W sektorze kontroli płynów przemysłowychzawory motylkoweOdgrywają kluczową rolę w regulacji, kierowaniu i izolowaniu przepływu cieczy, gazów i szlamów w rurociągach. Zawór motylkowy kołnierzowy to jeden z rodzajów połączeń, wyposażony w integralne kołnierze na obu końcach korpusu zaworu, co umożliwia bezpieczne połączenie śrubowe z kołnierzami rurociągów.
Mechanizm obrotu o ćwierć obrotuzawór motylkowy kołnierzowyodróżnia go od zaworów liniowych, takich jak zawory zasuwowe lub kulowe, zapewniając korzyści w postaci szybkości i oszczędności miejsca.
W tym artykule szczegółowo opisano zawory motylkowe kołnierzowe, omawiając ich konstrukcję, rodzaje, materiały, zastosowania, zalety i wady, montaż, konserwację, porównania z innymi zaworami i przyszłe trendy.
1. Definicja i zasada działania
Zawór motylkowy kołnierzowy to zawór o ruchu obrotowym o kącie 90 stopni, charakteryzujący się tarczą regulującą przepływ cieczy poprzez obrót trzpienia. Korpus zaworu posiada kołnierze na obu końcach, umożliwiające bezpośrednie połączenie śrubowe z rurociągiem. Zawory motylkowe kołnierzowe posiadają kołnierze podniesione lub płaskie z otworami na śruby, co zapewnia trwalsze i stabilniejsze połączenie, odpowiednie do zastosowań nisko-, średnio- i wysokociśnieniowych, a także do małych, średnich i dużych średnic.
Zasada działania jest prosta i skuteczna. Zawór składa się z korpusu, tarczy zaworu, trzpienia zaworu, gniazda zaworu i siłownika. Po naciśnięciu dźwigni lub przekładni, lub po obróceniu trzpienia zaworu przez automatyczny siłownik, tarcza zaworu obraca się z położenia równoległego do toru przepływu (całkowicie otwarte) do położenia prostopadłego (całkowicie zamknięte). W położeniu otwartym tarcza zaworu jest wyrównana z osią rurociągu, minimalizując opory przepływu i straty ciśnienia. W położeniu zamkniętym tarcza zaworu uszczelnia się w gnieździe wewnątrz korpusu zaworu.
Mechanizm ten umożliwia szybką obsługę zaworu, zazwyczaj wymagającą jedynie obrotu o 90 stopni, co czyni go szybszym niż zawory wieloobrotowe. Zawory motylkowe z kołnierzem mogą obsługiwać przepływ dwukierunkowy i są zazwyczaj wyposażone w sprężyste lub metalowe gniazda, aby zapewnić szczelne zamknięcie. Ich konstrukcja sprawia, że są one szczególnie odpowiednie do systemów wymagających częstego przełączania lub w miejscach o ograniczonej przestrzeni.
2. Komponenty
Główne składniki obejmują:
- Korpus zaworuObudowa zewnętrzna, zazwyczaj dwukołnierzowa, zapewnia połączenia konstrukcyjne i mieści elementy wewnętrzne. Stal węglowa jest używana do zastosowań ogólnych, stal nierdzewna dla odporności na korozję, brąz niklowo-aluminiowy do środowisk morskich, a stal stopowa do warunków ekstremalnych.
- Tarcza zaworowa:Obrotowy element, dostępny w wersji opływowej lub płaskiej, kontroluje przepływ. Tarcza może być wyśrodkowana lub przesunięta w celu zwiększenia wydajności. Wykonana ze stali nierdzewnej, brązu aluminiowego lub pokryta nylonem dla zwiększenia odporności na zużycie.
- Łodyga:Wał łączący tarczę zaworu z siłownikiem przenosi siłę obrotową. Stal nierdzewna lub stopy o wysokiej wytrzymałości wytrzymują moment obrotowy.
Najczęściej stosuje się trzpienie przelotowe lub dwuczęściowe, wyposażone w uszczelki zapobiegające przeciekom.
- Siedziba:Powierzchnia uszczelniająca wykonana jest z materiału elastomerowego, takiego jak EPDM lub PTFE. EPDM (-20°F do 250°F), BUNA-N (0°F do 200°F), Viton (-10°F do 400°F) lub PTFE (-100°F do 450°F) stosuje się do uszczelnień miękkich; materiały metalowe, takie jak stal nierdzewna lub Inconel, stosuje się do uszczelnień twardych, odpornych na wysokie temperatury.
- Siłownik: Obsługiwane ręcznie (klamka, przekładnia) lub elektrycznie (pneumatycznie, elektrycznie).
- Uszczelki i uszczelki: Należy zapewnić szczelność połączeń między komponentami i na połączeniach kołnierzowych.
Komponenty te współpracują ze sobą, zapewniając niezawodną kontrolę przepływu.
3. Rodzaje zaworów motylkowych kołnierzowych
Zawory motylkowe kołnierzowe można podzielić na następujące kategorie ze względu na ustawienie dysku, metodę uruchamiania i typ korpusu.
