Выбор правильных клапанов для промышленных жидкостных систем: практическое руководство

Как выбрать правильные клапаны для вашей промышленной жидкостной системы

Джо Буш, старший менеджер по продукту, Swagelok

Выбор клапана — важная часть правильных практик проектирования и обслуживания для промышленных, трубопроводных и приборостроительных систем. Без правильного клапана для конкретного приложения операторы могут столкнуться с некорректной или плохой производительностью жидкостной системы, увеличенным простоями и избегаемыми рисками безопасности.

Клапаны обычно выбираются во время начального проектирования жидкостной системы. На протяжении жизни системы техники ТО обычно заменят клапан, и большинство других компонентов, на тот же тип, уже находящийся в системе, согласно спецификации. Это делает еще более важным выбор правильного клапана с самого начала и может помочь операторам избежать необходимости преждевременной замены клапана позже.

Как сделать правильный выбор?

Для правильного выбора клапана проектировщики и техники могут следовать методу STAMPED, который учитывает Size (размер), Temperature (температура), Application (приложение), Media (среда), Pressure (давление), Ends или фитинги (концевые соединения), и Delivery (поставка). Тщательное рассмотрение каждого из этих операционных условий может направить профессионалов промышленных жидкостных и аналитических пробоотборных систем к правильному выбору клапана.

Вот как применить STAMPED к вашему проектированию жидкостной системы:

S: Size (Размер)

Размер вашего клапана диктует его пропускную способность и должен соответствовать желаемому (или требуемому) расходу вашей системы. Производители предоставят коэффициент потока (C_v), который указывает соотношение между падением давления через клапан и соответствующим расходом.

Коэффициент потока, или C_v, — это количество воды в американских галлонах в минуту, которое протечет через клапан с падением давления 1 psi через клапан и при температуре 60°F (≈15,6°C). С сжимаемыми жидкостями, как газы, расчет и использование параметра C_v для прогнозирования потока более сложны, но все еще предоставляют эффективное средство для размерования клапанов для данного приложения.

Факторы дизайна клапана, влияющие на C_v, включают размер и геометрию проточного пути; размер отверстия клапана влияет на поток жидкости через него. Чем больше отверстие, тем больше потенциальная пропускная способность. Отверстия в разных типах клапанов могут значительно варьироваться; например, шаровой клапан (ball valve) предложит минимальное сопротивление потоку, но игольчатый клапан (needle valve) может ограничивать или замедлять поток. Это должно быть учтено в вашем процессе выбора.

В сомнении, консультируйтесь с производителем — хороший поможет в размеровании нужного вам клапана. Для этой цели Swagelok предлагает удобный калькулятор C_v, который можно использовать как отправную точку в выборе правильного клапана для вашего приложения.

T: Temperature (Температура)

Имейте в виду температуры, где ваш клапан будет в эксплуатации. Это включает как температуру системной среды, которой ваш клапан помогает контролировать, так и окружающую операционную температуру окружения. Спросите себя: «Будут ли эти температуры постоянными, или будут часто меняться?» Эти условия могут влиять на ваш выбор клапана или на то, как часто вам нужно будет выполнять превентивное обслуживание.

Рассмотрите температурные флуктуации, которые могут заставлять уплотняющие материалы расширяться и сжиматься. Также металлические компоненты могут терять прочность при более высоких температурах, снижая давленные рейтинги. Важно проверить с вашим производителем, чтобы подтвердить, что клапан был полностью протестирован на экстремумах.

A: Application (Приложение)

Рассмотрите, что ваш клапан должен делать в вашей системе. Вам нужно запускать или останавливать поток? Регулировать уровень потока? Контролировать направление потока? Защищать систему от перегрузки по давлению?

Ваши ответы на эти вопросы направят тип клапана, который вы выберете для вашего дизайна. Снова рассмотрите простой двухпозиционный шаровой клапан (two-way ball valve) как пример. Хотя некоторые шаровые клапаны от других производителей могут предлагать дросселирующую функцию, большинство шаровых клапанов не должны использоваться ни для дросселирования, ни для регулирования потока и предназначены для использования в полностью открытом или полностью закрытом положении. Если ваша цель — дросселировать или регулировать поток, лучшей опцией может быть игольчатый или метрирующий клапан. Вы можете узнать больше о функциях и типах клапанов в этой статье.

