Missä venttiilejä käytetään: Kaikkialla!

Venttiilejä löytyy nykyään lähes mistä tahansa: kodeistamme, katujen alta, liikerakennuksista ja tuhansista paikoista voima- ja vesilaitoksissa, paperitehtaissa, jalostamoissa, kemiantehtaissa ja muissa teollisuus- ja infrastruktuurilaitoksissa.

Venttiiliteollisuus on todella laaja-alainen, ja sen segmentit vaihtelevat vedenjakelusta ydinvoimaan sekä öljy- ja kaasuteollisuuden ylä- ja alavirtaan. Jokainen näistä loppukäyttäjäteollisuudenaloista käyttää joitakin perustyyppisiä venttiilejä, mutta niiden rakenne ja materiaalit ovat usein hyvin erilaisia. Tässä on esimerkki:

Vesilaitokset

Vesijakelussa paineet ovat lähes aina suhteellisen alhaiset ja lämpötilat ympäristön lämpötilat. Nämä kaksi sovelluskohtaista seikkaa mahdollistavat useita venttiilisuunnitteluelementtejä, joita ei löydy haastavammista laitteista, kuten korkean lämpötilan höyryventtiileistä. Vesijärjestelmän ympäristön lämpötila mahdollistaa elastomeerien ja kumitiivisteiden käytön, jotka eivät sovellu muualle. Nämä pehmeät materiaalit mahdollistavat vesiventtiilien varustamisen tiputusten tiivistämiseksi.

Toinen vesihuoltoventtiileissä huomioon otettava seikka on valmistusmateriaalien valinta. Valettua ja pallografiittivalurautaa käytetään laajasti vesijärjestelmissä, erityisesti suurikokoisissa putkissa. Hyvin pieniä putkia voidaan käsitellä varsin hyvin pronssisista venttiilimateriaaleista valmistetuilla materiaaleilla.

Useimpien vesilaitosventtiilien käsittelemät paineet ovat yleensä selvästi alle 200 psi:n. Tämä tarkoittaa, että paksuseinäisiä korkeamman paineen rakenteita ei tarvita. On kuitenkin tapauksia, joissa vesiventtiilit on rakennettu kestämään korkeampia paineita, jopa noin 300 psi:iin asti. Näitä sovelluksia ovat yleensä pitkiä vesijohtoja lähellä painelähdettä. Joskus korkeamman paineen vesiventtiilejä löytyy myös korkean padon korkeimmista painekohdista.

American Water Works Association (AWWA) on julkaissut spesifikaatiot, jotka kattavat monia erityyppisiä venttiilejä ja toimilaitteita, joita käytetään vesilaitossovelluksissa.

JÄTEVESI

Laitoksiin tai rakenteisiin menevän makean juomaveden kääntöpuoli on jätevesi- tai viemärivirtaus. Nämä putket keräävät kaikki jätevedet ja kiinteät aineet ja ohjaavat ne jätevedenpuhdistamoon. Näissä käsittelylaitoksissa on paljon matalapaineputkistoja ja venttiilejä "likaisen työnsä" suorittamiseksi. Jätevesiventtiileille asetetut vaatimukset ovat monissa tapauksissa paljon lievemmät kuin puhtaan veden käsittelylle asetetut vaatimukset. Rautaportti- ja takaiskuventtiilit ovat suosituimpia vaihtoehtoja tämän tyyppiseen palveluun. Tämän palvelun vakioventtiilit on rakennettu AWWA-spesifikaatioiden mukaisesti.

ENERGIATEOLLISUUS

Suurin osa Yhdysvalloissa tuotetusta sähköstä tuotetaan fossiilisia polttoaineita ja suurnopeuksisia turbiineja käyttävissä höyrylaitoksissa. Nykyaikaisen voimalaitoksen kannen avaaminen antaisi kuvan korkeapaineisista ja korkean lämpötilan putkistojärjestelmistä. Nämä päälinjat ovat kriittisimpiä höyryvoiman tuotantoprosessissa.

Sulkuventtiilit ovat edelleen ensisijainen valinta voimalaitosten päälle/pois-sovelluksissa, vaikka saatavilla on myös erikoistarkoituksiin tarkoitettuja Y-kuvioisia sulkuventtiilejä. Korkean suorituskyvyn omaavat, kriittisiin tarkoituksiin tarkoitetut kuulaventtiilit ovat kasvattaneet suosiotaan joidenkin voimalaitossuunnittelijoiden keskuudessa ja tekevät jalansijaa tässä aiemmin lineaaristen venttiilien hallitsemassa maailmassa.

Metallurgia on kriittistä voimalaitossovellusten venttiileille, erityisesti niille, jotka toimivat superkriittisillä tai ultrasuperkriittisillä paine- ja lämpötila-alueilla. Nykypäivän voimalaitoksissa käytetään yleisesti F91-, F92- ja C12A-teräksiä sekä useita Inconel- ja ruostumattomasta teräksestä valmistettuja seoksia. Paineluokat ovat 1500, 2500 ja joissakin tapauksissa 4500. Huippuvoimalaitosten (jotka toimivat vain tarvittaessa) moduloiva luonne rasittaa myös venttiilejä ja putkistoja valtavasti, mikä vaatii kestäviä rakenteita äärimmäisten syklien, lämpötilan ja paineen yhdistelmien käsittelemiseksi.

