Kur tiek izmantoti vārsti: visur!

2017. gada 8. novembris Autors Gregs Džonsons

Vārstus mūsdienās var atrast gandrīz jebkur: mūsu mājās, zem ielas, komerciālās ēkās un tūkstošiem vietu elektrostacijās un ūdens stacijās, papīrfabrikās, pārstrādes rūpnīcās, ķīmiskajās rūpnīcās un citās rūpniecības un infrastruktūras objektos.
Vārstu nozare ir patiesi plaša, un segmenti atšķiras no ūdens sadales līdz kodolenerģijai līdz naftas un gāzes augšup un lejup. Katra no šīm galalietotāju nozarēm izmanto dažus vārstu pamatveidus; tomēr konstrukcijas detaļas un materiāli bieži vien ir ļoti atšķirīgi. Šeit ir paraugs:

ŪDENS STRĀDĀJUMI
Ūdens sadales pasaulē spiediens gandrīz vienmēr ir salīdzinoši zems un apkārtējā temperatūra. Šie divi pielietojuma fakti pieļauj vairākus vārstu konstrukcijas elementus, kas nebūtu atrodami sarežģītākām iekārtām, piemēram, augstas temperatūras tvaika vārstiem. Ūdens apkalpošanas apkārtējā temperatūra ļauj izmantot elastomērus un gumijas blīves, kas nav piemērotas citur. Šie mīkstie materiāli ļauj aprīkot ūdens vārstus, lai tie cieši noslēgtu pilienus.

Vēl viens ūdensapgādes vārstu apsvērums ir būvniecības materiālu izvēle. Čugunus un kaļamus čugunus plaši izmanto ūdens sistēmās, īpaši liela ārējā diametra līnijās. Ļoti mazas līnijas var diezgan labi apstrādāt ar bronzas vārstu materiāliem.

Spiediens, ko redz lielākā daļa ūdenssaimniecības vārstu, parasti ir krietni zem 200 psi. Tas nozīmē, ka augstāka spiediena konstrukcijas ar biezākām sienām nav vajadzīgas. Tas ir teikts, ka ir gadījumi, kad ūdens vārsti ir izgatavoti, lai izturētu augstāku spiedienu, līdz aptuveni 300 psi. Šie lietojumi parasti ir uz gariem akveduktiem tuvu spiediena avotam. Dažreiz augstāka spiediena ūdens vārsti ir atrodami arī augsta dambja augstākā spiediena punktos.

American Water Works Association (AWWA) ir izdevusi specifikācijas, kas aptver daudz dažādu veidu vārstus un izpildmehānismus, ko izmanto ūdenssaimniecības lietojumos.

NOTEKŪDENS
Svaiga dzeramā ūdens otrā puse, kas nonāk iekārtā vai konstrukcijā, ir notekūdeņu vai kanalizācijas izvade. Šīs līnijas savāc visus atkritumu šķidrumus un cietās vielas un novirza tos uz notekūdeņu attīrīšanas iekārtām. Šajās attīrīšanas iekārtās ir daudz zema spiediena cauruļvadu un vārstu, lai veiktu savu "netīro darbu". Prasības notekūdeņu vārstiem daudzos gadījumos ir daudz saudzīgākas nekā prasības tīra ūdens apkalpošanai. Dzelzs vārti un pretvārsti ir populārākās izvēles šāda veida pakalpojumiem. Standarta vārsti šajā pakalpojumā ir izgatavoti saskaņā ar AWWA specifikācijām.

ENERĢIJAS RŪPNIECĪBA
Lielākā daļa Amerikas Savienotajās Valstīs saražotās elektroenerģijas tiek ražota tvaika stacijās, izmantojot fosilo kurināmo un ātrgaitas turbīnas. Noņemot modernas spēkstacijas vāku, būtu redzams augstspiediena un augstas temperatūras cauruļvadu sistēmas. Šīs galvenās līnijas ir vissvarīgākās tvaika enerģijas ražošanas procesā.

Aizvaru vārsti joprojām ir galvenā izvēle spēkstaciju ieslēgšanas/izslēgšanas lietojumiem, lai gan ir pieejami arī īpašiem nolūkiem paredzēti Y-veida globusveida vārsti. Augstas veiktspējas, kritiskā servisa lodveida vārsti kļūst arvien populārāki dažu spēkstaciju projektētāju vidū, un tie gūst panākumus šajā pasaulē, kurā kādreiz dominēja lineārie vārsti.

