremenitev tlaka.
Za obrate za proizvodnjo nafte je arterijsko srce dejanski sistem cevovodov za črpanje nafte ali plina. Čeprav niso vedno na sami ploščadi, mnogi proizvodni sistemi uporabljajo božična drevesca in cevovodne sisteme, ki delujejo v negostoljubnih globinah 3000 metrov ali več. Ta proizvodna oprema je zgrajena v skladu s številnimi strogimi standardi Ameriškega naftnega inštituta (API) in je navedena v več priporočenih praksah (RP) API.
Na večini velikih naftnih ploščadi se za surovo tekočino, ki prihaja iz ustja vrtine, uporabljajo dodatni postopki. Ti vključujejo ločevanje vode od ogljikovodikov ter ločevanje plina in zemeljskega plina iz toka tekočine. Ti cevovodni sistemi, ki so postavljeni po sistemu "po božičnem drevescu", so običajno zgrajeni v skladu s cevovodnimi predpisi Ameriškega združenja strojnih inženirjev B31.3, ventili pa so zasnovani v skladu s specifikacijami ventilov API, kot so API 594, API 600, API 602, API 608 in API 609.
Nekateri od teh sistemov lahko vsebujejo tudi zapornice, kroglične in nepovratne ventile API 6D. Ker so vsi cevovodi na ploščadi ali vrtalni ladji znotraj objekta, stroge zahteve za uporabo ventilov API 6D za cevovode ne veljajo. Čeprav se v teh cevovodnih sistemih uporablja več vrst ventilov, je izbrana vrsta ventila kroglični ventil.
CEVOVODI
Čeprav je večina cevovodov skritih pred očmi, je njihova prisotnost običajno očitna. Majhni znaki z napisom »naftovod« so očiten pokazatelj prisotnosti podzemnih transportnih cevovodov. Ti cevovodi so vzdolž svoje dolžine opremljeni s številnimi pomembnimi ventili. Zaporni ventili za cevovode v sili se nahajajo v intervalih, ki jih določajo standardi, predpisi in zakoni. Ti ventili služijo ključni funkciji izolacije dela cevovoda v primeru puščanja ali ko je potrebno vzdrževanje.
Vzdolž trase cevovoda so raztreseni tudi objekti, kjer cevovod izhaja iz tal in je omogočen dostop do nje. Te postaje so dom opreme za spuščanje "prašičev", ki je sestavljena iz naprav, vstavljenih v cevovode za pregled ali čiščenje cevovoda. Te postaje za spuščanje prašičev običajno vsebujejo več ventilov, bodisi zapornih bodisi krogličnih. Vsi ventili na cevovodnem sistemu morajo imeti polno odprtino (popolnoma se odpirati), da omogočajo prehod prašičev.
Cevovodi potrebujejo energijo tudi za boj proti trenju v cevovodu ter za vzdrževanje tlaka in pretoka v cevovodu. Uporabljajo se kompresorske ali črpalne postaje, ki so videti kot manjše različice procesnih obratov brez visokih stolpov za kreking. V teh postajah je nameščenih na desetine zapornih, krogličnih in nepovratnih ventilov cevovodov.
Sami cevovodi so zasnovani v skladu z različnimi standardi in predpisi, cevovodni ventili pa sledijo standardu API 6D za cevovodne ventile.
Obstajajo tudi manjši cevovodi, ki se napajajo v hiše in poslovne objekte. Ti vodi zagotavljajo vodo in plin ter so zaščiteni z zapornimi ventili.
Velike občine, zlasti v severnem delu Združenih držav Amerike, zagotavljajo paro za ogrevanje komercialnih odjemalcev. Ti dovodni vodi za paro so opremljeni z različnimi ventili za nadzor in regulacijo dovoda pare. Čeprav je tekočina para, so tlaki in temperature nižji kot pri proizvodnji pare v elektrarnah. Pri tej storitvi se uporabljajo različne vrste ventilov, čeprav je častitljivi čepni ventil še vedno priljubljena izbira.
RAFINERIJA IN PETROKEMIJA
Rafinerijski ventili predstavljajo večjo industrijsko uporabo kot kateri koli drug segment ventilov. Rafinerije so dom tako korozivnih tekočin kot v nekaterih primerih tudi visokih temperatur.
Ti dejavniki narekujejo, kako so ventili izdelani v skladu s specifikacijami zasnove ventilov API, kot so API 600 (zaporni ventili), API 608 (krogelni ventili) in API 594 (nepovratni ventili). Zaradi zahtevne uporabe, s katero se srečujejo mnogi od teh ventilov, je pogosto potreben dodaten toleranca za korozijo. Ta toleranca se kaže v večjih debelinah sten, ki so določene v dokumentih zasnove API.
V tipični veliki rafineriji je mogoče najti praktično vse večje tipe ventilov v izobilju. Vseprisotni zaporni ventil je še vedno kralj hriba z največjo populacijo, vendar četrtinski ventili prevzemajo vse večji tržni delež. Med četrtinskimi ventili, ki uspešno prodirajo v to panogo (v kateri so nekoč prevladovali tudi linearni izdelki), so visokozmogljivi trojno odmaknjeni metuljasti ventili in kroglični ventili s kovinskim sedežem.
Standardni zaporni, kroglični in nepovratni ventili so še vedno množično dostopni in zaradi svoje dovršene zasnove in ekonomičnosti izdelave ne bodo kmalu izginili.
Tlačne vrednosti za rafinerijske ventile segajo od razreda 150 do razreda 1500, pri čemer je razred 300 najbolj priljubljen.
Navadna ogljikova jekla, kot sta razred WCB (lito) in A-105 (kovano), so najpogostejši materiali, ki so določeni in uporabljeni v ventilih za rafinerijske storitve. Številne aplikacije v rafinerijskih procesih premikajo zgornje temperaturne meje navadnih ogljikovih jekel, zato so za te aplikacije določene zlitine za višje temperature. Najbolj priljubljena med njimi so krom/molibdenova jekla, kot so 1-1/4 % Cr, 2-1/4 % Cr, 5 % Cr in 9 % Cr. Nerjavna jekla in zlitine z visoko vsebnostjo niklja se uporabljajo tudi v nekaterih posebej zahtevnih procesih rafiniranja.
Čas objave: 10. julij 2020