Waar worden kleppen gebruikt

Waar ventielen worden gebruikt: overal!

08 nov 2017 Geschreven door Greg Johnson

Afsluiters zijn tegenwoordig bijna overal te vinden: in onze huizen, onder de straat, in commerciële gebouwen en op duizenden plaatsen in elektriciteits- en watercentrales, papierfabrieken, raffinaderijen, chemische fabrieken en andere industriële en infrastructurele voorzieningen.
De kleppenindustrie is echt breedgeschouderd, met segmenten variërend van waterdistributie tot kernenergie tot stroomopwaartse en stroomafwaartse olie en gas.Elk van deze eindgebruikersindustrieën gebruikt enkele basistypen kleppen;de details van constructie en materialen zijn echter vaak heel verschillend.Hier is een steekproef:

WATERWERKEN
In de wereld van de waterdistributie zijn de drukken bijna altijd relatief laag en de omgevingstemperaturen.Deze twee toepassingsfeiten maken een aantal klepontwerpelementen mogelijk die niet zouden worden gevonden op meer uitdagende apparatuur, zoals stoomkleppen voor hoge temperaturen.De omgevingstemperatuur van de watervoorziening maakt het gebruik van elastomeren en rubberen afdichtingen mogelijk die elders niet geschikt zijn.Met deze zachte materialen kunnen waterkleppen worden uitgerust om druppels goed af te sluiten.

Een andere overweging bij afsluiters voor watervoorziening is de keuze in constructiematerialen.Gietijzer en nodulair gietijzer worden veelvuldig gebruikt in watersystemen, met name leidingen met een grote buitendiameter.Zeer kleine leidingen kunnen vrij goed worden behandeld met bronzen klepmaterialen.

De drukken die de meeste kleppen van waterleidingbedrijven zien, liggen meestal ver onder de 200 psi.Dit betekent dat er geen dikkere wanden met hogere druk nodig zijn.Dat gezegd hebbende, er zijn gevallen waarin waterkleppen zijn gebouwd om hogere drukken aan te kunnen, tot ongeveer 300 psi.Deze toepassingen zijn meestal op lange aquaducten dicht bij de drukbron.Soms zijn er ook hogedrukwaterkleppen te vinden op de hoogste drukpunten in een hoge dam.

De American Water Works Association (AWWA) heeft specificaties uitgegeven voor veel verschillende soorten kleppen en aandrijvingen die worden gebruikt in waterleidingtoepassingen.

AFVALWATER
De keerzijde van vers drinkwater dat een faciliteit of structuur binnenkomt, is de afvalwater- of riooloutput.Deze lijnen verzamelen alle afvalvloeistof en vaste stoffen en leiden ze naar een rioolwaterzuiveringsinstallatie.Deze zuiveringsinstallaties hebben veel lagedrukleidingen en kleppen om hun "vuile werk" uit te voeren.De eisen voor afvalwaterafsluiters zijn in veel gevallen veel milder dan de eisen voor schoonwatervoorziening.IJzeren poort- en keerkleppen zijn de meest populaire keuzes voor dit soort service.Standaard afsluiters in deze dienst zijn gebouwd volgens AWWA specificaties.

ENERGIE INDUSTRIE
Het grootste deel van de elektrische stroom die in de Verenigde Staten wordt opgewekt, wordt opgewekt in stoomcentrales met behulp van fossiele brandstoffen en hogesnelheidsturbines.Door het deksel van een moderne energiecentrale af te pellen, zou men zicht hebben op leidingsystemen onder hoge druk en met hoge temperatuur.Deze hoofdlijnen zijn het meest kritisch in het proces van stoomkrachtopwekking.

Schuifafsluiters blijven een hoofdkeuze voor aan/uit-toepassingen van elektriciteitscentrales, hoewel er ook bolafsluiters met Y-patroon voor speciale doeleinden worden gevonden.Hoogwaardige kogelkranen met kritieke service winnen aan populariteit bij sommige ontwerpers van energiecentrales en dringen door in deze eens door lineaire kleppen gedomineerde wereld.

Metallurgie is van cruciaal belang voor kleppen in vermogenstoepassingen, met name die in het superkritische of ultrasuperkritische werkbereik van druk en temperatuur.F91, F92, C12A en verschillende legeringen van Inconel en roestvrij staal worden veel gebruikt in de huidige energiecentrales.Drukklassen omvatten 1500, 2500 en in sommige gevallen 4500. Het modulerende karakter van piekvermogenscentrales (die alleen werken wanneer nodig) legt ook een enorme druk op kleppen en leidingen, waardoor robuuste ontwerpen nodig zijn om de extreme combinatie van cycli, temperatuur en druk.
Naast de hoofdstoomkleppen zijn energiecentrales geladen met hulpleidingen, bevolkt door een groot aantal poort-, bol-, terugslag-, vlinder- en kogelkranen.

