Zawór motylkowy z podwójnym przesunięciem: przewodnik po projektowaniu, materiałach i doborze

Jak działa projekt podwójnego przesunięcia

Standardowy koncentryczny zawór motylkowy utrzymuje wał przechodzący prosto przez środek dysku. Każdy stopień obrotu przesuwa dysk po gnieździe, tworząc ciągłe tarcie od momentu, gdy zawór zaczyna się otwierać, aż do jego całkowitego zamknięcia. W ciągu tysięcy cykli tarcie powoduje degradację gniazda, zwiększa moment obrotowy i skraca żywotność zaworu.

Konstrukcja z podwójnym przesunięciem – zwana także konstrukcją podwójnego mimośrodu – rozwiązuje ten problem poprzez dwa celowe przesunięcia geometryczne. Pierwsze przesunięcie przesuwa oś wału za płaszczyznę uszczelnienia dysku, dzięki czemu dysk unosi się z gniazda już na początku otwierania. Drugie przesunięcie ustawia wał z dala od linii środkowej rury, nadając obracającej się tarczy działanie obrotowe przypominające krzywkę.

Połączony efekt jest prosty: kontakt między tarczą a gniazdem następuje tylko podczas ostatnich 10° zamknięcia i pierwszych 10° otwarcia. Przez pozostałe 80° ruchu tarcza porusza się swobodnie, w ogóle nie dotykając gniazda. Zużycie gniazda spada drastycznie, zmniejsza się moment roboczy, a zawór wytrzymuje znacznie więcej cykli, zanim będzie wymagał konserwacji, niż w przypadku rozwiązania koncentrycznego.

Kluczowe komponenty i style nadwozia

Każdy zawór motylkowy z podwójnym przesunięciem ma tę samą architekturę rdzenia: korpus zaworu, obracającą się tarczę, trzpień łączący tarczę z operatorem, uszczelnienie gniazda oraz górne i dolne łożyska, które podtrzymują trzpień pod obciążeniem. To, co się zmienia – i co ma największe znaczenie przy montażu – to styl nadwozia.

W stylu waflowym Zawory są najbardziej kompaktową i opłacalną opcją. Korpus zaworu nie ma integralnych kołnierzy; opiera się na kołnierzach rurowych po obu stronach, które utrzymują go na miejscu za pomocą długich śrub, które całkowicie przechodzą przez zespół. Zaworów płytkowych nie można stosować w pozycjach ślepych lub końcowych, ponieważ usunięcie jednego kołnierza rury powoduje, że dysk nie jest podparty. Więcej informacji na temat kompromisów między stylami nadwozia można znaleźć w naszym przewodniku na temat Porównanie stylów montażu płytkowego i zaczepowego .

W stylu Lug zawory mają gwintowane wkładki odlane w korpusie zaworu, które odpowiadają rozstawowi śrub kołnierza rury. Każdy kołnierz jest niezależnie przykręcany bezpośrednio do uchwytów, co oznacza, że ​​jedną stronę rury można odłączyć, podczas gdy zawór pozostaje pod ciśnieniem po drugiej. Ten styl nadwozia jest niezbędny wszędzie tam, gdzie wymaganiem projektowym jest obsługa serwisowa w ślepej uliczce lub demontaż dodatkowego wyposażenia.

Podwójny kołnierz zawory posiadają zintegrowane kołnierze po obu stronach korpusu. Są cięższe i droższe niż modele płytkowe lub z występami, ale stanowią standardowy wybór w przypadku rurociągów o dużych średnicach — zwykle DN400 i większych — gdzie obciążenia rur, siły nacisku i długoterminowe wymagania dotyczące sztywności sprawiają, że dodatkowa masa jest opłacalna.