3.1 Wyrównanie
- Koncentryczny (zero offset): Trzpień zaworu przechodzi przez środek tarczy i ma sprężyste gniazdo. Ten zawór nadaje się do zastosowań niskociśnieniowych w temperaturach do 250°C.°F.
- Podwójne przesunięcie: Trzpień zaworu jest przesunięty względem tarczy i niecentralny, co zmniejsza zużycie gniazda. Zawór ten nadaje się do zastosowań średniociśnieniowych i temperatur do 400°C.°F.
- Potrójne przesunięcie: Zwiększony kąt stożkowego gniazda zapewnia uszczelnienie typu metal-metal. Zawór ten nadaje się do zastosowań w warunkach wysokiego ciśnienia (do klasy 600) i wysokiej temperatury (do 1200°C).°F) zastosowań i spełnia wymagania dotyczące zerowych wycieków.
3.2 Metoda aktywacji
Rodzaje siłowników obejmują siłowniki ręczne, pneumatyczne, elektryczne i hydrauliczne, aby sprostać różnym wymaganiom operacyjnym.
4. Zastosowania przemysłowe
Zawory motylkowe kołnierzowe są szeroko stosowane w następujących sektorach:
- Uzdatnianie wody i ścieków: Stosowane do regulacji przepływu w zakładach uzdatniania wody i systemach rozdzielczych. - Przetwarzanie chemiczne: Do przetwarzania kwasów, zasad i rozpuszczalników wymagane są materiały odporne na korozję.
- Ropa naftowa i gaz: Rurociągi do ropy naftowej, gazu ziemnego i procesów rafinacji.
- Systemy HVAC: Kontrolują przepływ powietrza i wody w sieciach grzewczych i chłodniczych.
- Wytwarzanie energii: zarządzanie parą, wodą chłodzącą i paliwem.
- Żywność i napoje: Higieniczna konstrukcja umożliwiająca aseptyczne przetwarzanie płynów.
- Farmaceutyka: Precyzyjna kontrola w sterylnym środowisku.
- Przemysł morski i celulozowo-papierniczy: Stosowany do przetwarzania wody morskiej, celulozy i chemikaliów.
5. Zalety i wady zaworów motylkowych kołnierzowych
5.1 Zalety:
- Kompaktowy i lekki, co zmniejsza koszty instalacji i zapotrzebowanie na miejsce.
- Szybka obsługa za pomocą ćwierć obrotu i błyskawiczna reakcja.
- Niższy koszt przy większych średnicach.
- Niska strata ciśnienia w stanie otwartym, energooszczędność i wydajność.
- Nadaje się do przełączania płynów, zapewniając doskonałe właściwości uszczelniające.
- Łatwe w utrzymaniu i kompatybilne z systemami automatyki.
5.2 Wady:
- Tarcza zaworu blokuje drogę przepływu, gdy jest otwarta, co powoduje pewną utratę ciśnienia. - Ograniczona zdolność dławienia w zastosowaniach wysokociśnieniowych, potencjalnie powodująca kawitację.
- Miękkie gniazda zaworowe zużywają się szybciej w kontakcie z mediami ściernymi.
- Zbyt szybkie zamykanie może spowodować uderzenie wodne.
- Niektóre projekty wymagają większych momentów początkowych, co wiąże się z koniecznością zastosowania mocniejszych siłowników.
6. Jak zainstalować zawór motylkowy
Podczas montażu należy wyrównać kołnierz zaworu z kołnierzem rury, upewniając się, że otwory na śruby są ze sobą zgodne.
W celu uszczelnienia należy założyć uszczelkę.
Zabezpiecz za pomocą śrub i nakrętek, dokręcając je równomiernie, aby zapobiec odkształceniom.
Zawory dwukołnierzowe wymagają równoczesnego wyrównania obu stron; zawory z łbem stożkowym można przykręcać tylko jedną stronę na raz.
Przed wprowadzeniem ciśnienia należy sprawdzić swobodę ruchu dysku poprzez cykliczne otwieranie zaworu.
W przypadku montażu pionowego trzpień zaworu powinien być ustawiony poziomo, aby zapobiec gromadzeniu się osadów.
Zawsze należy przestrzegać wytycznych producenta i norm testowych, np. API 598.
7. Normy i przepisy
Zawory motylkowe kołnierzowemusi spełniać normy bezpieczeństwa i interoperacyjności:
- Konstrukcja: API 609, EN 593, ASME B16.34. - Testowanie: API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- Kołnierze: ASME B16.5, DIN, JIS.
- Certyfikaty: CE, SIL3, API 607(bezpieczeństwo pożarowe).
8. Porównanie z innymi zaworami
W porównaniu do zaworów zasuwowych, zawory motylkowe kołnierzowe działają szybciej i mają możliwość dławienia przepływu, ale stawiają nieco mniejszy opór przepływowi.
W porównaniu z zaworami kulowymi są one bardziej ekonomiczne przy większych średnicach, ale charakteryzują się większą stratą ciśnienia podczas otwierania.
Zawory kulowe zapewniają lepszą precyzję dławienia, ale są większe i droższe.
Ogólnie rzecz biorąc, zawory motylkowe sprawdzają się znakomicie w zastosowaniach, w których przestrzeń jest ograniczona, a koszty niskie.