Kerncentrales werken volgens hetzelfde stoom-/hogesnelheidsturbineprincipe.Het belangrijkste verschil is dat in een kerncentrale de stoom ontstaat door warmte van het splijtingsproces.De kleppen van kerncentrales zijn vergelijkbaar met hun neven op fossiele brandstof, behalve hun stamboom en de toegevoegde eis van absolute betrouwbaarheid.Nucleaire kleppen worden vervaardigd volgens extreem hoge normen, waarbij de kwalificatie- en inspectiedocumentatie honderden pagina's beslaat.

imng

OLIE- EN GASPRODUCTIE
Olie- en gasbronnen en productiefaciliteiten zijn grote gebruikers van kleppen, waaronder veel heavy-duty kleppen.Hoewel het waarschijnlijk niet meer voorkomt dat oliestromen honderden meters de lucht in spuwen, illustreert de afbeelding de potentiële druk van ondergrondse olie en gas.Dit is de reden waarom putkoppen of kerstbomen bovenaan een lange pijpleiding van een put worden geplaatst.Deze assemblages, met hun combinatie van kleppen en speciale fittingen, zijn ontworpen om drukken van meer dan 10.000 psi aan te kunnen.Hoewel ze tegenwoordig zelden worden aangetroffen in putten die op het land worden gegraven, worden de extreem hoge drukken vaak aangetroffen in diepe offshore-putten.

Het ontwerp van Wellhead-apparatuur valt onder API-specificaties zoals 6A, Specificatie voor Wellhead en Christmas Tree Equipment.De kleppen bedekt met 6A zijn ontworpen voor extreem hoge drukken maar bescheiden temperaturen.De meeste kerstbomen bevatten schuifafsluiters en speciale klepafsluiters, chokes genaamd.De smoorspoelen worden gebruikt om de stroom uit de put te regelen.

Naast de putmonden zelf bevolken veel ondersteunende faciliteiten een olie- of gasveld.Procesapparatuur om de olie of het gas voor te behandelen vereist een aantal kleppen.Deze kleppen zijn meestal gemaakt van koolstofstaal voor lagere klassen.

Af en toe is een zeer corrosieve vloeistof - waterstofsulfide - aanwezig in de ruwe aardoliestroom.Dit materiaal, ook wel zuurgas genoemd, kan dodelijk zijn.Om de uitdagingen van zuur gas het hoofd te bieden, moeten speciale materialen of materiaalverwerkingstechnieken in overeenstemming met NACE International-specificatie MR0175 worden gevolgd.

OFFSHORE INDUSTRIE
De leidingsystemen voor offshore booreilanden en productiefaciliteiten bevatten een groot aantal kleppen die volgens veel verschillende specificaties zijn gebouwd om de grote verscheidenheid aan uitdagingen op het gebied van stroomregeling aan te kunnen.Deze faciliteiten bevatten ook verschillende regelsysteemlussen en overdrukvoorzieningen.

Voor olieproductiefaciliteiten is het arteriële hart het eigenlijke leidingsysteem voor olie- of gaswinning.Hoewel niet altijd op het platform zelf, gebruiken veel productiesystemen kerstbomen en leidingsystemen die in de onherbergzame diepten van 10.000 voet of meer opereren.Deze productieapparatuur is gebouwd volgens vele veeleisende American Petroleum Institute (API)-normen en waarnaar wordt verwezen in verschillende API Recommended Practices (RP's).

Op de meeste grote olieplatforms worden aanvullende processen toegepast op de ruwe vloeistof die uit de putmond komt.Deze omvatten het scheiden van water van de koolwaterstoffen en het scheiden van gas en aardgasvloeistoffen uit de fluïdumstroom.Deze leidingsystemen voor na de kerstboom zijn over het algemeen gebouwd volgens de B31.3-leidingcodes van de American Society of Mechanical Engineers, waarbij de kleppen zijn ontworpen in overeenstemming met API-klepspecificaties zoals API 594, API 600, API 602, API 608 en API 609.

Sommige van deze systemen kunnen ook API 6D-poort-, kogel- en keerkleppen bevatten.Aangezien alle pijpleidingen op het platform of het boorschip zich binnen de faciliteit bevinden, zijn de strikte vereisten voor het gebruik van API 6D-kleppen voor pijpleidingen niet van toepassing.Hoewel er in deze leidingsystemen meerdere typen afsluiters worden gebruikt, is het gekozen afsluitertype de kogelkraan.