Materiały, opcje gniazd i wartości ciśnienia

Zawory motylkowe z podwójnym przesunięciem obejmują szerszy zakres materiałów i ciśnień niż ich koncentryczne odpowiedniki. Materiały korpusu obejmują zazwyczaj stal węglową (WCB), żeliwo sferoidalne i stale nierdzewne, takie jak CF8 i CF8M, a także stal stopową i stopy na bazie niklu przeznaczone do pracy w warunkach korozyjnych lub w wysokich temperaturach. Trzpień jest zwykle wytwarzany ze stali nierdzewnej 17-4 PH lub Inconelu, który zapewnia wytrzymałość na rozciąganie niezbędną do wytrzymania obciążeń momentem obrotowym generowanym w zastosowaniach wysokociśnieniowych.

Wybór siedzeń to miejsce, w którym konstrukcja z podwójnym przesunięciem zapewnia największą wszechstronność. Trzy kategorie obejmują większość zastosowań:

• Miękkie elastomerowe siedzenia (EPDM, NBR, Viton) zapewniają bąbelkowoszczelne odcięcie w temperaturach otoczenia i umiarkowanych. EPDM jest standardowym wyborem w przypadku usług wodnych i innych niż ropa naftowa; Viton radzi sobie ze środowiskiem węglowodorowym i agresywnym chemikaliami.
• Gniazda z PTFE i wzmocnionego PTFE jeszcze bardziej rozszerzają kompatybilność chemiczną i obsługują temperatury robocze do około 200°C, co czyni je powszechnymi w rurociągach farmaceutycznych, przetwórstwa spożywczego i chemicznego.
• Metalowe siedzenia — zwykle ze stali nierdzewnej 316 lub pokrytej stellitem — wybierane są do zastosowań związanych z parą, gazem wysokotemperaturowym i ognioodpornością. Zawory z podwójnym przesunięciem z metalowym gniazdem spełniają wymagania bezpieczeństwa pożarowego API 607, zapewniając dodatkowe uszczelnienie metal-metal w przypadku uszkodzenia miękkiego gniazda.

Zakres klas ciśnienia rozciąga się od klasy ANSI 150 do klasy 600, co odpowiada ciśnieniu roboczemu na zimno od około 20 barów do 100 barów, w zależności od materiału korpusu i temperatury. Obowiązującym standardem konstrukcyjnym i wymiarowym dla zaworów motylkowych z podwójnym przesunięciem jest API 609, specyfikacja Amerykańskiego Instytutu Naftowego obejmująca konstrukcję przepustnicy, wymiary zabudowy i wartości znamionowe ciśnienia i temperatury . Zawory zgodne z API 609 kategoria B mają przesuniętą tarczę i mimośrodową geometrię gniazda, która definiuje klasę podwójnego przesunięcia. W przypadku projektów infrastruktury wodnej odpowiednie normy obejmują również AWWA C504. Zobacz nasz szczegółowy przewodnik po Normy dotyczące przepustnic AWWA i wytyczne dotyczące wymiarów do zastosowań w instalacjach wodnych.

Podwójne przesunięcie a koncentryczne i potrójne przesunięcie: bezpośrednie porównanie

Trzy geometrie zaworów motylkowych obsługują różne zakresy wydajności. Zrozumienie, gdzie każda z nich przestaje być właściwą odpowiedzią, sprawia, że ​​specyfikacja jest prosta.

Praktyczny wniosek: gdy zawór koncentryczny nie jest w stanie spełnić wymagań dotyczących ciśnienia lub temperatury, a zawór z potrójnym przesunięciem byłby przeprojektowany i przekraczał budżet w stosunku do warunków pracy, właściwym rozwiązaniem jest podwójne przesunięcie. Zajmuje szeroki środkowy obszar, w którym faktycznie działa większość rurociągów przemysłowych.

Gdzie stosowane są zawory motylkowe z podwójnym przesunięciem

Połączenie wydajności zaworu od średniego do wysokiego ciśnienia, wszechstronnych opcji gniazd i niższego roboczego momentu obrotowego sprawiło, że jest to standardowa specyfikacja w kilku gałęziach przemysłu.