Metalurģija ir ļoti svarīga vārstiem enerģijas lietojumos, īpaši tiem, kas darbojas superkritiskā vai ultra-superkritiskā spiediena un temperatūras darbības diapazonā. Mūsdienu spēkstacijās parasti izmanto F91, F92, C12A, kā arī vairākus Inconel un nerūsējošā tērauda sakausējumus. Spiediena klasēs ietilpst 1500, 2500 un dažos gadījumos 4500. Maksimālo spēkstaciju (tās, kas darbojas tikai pēc vajadzības) modulējošais raksturs arī rada milzīgu slodzi vārstiem un cauruļvadiem, tāpēc ir vajadzīgas izturīgas konstrukcijas, lai varētu izturēt ārkārtēju cikliskuma, temperatūras un spiedienu.
Papildus galvenajam tvaika vārstam spēkstacijas ir noslogotas ar palīgcauruļvadiem, kas ir apdzīvoti ar neskaitāmiem vārtiem, globusiem, čekiem, droseļvārstiem un lodveida vārstiem.

Atomelektrostacijas darbojas pēc tāda paša tvaika/ātrgaitas turbīnas principa. Galvenā atšķirība ir tāda, ka kodolspēkstacijā tvaiku rada dalīšanās procesa siltums. Atomelektrostaciju vārsti ir līdzīgi to brālēniem ar fosilo kurināmo, izņemot to ciltsrakstu un papildu prasību pēc absolūtas uzticamības. Kodolvārsti tiek ražoti saskaņā ar ārkārtīgi augstiem standartiem, un kvalifikācijas un pārbaudes dokumentācija aizpilda simtiem lappušu.

NAFTAS UN GĀZES RAŽOŠANA
Naftas un gāzes akas un ražošanas iekārtas plaši izmanto vārstus, tostarp daudzus lieljaudas vārstus. Lai gan, visticamāk, vairs nenotiks naftas izplūdes, kas izšļakstās simtiem pēdu augstumā, attēls ilustrē iespējamo pazemes naftas un gāzes spiedienu. Tāpēc akas galviņas vai Ziemassvētku eglītes tiek novietotas akas garās caurules virknes galā. Šie mezgli ar vārstu un speciālo veidgabalu kombināciju ir paredzēti, lai izturētu spiedienu, kas pārsniedz 10 000 psi. Lai gan mūsdienās tas reti sastopams uz sauszemes izraktajām akām, ārkārtīgi augsts spiediens bieži tiek konstatēts dziļās piekrastes akās.

Akas galviņas aprīkojuma dizains ir ietverts API specifikācijās, piemēram, 6A, Specification for Wellhead un Christmas Tree Equipment. Vārsti, uz kuriem attiecas 6A, ir paredzēti ārkārtīgi augstam spiedienam, bet pieticīgām temperatūrām. Lielākajā daļā Ziemassvētku eglīšu ir aizbīdņi un īpaši globusveida vārsti, ko sauc par droselēm. Droseles tiek izmantotas, lai regulētu plūsmu no akas.

Papildus pašām aku galvām naftas vai gāzes atradnēs ir daudz palīgiekārtu. Procesa iekārtām eļļas vai gāzes pirmapstrādei ir nepieciešami vairāki vārsti. Šie vārsti parasti ir oglekļa tērauds, kas paredzēts zemākām klasēm.

Reizēm jēlnaftas plūsmā ir ļoti kodīgs šķidrums — sērūdeņradis. Šis materiāls, ko sauc arī par skābo gāzi, var būt letāls. Lai pārvarētu skābās gāzes radītās problēmas, ir jāievēro īpaši materiāli vai materiālu apstrādes metodes saskaņā ar NACE starptautisko specifikāciju MR0175.

ĀRZONAS RŪPNIECĪBA
Jūras naftas ieguves platformu un ražošanas iekārtu cauruļvadu sistēmās ir daudz vārstu, kas izgatavoti atbilstoši dažādām specifikācijām, lai risinātu dažādas plūsmas kontroles problēmas. Šajās iekārtās ir arī dažādas vadības sistēmas cilpas un spiediena samazināšanas ierīces.