PIJPLEIDINGEN
Hoewel de meeste pijpleidingen aan het zicht onttrokken zijn, is hun aanwezigheid meestal duidelijk.Kleine borden met de vermelding "aardoliepijpleiding" zijn een duidelijke indicator van de aanwezigheid van ondergrondse transportleidingen.Deze pijpleidingen zijn over de gehele lengte uitgerust met veel belangrijke kleppen.Noodleidingafsluiters zijn te vinden met tussenpozen zoals gespecificeerd door normen, codes en wetten.Deze kleppen dienen de essentiële dienst van het isoleren van een gedeelte van een pijpleiding in geval van lekkage of wanneer onderhoud nodig is.

Ook verspreid langs een pijpleidingroute zijn voorzieningen waar de lijn uit de grond komt en lijntoegang beschikbaar is.Deze stations zijn de thuisbasis voor "varkens" lanceringsapparatuur, die bestaat uit apparaten die in de pijpleidingen worden gestoken om de lijn te inspecteren of schoon te maken.Deze varkenslanceerstations bevatten meestal verschillende kleppen, ofwel poort- of kogeltypes.Alle kleppen op een pijpleidingsysteem moeten een volledige poort (volledige opening) hebben om de doorgang van varkens mogelijk te maken.

Pijpleidingen hebben ook energie nodig om de wrijving van de pijpleiding te bestrijden en de druk en stroming van de lijn te handhaven.Er worden compressor- of pompstations gebruikt die eruitzien als kleine versies van een procesinstallatie zonder de hoge kraaktorens.Deze stations zijn de thuisbasis van tientallen poort-, kogel- en keerkleppijpleidingen.
De pijpleidingen zelf zijn ontworpen in overeenstemming met verschillende normen en codes, terwijl pijpleidingafsluiters API 6D Pipeline Valves volgen.
Er zijn ook kleinere pijpleidingen die huizen en commerciële constructies voeden.Deze leidingen leveren water en gas en worden bewaakt door afsluiters.
Grote gemeenten, met name in het noorden van de Verenigde Staten, leveren stoom voor de verwarmingsbehoeften van commerciële klanten.Deze stoomtoevoerleidingen zijn voorzien van diverse kleppen om de stoomtoevoer te regelen en te regelen.Hoewel de vloeistof stoom is, zijn de drukken en temperaturen lager dan die bij de opwekking van stoom in elektriciteitscentrales.Bij deze service wordt een verscheidenheid aan kleptypes gebruikt, hoewel de eerbiedwaardige plugklep nog steeds een populaire keuze is.

RAFFINADERIJ EN PETROCHEMISCH
Raffinaderijafsluiters zijn verantwoordelijk voor meer industrieel afsluitergebruik dan enig ander afsluitersegment.Raffinaderijen herbergen zowel corrosieve vloeistoffen als in sommige gevallen hoge temperaturen.
Deze factoren bepalen hoe kleppen worden gebouwd in overeenstemming met API-klepontwerpspecificaties zoals API 600 (schuifafsluiters), API 608 (kogelkleppen) en API 594 (terugslagkleppen).Vanwege de zware service waarmee veel van deze kleppen worden geconfronteerd, is vaak extra corrosietoeslag nodig.Deze vergoeding komt tot uiting door grotere wanddiktes die zijn gespecificeerd in de API-ontwerpdocumenten.

Vrijwel elk belangrijk kleptype is in overvloed te vinden in een typische grote raffinaderij.De alomtegenwoordige schuifafsluiter is nog steeds de koning van de heuvel met de grootste populatie, maar kwartslagafsluiters nemen een steeds groter deel van hun marktaandeel in.De kwartslagproducten die met succes hun intrede deden in deze industrie (die ooit ook werd gedomineerd door lineaire producten) zijn onder meer hoogwaardige vlinderkleppen met drievoudige offset en kogelkranen met metalen zittingen.

Standaard schuif-, bol- en terugslagkleppen worden nog steeds massaal gevonden en zullen vanwege het hartelijke ontwerp en de economische productie niet snel verdwijnen.
Drukclassificaties voor raffinaderijkleppen lopen uiteen van klasse 150 tot klasse 1500, waarbij klasse 300 het populairst is.
Gewoon koolstofstaal, zoals WCB (gegoten) en A-105 (gesmeed) zijn de meest populaire materialen die worden gespecificeerd en gebruikt in kleppen voor raffinaderijdiensten.Veel toepassingen van raffinageprocessen verleggen de hoogste temperatuurgrenzen van gewoon koolstofstaal en voor deze toepassingen worden legeringen met een hogere temperatuur gespecificeerd.De meest populaire hiervan zijn de chroom/moly staalsoorten zoals 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr en 9% Cr.Roestvast staal en legeringen met een hoog nikkelgehalte worden ook gebruikt in een aantal bijzonder zware raffinageprocessen.

sdagag

CHEMISCH
De chemische industrie is een grote gebruiker van afsluiters van alle soorten en materialen.Van kleine batchfabrieken tot de enorme petrochemische complexen aan de Golfkust, kleppen vormen een groot onderdeel van leidingsystemen voor chemische processen.