Uzdatnianie i dystrybucja wody to największy segment pojedynczych aplikacji. Zawory z podwójnym przesunięciem obsługują wodę chlorowaną, pobór wody surowej i strumienie ścieków w średnicach od DN100 do DN1200. Ich odporność na degradację gniazda pod wpływem częstych cykli sprawia, że ​​dobrze nadają się do zadań związanych z tłoczeniem pomp i izolacją w oczyszczalniach. Grupa Technologiczna Changshui przepustnice z żeliwa sferoidalnego przeznaczone do zastosowań wodnych i przemysłowych adresują się właśnie do tego segmentu, łącząc trwałość korpusów z żeliwa sferoidalnego z elastomerowymi gniazdami zoptymalizowanymi pod kątem infrastruktury wodnej.

Przetwórstwo chemiczne i petrochemiczne opiera się na zaworach z podwójnym przesunięciem, w których płyn jest żrący, łatwopalny lub działa w podwyższonej temperaturze. Korpusy ze stali nierdzewnej z gniazdami z PTFE lub ognioodpornymi gniazdami metalowymi wytrzymują kwasy, rozpuszczalniki i strumienie węglowodorów, które w ciągu kilku miesięcy zniszczyłyby standardowe elastomerowe gniazdo zaworu koncentrycznego.

Usługi HVAC i budowlane stosować zawory z podwójnym przesunięciem w obiegach wody lodowej, wody grzewczej i wody skraplacza w dużych obiektach komercyjnych i przemysłowych. Ich niższy moment obrotowy w porównaniu z zaworami koncentrycznymi zmniejsza wymagania dotyczące wymiarów siłowników, co przekłada się bezpośrednio na oszczędności w kosztach instalacji w dużych projektach.

Produkcja i przesył ropy i gazu W przypadku rurociągów stosowane są zawory z podwójnym przesunięciem do systemów gromadzenia gazu, odprowadzania produkowanej wody i dystrybucji paliwa gazowego. Wartości ciśnienia ANSI Class 300 i Class 600 w połączeniu z ognioodpornymi opcjami gniazd odpowiadają wymaganiom serwisowym typowym dla obiektów znajdujących się na górnym i środkowym biegu strumienia.

Wytwarzanie energii zakłady — zarówno cieplne, jak i odnawialne — wykorzystują przepustnice z podwójnym przesunięciem w systemach wody chłodzącej, odzyskiwaniu kondensatu i pomocniczych obwodach pary, gdzie efektywność kosztowa w porównaniu z potrójnym przesunięciem jest uzasadniona umiarkowanymi warunkami pracy.

Kompatybilność i działanie siłownika

Praktyczną zaletą konstrukcji z podwójnym przesunięciem jest niższy moment zrywający i roboczy w porównaniu z zaworami koncentrycznymi o tej samej wielkości i ciśnieniu znamionowym. Mniejszy moment obrotowy przekłada się bezpośrednio na mniejsze — i tańsze — siłowniki.

Ręczne operatory dźwigniowe są praktyczne w przypadku zaworów o średnicy do około DN150 w pracy przy umiarkowanym ciśnieniu, gdzie praca jest rzadka. Powyżej tego rozmiaru wymagany moment obrotowy sprawia, że ​​obsługa dźwigni jest niepraktyczna dla większości operatorów.

Operatorzy przekładni ślimakowych rozszerzyć obsługę ręczną na zawory o dużej średnicy. Typowa przekładnia ślimakowa zmniejsza wymagany moment wejściowy do poziomu, którym może zarządzać jedna osoba, co czyni ją standardem dla zaworów o średnicach od DN200 do DN600 w zakładach przetwórczych i infrastrukturze wodnej.