Naftas ražošanas iekārtām arteriālā sirds ir faktiskā naftas vai gāzes atgūšanas cauruļvadu sistēma. Lai gan ne vienmēr pašā platformā, daudzās ražošanas sistēmās tiek izmantotas Ziemassvētku eglītes un cauruļvadu sistēmas, kas darbojas neviesmīlīgā 10 000 pēdu vai vairāk dziļumā. Šis ražošanas aprīkojums ir veidots saskaņā ar daudziem stingriem American Petroleum Institute (API) standartiem, un tas ir norādīts vairākās API ieteicamajās praksēs (RP).

Lielākajā daļā lielo naftas platformu neapstrādātajam šķidrumam, kas nāk no akas galviņas, tiek piemēroti papildu procesi. Tie ietver ūdens atdalīšanu no ogļūdeņražiem un gāzes un dabasgāzes šķidrumu atdalīšanu no šķidruma plūsmas. Šīs pēcsvētku eglīšu cauruļvadu sistēmas parasti tiek veidotas saskaņā ar Amerikas Mašīnbūves inženieru biedrības B31.3 cauruļvadu kodiem ar vārstiem, kas izstrādāti saskaņā ar API vārstu specifikācijām, piemēram, API 594, API 600, API 602, API 608 un API 609.

Dažās no šīm sistēmām var būt arī API 6D vārti, lodveida un pretvārsti. Tā kā visi cauruļvadi uz platformas vai urbšanas kuģa ir iekārtas iekšējie, stingrās prasības API 6D vārstu izmantošanai cauruļvadiem neattiecas. Lai gan šajās cauruļvadu sistēmās tiek izmantoti vairāki vārstu veidi, izvēlētais vārstu veids ir lodveida vārsts.

CAURUĻVEIDI
Lai gan lielākā daļa cauruļvadu ir paslēpti, to klātbūtne parasti ir acīmredzama. Nelielas zīmes ar uzrakstu "naftas cauruļvads" ir viens no acīmredzamiem pazemes transporta cauruļvadu klātbūtnes rādītājiem. Šie cauruļvadi ir aprīkoti ar daudziem svarīgiem vārstiem visā to garumā. Cauruļvada avārijas slēgvārsti tiek atrasti standartos, kodeksos un likumos noteiktos intervālos. Šie vārsti kalpo ļoti svarīgam pakalpojumam, lai izolētu cauruļvada posmu noplūdes gadījumā vai ja nepieciešama apkope.

Pa cauruļvada trasi ir izkaisīti arī objekti, kur līnija iziet no zemes un ir pieejama līnija. Šīs stacijas ir mājvieta “cūku” palaišanas iekārtām, kas sastāv no ierīcēm, kas ievietotas cauruļvados, lai pārbaudītu vai tīrītu līniju. Šajās cūku palaišanas stacijās parasti ir vairāki vārsti, vai nu vārtu, vai lodīšu tipa. Visiem cauruļvadu sistēmas vārstiem jābūt pilnībā atvērtiem (pilnībā atveramiem), lai nodrošinātu cūku caurlaidību.

Cauruļvadiem ir nepieciešama arī enerģija, lai cīnītos pret cauruļvada berzi un uzturētu cauruļvada spiedienu un plūsmu. Tiek izmantotas kompresoru vai sūkņu stacijas, kas izskatās kā nelielas ražošanas iekārtas versijas bez augstiem krekinga torņiem. Šajās stacijās atrodas desmitiem aizbīdņu, lodveida un pretvadu cauruļvadu vārstu.
Paši cauruļvadi ir projektēti saskaņā ar dažādiem standartiem un kodiem, savukārt cauruļvadu vārsti seko API 6D Pipeline Valves.
Ir arī mazāki cauruļvadi, kas ieplūst mājās un komerciālās struktūrās. Šīs līnijas nodrošina ūdeni un gāzi, un tās aizsargā slēgvārsti.
Lielas pašvaldības, īpaši ASV ziemeļu daļā, nodrošina tvaiku komerciālo klientu apkures vajadzībām. Šīs tvaika padeves līnijas ir aprīkotas ar dažādiem vārstiem, lai kontrolētu un regulētu tvaika padevi. Lai gan šķidrums ir tvaiks, spiediens un temperatūra ir zemāka nekā spēkstacijas tvaika ražošanā. Šajā pakalpojumā tiek izmantoti dažādi vārstu veidi, lai gan cienījamais aizbāžņa vārsts joprojām ir populāra izvēle.