De meeste toepassingen in chemische processen hebben een lagere druk dan veel raffinageprocessen en energieopwekking.De meest populaire drukklassen voor afsluiters en leidingwerk in chemische fabrieken zijn klasse 150 en 300. Chemische fabrieken zijn ook de grootste aanjager geweest van de overname van marktaandeel die kogelkranen de afgelopen 40 jaar hebben geworsteld met lineaire afsluiters.De kogelkraan met veerkrachtige zitting, met zijn lekvrije afsluiting, is perfect geschikt voor vele toepassingen in chemische fabrieken.Ook het compacte formaat van de kogelkraan is een populair kenmerk.
Er zijn nog enkele chemische fabrieken en fabrieksprocessen waar lineaire afsluiters de voorkeur hebben.In deze gevallen zijn de populaire API 603-ontworpen afsluiters, met dunnere wanden en lichtere gewichten, meestal de favoriete schuifafsluiter of klepafsluiter.Controle van sommige chemicaliën wordt ook effectief bereikt met membraan- of knijpventielen.
Vanwege de corrosieve aard van veel chemicaliën en chemische productieprocessen, is materiaalkeuze van cruciaal belang.Het defacto materiaal is de 316/316L kwaliteit van austenitisch roestvast staal.Dit materiaal werkt goed om corrosie van een groot aantal soms vervelende vloeistoffen te bestrijden.

Voor sommige zwaardere corrosieve toepassingen is meer bescherming nodig.In deze situaties wordt vaak gekozen voor andere hoogwaardige soorten austenitisch roestvast staal, zoals 317, 347 en 321.Andere legeringen die van tijd tot tijd worden gebruikt om chemische vloeistoffen te beheersen, zijn Monel, Alloy 20, Inconel en 17-4 PH.

LNG- EN GASSCHEIDING
Zowel vloeibaar aardgas (LNG) als de processen die nodig zijn voor gasscheiding zijn afhankelijk van uitgebreide leidingen.Deze toepassingen vereisen kleppen die bij zeer lage cryogene temperaturen kunnen werken.De LNG-industrie, die snel groeit in de Verenigde Staten, is voortdurend op zoek naar verbetering en verbetering van het proces van gasliquefactie.Daartoe zijn leidingen en afsluiters veel groter geworden en zijn de drukeisen verhoogd.

Door deze situatie moesten klepfabrikanten ontwerpen ontwikkelen om aan strengere parameters te voldoen.Kwartslagkogel- en vlinderkleppen zijn populair voor LNG-service, waarbij 316ss [roestvrij staal] het meest populaire materiaal is.ANSI-klasse 600 is het gebruikelijke drukplafond voor de meeste LNG-toepassingen.Hoewel kwartslagproducten de meest populaire kleptypes zijn, zijn poort-, bol- en terugslagkleppen ook in de fabrieken te vinden.

Bij de gasscheidingsdienst wordt gas opgedeeld in zijn afzonderlijke basiselementen.Luchtscheidingsmethoden leveren bijvoorbeeld stikstof, zuurstof, helium en andere sporengassen op.Door de zeer lage temperatuur van het proces zijn er veel cryogene kleppen nodig.

Zowel LNG- als gasscheidingsinstallaties hebben lagetemperatuurkleppen die onder deze cryogene omstandigheden operationeel moeten blijven.Dit betekent dat het kleppakkingsysteem door het gebruik van een gas- of condensatiekolom van de vloeistof met lage temperatuur moet worden opgeheven.Deze gaskolom voorkomt dat de vloeistof een ijsbal vormt rond het pakkingsgebied, waardoor de klepsteel niet kan draaien of stijgen.

dsfsg

COMMERCILE GEBOUWEN
Commerciële gebouwen omringen ons, maar tenzij we goed opletten terwijl ze worden gebouwd, hebben we weinig idee van de veelheid aan vloeibare slagaders die verborgen zijn in hun muren van metselwerk, glas en metaal.