Siłowniki pneumatyczne — konstrukcje z zębatką lub mechanizmem jarzmowym — wybiera się tam, gdzie wymagane jest szybkie uruchomienie, zdalne sterowanie lub bezpieczne pozycjonowanie. Niższy profil momentu obrotowego zaworów z podwójnym przesunięciem oznacza, że ​​siłownik można dobrać w oparciu o moment roboczy, a nie moment zrywający, co zmniejsza wymagania dotyczące średnicy cylindra w porównaniu z alternatywnymi zaworami koncentrycznymi. Warianty odporne na awarie ze sprężyną powrotną są standardem w systemach z oprzyrządowaniem zabezpieczającym.

Siłowniki elektryczne nadają się do zastosowań, w których powietrze przyrządowe jest niedostępne lub gdzie priorytetem jest precyzyjne pozycjonowanie i informacja zwrotna o położeniu. Nowoczesne siłowniki elektryczne wieloobrotowe i niepełnoobrotowe współpracują bezpośrednio z normą górnego kołnierza ISO 5211, z którą zgodne są wszystkie przepustnice z podwójnym przesunięciem, co zapewnia wymienność siłowników różnych marek.

Lista kontrolna wyboru: sześć pytań przed określeniem

Określenie nieprawidłowego typu przepustnicy jest kosztowne i jego skorygowanie po instalacji. Przeanalizowanie tych sześciu pytań przed sfinalizowaniem wyboru eliminuje najczęstsze błędy błędnego zastosowania.

1. Jakie jest maksymalne ciśnienie i temperatura robocza? Jeżeli którekolwiek z nich przekracza limity normy ANSI klasy 150 dla miękkiego gniazda, należy sprawdzić, czy wymagane jest nadwozie klasy 300 czy klasy 600. Dla temperatur powyżej 200°C należy określić gniazdo metalowe.
2. Jaki płyn jest obsługiwany? Dopasuj materiał gniazda do składu chemicznego cieczy. Do kondensatu wody i pary należy stosować EPDM; Viton do węglowodorów i paliw; PTFE do kwasów, rozpuszczalników i mediów dopuszczonych do kontaktu z żywnością; gniazda metalowe spełniające wymagania przeciwpożarowe lub parowe.
3. Czy wymagana jest usługa „ślepego zaułka” lub „końca linii”? Jeśli tak, określ tylko korpus z występami. Zawory płytkowe nie mogą bezpiecznie utrzymać ciśnienia w rurociągu, jeśli oba kołnierze nie są na swoim miejscu.
4. Z jakiego standardu kołnierzy korzysta system rurociągów? Przed złożeniem zamówienia należy sprawdzić wzór śrub ANSI B16.5 lub DIN EN 1092, szczególnie w przypadku zaworów z końcówkami gwintowanymi, których końcówki gwintowane są zgodne ze standardem.
5. Jak często zawór będzie się przełączał? Zastosowania wysokocyklowe — ponad kilkaset operacji rocznie — korzystają z gniazd metalowych lub gniazd wyłożonych PTFE, które w przypadku powtarzalnej pracy są w stanie wytrzymać dłużej niż standardowe gniazda elastomerowe.
6. Jaki interfejs siłownika jest potrzebny? Porównaj rozmiar podkładki montażowej ISO 5211 i wymagany wyjściowy moment obrotowy z rzeczywistym momentem zrywającym zaworu przy maksymalnej różnicy ciśnień, a nie wartościami nominalnego momentu obrotowego.

Grupa Changshui Technology Group projektuje przepustnice z podwójnym przesunięciem w różnych wersjach korpusu z żeliwa sferoidalnego, stali węglowej i stali nierdzewnej, z materiałami gniazd dostosowanymi do wymagań zastosowań wodnych, chemicznych, przemysłowych i energetycznych. Poznaj nasze naszą pełną gamę zaworów motylkowych i rozwiązań w zakresie zaworów przemysłowych aby znaleźć konfigurację dostosowaną do wymagań Twojego systemu.