M: Media (Среда)

Процессная жидкость внутри вашей системы также должна быть тщательно рассмотрена, когда вы ищете выбрать правильный клапан с правильным материальным составом. Убедитесь, что ваша системная среда совместима с материалами, составляющими корпуса клапанов, седла, кончики штока и другие более мягкие материалы. Несовместимость может привести к проблемам коррозии, обеслыслению или коррозионному растрескиванию под напряжением — все это может нести риски безопасности, а также дорогостоящие производственные проблемы.

Как с температурой, вы также должны учитывать, где клапан будет поставлен в эксплуатацию. Будет ли он работать в климат-контролируемой среде, такой как внутри завода или обогреваемый приборостроительный обгон? Будет ли он на улице, подвержен элементам вроде прямого солнечного света, дождя, снега, инея, льда и температурных флуктуаций? Морская среда с значительным воздействием хлоридов? Клапаны и их компоненты приходят в разнообразии материалов. Выбирайте те, что лучше подходят для этих факторов, чтобы максимизировать долговечность и функциональность клапанов.

P: Pressure (Давление)

Давление — еще одно важное соображение в вашем выборе клапана. Отметьте два разных контекста, в которых термин используется:

• Рабочее давление (Working pressure): Нормальное операционное давление в вашей системе.
• Расчетное давление (Design pressure): Максимальный предел давления, предоставленный производителем клапана; никогда не превышайте расчетное давление любого компонента жидкостной системы, если только не делаете это под контролируемыми тестовыми условиями.

Давленное ограничение жидкостной системы основано на ее компоненте с самым низким рейтингом — помните это при выборе вашего клапана. Давление и температура процессной жидкости имеют значительное влияние на производительность компонентов. Клапан, который вы выбираете, должен удерживать давление и работать когда нужно и под широким спектром температур и давлений. Дизайн, выбор материалов и валидация — все критические аспекты производительности клапана. Также помните, что давление и температура значительно влияют друг на друга. Обычно, по мере увеличения температуры процессной жидкости, рабочий давленный рейтинг будет уменьшаться.

E: End Connections (Концевые соединения)

Клапаны приходят с разнообразием разных концевых соединений. Это могут быть интегральные трубные фитинги, трубные резьбы, фланцы, сваренные концы и т.д. Хотя не традиционно ассоциируемые с конструкцией клапана, выбор концевого соединения критичен для общей сборки клапана и его способности поддерживать герметичную систему. Убедитесь, что ваши концевые соединения подходят для вашего системного давления и температуры и размерены правильно — правильное концевое соединение может упростить установку и избежать дополнительных точек утечки.

D: Delivery (Поставка)

Как только вы рассмотрели каждый из этих факторов и выбрали клапан, наиболее подходящий для вашего приложения, спросите себя: «Когда мне нужны мои клапаны? Сколько мне нужно?»

Своевременная поставка и надежное снабжение так же важны для поддержания вашей жидкостной системы операционной и эффективной, как любой другой фактор. Как финальный шаг метода STAMPED, проверьте ваших поставщиков. Могут ли они получить вам детали, когда вам нужно? Доступны ли они? Будет ли они работать с вами для понимания ваших системных нужд?

Выбор клапана неотъемлем для проектирования безопасных, эффективных жидкостных систем. Интересуетесь узнать более глубокую информацию о выборе клапана и проектировании жидкостных систем? Рассмотрите посещение одного из наших тренинговых курсов для улучшения ваших рабочих знаний дизайна. Узнайте больше о наших предстоящих виртуальных курсах сегодня:

Джо Буш — старший менеджер по продукту для Swagelok, и отвечает за установление долгосрочного видения и стратегии для линейки общпромышленных клапанов. В его 26 годах в Swagelok у него широкий спектр опыта включая техническое лидерство сервиса для группы высокой чистоты, старший аналитик ценообразования и менеджер по рынку Нефть и Газ.