Een gemene deler in vrijwel elk gebouw is water.Al deze constructies bevatten een verscheidenheid aan leidingsystemen met vele combinaties van de waterstof/zuurstofverbinding in de vorm van drinkwater, afvalwater, warm water, grijs water en brandbeveiliging.

Vanuit het oogpunt van overleving van gebouwen zijn brandsystemen het meest kritisch.Brandbeveiliging in gebouwen wordt bijna universeel gevoed en gevuld met schoon water.Om bluswatersystemen effectief te laten zijn, moeten ze betrouwbaar zijn, voldoende druk hebben en gemakkelijk door de hele constructie zijn geplaatst.Deze systemen zijn ontworpen om automatisch te activeren in geval van brand.
Hoogbouw vereist dezelfde waterdrukvoorziening op de bovenste verdiepingen als de onderste verdiepingen, dus hogedrukpompen en leidingen moeten worden gebruikt om het water omhoog te krijgen.De leidingsystemen zijn meestal klasse 300 of 600, afhankelijk van de hoogte van het gebouw.In deze toepassingen worden alle soorten afsluiters gebruikt;de klepontwerpen moeten echter worden goedgekeurd door Underwriters Laboratories of Factory Mutual voor hoofdbrandweer.

Dezelfde klassen en typen kleppen die worden gebruikt voor brandweerkleppen worden gebruikt voor drinkwaterdistributie, hoewel het goedkeuringsproces niet zo streng is.
Commerciële airconditioningsystemen die worden aangetroffen in grote bedrijfsstructuren zoals kantoorgebouwen, hotels en ziekenhuizen, zijn meestal gecentraliseerd.Ze hebben een grote koeleenheid of boiler om vloeistof te koelen of te verwarmen die wordt gebruikt voor het overbrengen van koude of hoge temperaturen.Deze systemen moeten vaak omgaan met koelmiddelen zoals R-134a, een fluorkoolwaterstof, of, in het geval van grote verwarmingssystemen, stoom.Vanwege het compacte formaat van vlinder- en kogelkranen zijn deze typen populair geworden in HVAC-koelsystemen.

Aan de stoomkant hebben sommige kwartslagkleppen hun intrede gemaakt in het gebruik, maar toch vertrouwen veel sanitairingenieurs nog steeds op lineaire schuifafsluiters en bolafsluiters, vooral als de leidingen stuiklaseinden vereisen.Voor deze gematigde stoomtoepassingen heeft staal de plaats ingenomen van gietijzer vanwege de lasbaarheid van staal.

Sommige verwarmingssystemen gebruiken heet water in plaats van stoom als overdrachtsvloeistof.Deze systemen worden goed bediend door bronzen of ijzeren kleppen.Kwartslag kogel- en vlinderkleppen met veerkrachtige zitting zijn erg populair, hoewel sommige lineaire ontwerpen nog steeds worden gebruikt.

GEVOLGTREKKING
Hoewel het bewijs van de in dit artikel genoemde kleptoepassingen mogelijk niet zichtbaar is tijdens een reis naar Starbucks of naar het huis van oma, zijn enkele zeer belangrijke kleppen altijd in de buurt.Er zijn zelfs kleppen in de motor van de auto die worden gebruikt om op die plaatsen te komen, zoals die in de carburateur die de brandstofstroom naar de motor regelen en die in de motor die de stroom benzine in de zuigers en weer naar buiten regelen.En als die kleppen niet dicht genoeg bij ons dagelijks leven staan, overweeg dan de realiteit dat ons hart regelmatig klopt door vier vitale stroomregelapparaten.

Dit is weer een voorbeeld van de realiteit dat: kleppen werkelijk overal zijn.VM
Deel II van dit artikel heeft betrekking op andere industrieën waar afsluiters worden gebruikt.Ga naar www.valvemagazine.com om te lezen over pulp en papier, maritieme toepassingen, dammen en waterkracht, zonne-energie, ijzer en staal, ruimtevaart, geothermie en ambachtelijk brouwen en distilleren.

GREG JOHNSON is voorzitter van United Valve (www.unitedvalve.com) in Houston.Hij is een bijdragende redacteur van VALVE Magazine, voormalig voorzitter van de Valve Repair Council en een huidig ​​VRC-bestuurslid.Hij is ook lid van VMA's Education & Training Committee, vice-voorzitter van VMA's Communications Committee en voormalig voorzitter van de Manufacturers Standardization Society.


Posttijd: 29-sep-2020

Sollicitatie

Underground pipeline

Ondergrondse pijpleiding

Irrigation System

Irrigatie systeem

Water Supply System

Watervoorzieningssysteem

Equipment supplies

Apparatuur benodigdheden