RAFINĒŠANAS RŪPNIECĪBA UN NAFTOSĶĪMIJA
Rafinēšanas vārsti nodrošina vairāk rūpniecisko vārstu izmantošanas nekā jebkurš cits vārstu segments. Rafinēšanas rūpnīcās atrodas gan kodīgi šķidrumi, gan dažos gadījumos augsta temperatūra.
Šie faktori nosaka, kā vārsti tiek būvēti saskaņā ar API vārstu konstrukcijas specifikācijām, piemēram, API 600 (lodvārsti), API 608 (lodveida vārsti) un API 594 (pretvārsti). Tā kā daudzi no šiem vārstiem saskaras ar skarbajiem pakalpojumiem, bieži ir nepieciešama papildu korozijas pielaide. Šī pielaide izpaužas ar lielāku sienu biezumu, kas norādīts API projektēšanas dokumentos.

Praktiski visi galvenie vārstu veidi ir sastopami tipiskā lielā naftas pārstrādes rūpnīcā. Visur esošais aizbīdnis joprojām ir kalnu karalis ar vislielāko iedzīvotāju skaitu, taču ceturtdaļas pagrieziena vārsti ieņem arvien lielāku tirgus daļu. Ceturkšņa pagrieziena produkti, kas veiksmīgi iekaro šo nozari (kurā arī kādreiz dominēja lineārie izstrādājumi), ietver augstas veiktspējas trīskāršus nobīdes droseļvārstus un lodveida vārstus ar metāla slēdzeni.

Standarta vārti, globusi un pretvārsti joprojām tiek atrasti masveidā, un to konstrukcijas sirsnības un ražošanas ekonomiskuma dēļ tie tik drīz nepazudīs.
Rafinēšanas vārstu spiediena rādītāji ir no 150. līdz 1500. klasei, un 300. klase ir vispopulārākā.
Vienkāršs oglekļa tērauds, piemēram, WCB (lieta) un A-105 (kalts) ir vispopulārākie materiāli, kas norādīti un izmantoti vārstos naftas pārstrādes rūpnīcās. Daudzos rafinēšanas procesu lietojumos tiek paaugstinātas parastā oglekļa tērauda augšējās temperatūras robežas, un šiem lietojumiem ir noteikti augstākas temperatūras sakausējumi. Populārākie no tiem ir hromēti/molveida tēraudi, piemēram, 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr un 9% Cr. Nerūsējošais tērauds un sakausējumi ar augstu niķeļa saturu tiek izmantoti arī dažos īpaši skarbos attīrīšanas procesos.

ĶĪMISKĀS
Ķīmiskā rūpniecība ir liels visu veidu un materiālu vārstu lietotājs. No mazām sērijveida rūpnīcām līdz milzīgajiem naftas ķīmijas kompleksiem, kas atrodami Persijas līča piekrastē, vārsti ir milzīga ķīmisko procesu cauruļvadu sistēmu sastāvdaļa.

Lielākajai daļai lietojumu ķīmiskajos procesos ir zemāks spiediens nekā daudzos rafinēšanas procesos un elektroenerģijas ražošanā. Populārākās ķīmisko rūpnīcu vārstu un cauruļvadu spiediena klases ir 150. un 300. klase. Ķīmiskās rūpnīcas ir arī bijis lielākais tirgus daļas pārņemšanas virzītājspēks, ko pēdējo 40 gadu laikā lodveida vārsti ir cīnījušies no lineārajiem vārstiem. Elastīgais lodveida vārsts ar nulles noplūdes slēdzi ir lieliski piemērots daudzām ķīmiskajām rūpnīcām. Arī lodveida vārsta kompaktais izmērs ir populāra iezīme.
Joprojām ir dažas ķīmiskās rūpnīcas un rūpnīcas, kurās priekšroka tiek dota lineārajiem vārstiem. Šādos gadījumos populārie API 603 izstrādātie vārsti ar plānākām sienām un vieglāku svaru parasti ir izvēles vārsts vai globuss. Dažu ķīmisko vielu kontrole tiek efektīvi nodrošināta arī ar diafragmas vai savilkšanas vārstiem.
Daudzu ķīmisko vielu un ķīmisko vielu ražošanas procesu korozīvā rakstura dēļ materiālu izvēle ir ļoti svarīga. Defacto materiāls ir 316/316L klases austenīta nerūsējošais tērauds. Šis materiāls labi darbojas, lai cīnītos pret koroziju, ko izraisa daudzi dažreiz nepatīkami šķidrumi.

Dažiem stingrākiem kodīgiem lietojumiem ir nepieciešama lielāka aizsardzība. Šādās situācijās bieži tiek izvēlētas citas augstas veiktspējas austenīta nerūsējošā tērauda kategorijas, piemēram, 317, 347 un 321. Citi sakausējumi, ko laiku pa laikam izmanto ķīmisko šķidrumu kontrolei, ir Monel, Alloy 20, Inconel un 17-4 PH.

SDG UN GĀZES ATdalīšana
Gan šķidrā dabasgāze (SDG), gan gāzu atdalīšanai nepieciešamie procesi ir atkarīgi no plašiem cauruļvadiem. Šiem lietojumiem ir nepieciešami vārsti, kas var darboties ļoti zemā kriogēnajā temperatūrā. Sašķidrinātās dabasgāzes nozare, kas Amerikas Savienotajās Valstīs strauji aug, nepārtraukti cenšas uzlabot un uzlabot gāzes sašķidrināšanas procesu. Šajā nolūkā cauruļvadi un vārsti ir kļuvuši daudz lielāki, un ir paaugstinātas spiediena prasības.

Šīs situācijas dēļ vārstu ražotājiem ir jāizstrādā konstrukcijas, kas atbilst stingrākiem parametriem. Ceturkšņa pagrieziena lodveida un droseļvārsti ir populāri sašķidrinātās dabasgāzes pakalpojumiem, un 316ss [nerūsējošais tērauds] ir vispopulārākais materiāls. ANSI Class 600 ir parastie spiediena griesti lielākajai daļai SDG lietojumu. Lai gan ceturkšņa apgriezienu izstrādājumi ir populārākie vārstu veidi, vārti, globusi un pretvārsti ir atrodami arī rūpnīcās.

Gāzes atdalīšanas pakalpojums ietver gāzes sadalīšanu atsevišķos pamatelementos. Piemēram, gaisa atdalīšanas metodes dod slāpekli, skābekli, hēliju un citas mikrogāzes. Procesa ļoti zemā temperatūra nozīmē, ka ir nepieciešami daudzi kriogēnie vārsti.

Gan sašķidrinātās dabasgāzes, gan gāzes atdalīšanas iekārtās ir zemas temperatūras vārsti, kuriem jāpaliek darbspējīgiem šajos kriogēnos apstākļos. Tas nozīmē, ka vārstu blīvēšanas sistēma ir jāpaaugstina prom no zemas temperatūras šķidruma, izmantojot gāzes vai kondensācijas kolonnu. Šī gāzes kolonna neļauj šķidrumam veidot ledus bumbiņu ap blīvēšanas zonu, kas neļautu vārsta kātam pagriezties vai pacelties.

TIRDZNIECĪBAS ĒKAS
Mūs ieskauj komerciālas ēkas, taču, ja vien mēs nepievēršam īpašu uzmanību to būvniecībai, mums nav ne mazākās nojausmas par daudzajām šķidruma artērijām, kas paslēptas to mūra, stikla un metāla sienās.

Kopsaucējs praktiski katrā ēkā ir ūdens. Visas šīs konstrukcijas satur dažādas cauruļvadu sistēmas, kas satur daudzas ūdeņraža/skābekļa savienojuma kombinācijas dzeramā šķidruma, notekūdeņu, karstā ūdens, pelēkā ūdens un ugunsdrošības veidā.

No ēkas izdzīvošanas viedokļa ugunsdzēsības sistēmas ir vissvarīgākās. Ugunsdrošība ēkās ir gandrīz vispārēji barota un piepildīta ar tīru ūdeni. Lai ugunsdzēsības ūdens sistēmas būtu efektīvas, tām jābūt uzticamām, ar pietiekamu spiedienu un ērti izvietotām visā konstrukcijā. Šīs sistēmas ir paredzētas, lai ugunsgrēka gadījumā automātiski ieslēgtos.
Daudzstāvu ēkās augšējos stāvos ir nepieciešams tāds pats ūdens spiediena pakalpojums kā apakšējos stāvos, tāpēc ir jāizmanto augstspiediena sūkņi un cauruļvadi, lai ūdens paceltos uz augšu. Cauruļvadu sistēmas parasti ir 300. vai 600. klases atkarībā no ēkas augstuma. Šajos lietojumos tiek izmantoti visu veidu vārsti; tomēr vārstu konstrukcijas ir jāapstiprina Underwriters Laboratories vai Factory Mutual ugunsdzēsības maģistrāles apkalpošanai.

Dzeramā ūdens sadalei tiek izmantotas tādas pašas klases un veidu vārsti, ko izmanto ugunsdzēsības vārstiem, lai gan apstiprināšanas process nav tik stingrs.
Komerciālās gaisa kondicionēšanas sistēmas, kas atrodamas lielās biznesa struktūrās, piemēram, biroju ēkās, viesnīcās un slimnīcās, parasti ir centralizētas. Viņiem ir liela dzesētāja iekārta vai katls, lai atdzesētu vai sildītu šķidrumu, ko izmanto aukstas vai augstas temperatūras pārnešanai. Šajās sistēmās bieži ir jāapstrādā aukstumnesēji, piemēram, R-134a, fluorogļūdeņradis, vai lielāko apkures sistēmu gadījumā ar tvaiku. Tauriņu un lodveida vārstu kompaktā izmēra dēļ šie veidi ir kļuvuši populāri HVAC dzesētāju sistēmās.

Tvaika pusē daži ceturtdaļas pagrieziena vārsti ir kļuvuši plaši izmantoti, tomēr daudzi santehnikas inženieri joprojām paļaujas uz lineārajiem vārstiem un globusa vārstiem, īpaši, ja cauruļvadiem ir nepieciešami sadurmetināšanas gali. Šajos mērenajos tvaika lietojumos tērauds ir ieņēmis čuguna vietu tērauda metināmības dēļ.

Dažas apkures sistēmas izmanto karstu ūdeni, nevis tvaiku kā pārneses šķidrumu. Šīs sistēmas labi apkalpo bronzas vai dzelzs vārsti. Ļoti populāri ir ceturkšņa pagrieziena elastīgi lodveida un droseļvārsti, lai gan joprojām tiek izmantoti daži lineāri modeļi.

SECINĀJUMS
Lai gan pierādījumi par šajā rakstā minētajiem vārstu lietojumiem var nebūt redzami ceļojuma laikā uz Starbucks vai vecmāmiņas māju, daži ļoti svarīgi vārsti vienmēr atrodas tuvumā. Automašīnas dzinējā ir pat vārsti, ko izmanto, lai nokļūtu tajās vietās, piemēram, karburatorā, kas kontrolē degvielas plūsmu dzinējā un dzinējā, kas kontrolē benzīna plūsmu virzuļos un atkal ārā. Un, ja šie vārsti nav pietiekami tuvu mūsu ikdienas dzīvei, ņemiet vērā realitāti, ka mūsu sirdis regulāri pukst caur četrām svarīgām plūsmas kontroles ierīcēm.

Šis ir tikai vēl viens piemērs realitātei: vārsti patiešām ir visur. VM
Šī raksta II daļa aptver papildu nozares, kurās izmanto vārstus. Apmeklējiet vietni www.valvemagazine.com, lai lasītu par celulozes un papīra, jūras pielietojumu, aizsprostiem un hidroelektrostaciju, saules, dzelzs un tērauda, ​​kosmosa, ģeotermālās un amatniecības alus un destilācijas informāciju.

GREG JOHNSON ir United Valve (www.unitedvalve.com) prezidents Hjūstonā. Viņš ir žurnāla VALVE žurnāla redaktors, bijušais Vārstu remonta padomes priekšsēdētājs un pašreizējais VRC valdes loceklis. Viņš darbojas arī VMA Izglītības un apmācības komitejā, ir VMA Komunikāciju komitejas priekšsēdētāja vietnieks un agrākais Ražotāju standartizācijas biedrības prezidents.