Päähöyryventtiilien lisäksi voimalaitoksissa on apuputkistoja, joissa on lukemattomia luisti-, istukka-, takaisku-, läppä- ja kuulaventtiilejä.

Ydinvoimalaitokset toimivat samalla höyry/nopea turbiini -periaatteella. Ensisijainen ero on, että ydinvoimalaitoksessa höyry syntyy fissioprosessin lämmöstä. Ydinvoimalaitosten venttiilit ovat samanlaisia ​​kuin fossiilisia polttoaineita käyttävät serkkunsa, lukuun ottamatta niiden alkuperää ja ehdottoman luotettavuuden vaatimusta. Ydinvoimalaitosten venttiilit valmistetaan erittäin korkeiden standardien mukaisesti, ja hyväksyntä- ja tarkastusdokumentaatio täyttää satoja sivuja.

ÖLJYN JA KAASUN TUOTANTO

Öljy- ja kaasukaivot sekä tuotantolaitokset käyttävät paljon venttiilejä, mukaan lukien monia raskaita venttiilejä. Vaikka öljynpurkaukset satojen metrien korkeuteen ilmaan eivät ole enää todennäköisiä, kuva havainnollistaa maanalaisen öljyn ja kaasun mahdollista painetta. Siksi kaivon pitkän putkiston päälle asetetaan kaivon suutin tai joulukuusia. Nämä kokoonpanot, joissa on venttiilien ja erikoisliittimien yhdistelmä, on suunniteltu kestämään yli 10 000 psi:n paineen. Vaikka niitä esiintyy harvoin maalle kaivetuissa kaivoissa nykyään, erittäin korkeita paineita esiintyy usein syvissä avomerikaivoissa.

Kaivonpään laitteiden suunnittelua käsitellään API-spesifikaatioissa, kuten 6A, Spesifikaatio kaivonpää- ja joulukuusilaitteisiin. 6A:ssa käsitellyt venttiilit on suunniteltu erittäin korkeille paineille, mutta kohtuullisille lämpötiloille. Useimmissa joulukuusissa on sulkuventtiilit ja erityiset istukkaventtiilit, joita kutsutaan kuristimiksi. Kuristimia käytetään kaivosta tulevan virtauksen säätämiseen.

Öljy- tai kaasukentillä on itse porausreikien lisäksi monia apulaitteita. Öljyn tai kaasun esikäsittelyyn tarkoitetut prosessilaitteet vaativat useita venttiilejä. Nämä venttiilit ovat yleensä hiiliterästä, joka on luokiteltu alempaan luokkaan.

Raakaöljyvirrassa on toisinaan erittäin syövyttävää nestettä – rikkivetyä. Tämä materiaali, jota kutsutaan myös hapankaasuksi, voi olla tappavaa. Hapankaasun haasteiden voittamiseksi on noudatettava NACE International -spesifikaation MR0175 mukaisia ​​erikoismateriaaleja tai materiaalinkäsittelytekniikoita.

OFFSHORE-TEOLLISUUS

Offshore-öljynporauslauttojen ja tuotantolaitosten putkistojärjestelmät sisältävät useita erilaisia ​​venttiilejä, jotka on rakennettu erilaisten virtauksensäätöhaasteiden käsittelemiseksi. Näissä laitoksissa on myös erilaisia ​​säätöjärjestelmäsilmukoita ja paineenalennuslaitteita.

Öljyntuotantolaitoksissa valtimon sydän on varsinainen öljyn tai kaasun talteenottoputkisto. Vaikka se ei aina sijaitse itse öljynporauslautalla, monet tuotantojärjestelmät käyttävät joulukuusia ja putkistojärjestelmiä, jotka toimivat jopa 3 000 metrin tai sitä korkeammissa syvyyksissä. Nämä tuotantolaitteet on rakennettu monien tiukkojen American Petroleum Instituten (API) standardien mukaisesti, ja niihin viitataan useissa API:n suositelluissa käytännöissä (RP).

Useimmilla suurilla öljynporauslautoilla porausreiästä tulevaan raakanesteeseen sovelletaan lisäprosesseja. Näihin kuuluvat veden erottaminen hiilivedyistä sekä kaasun ja maakaasun nesteiden erottaminen nestevirrasta. Nämä joulukuusen jälkeiset putkistojärjestelmät rakennetaan yleensä American Society of Mechanical Engineers B31.3 -putkistomääräysten mukaisesti, ja venttiilit suunnitellaan API-venttiilispesifikaatioiden, kuten API 594, API 600, API 602, API 608 ja API 609, mukaisesti.

Joissakin näistä järjestelmistä voi olla myös API 6D -luisti-, kuula- ja takaiskuventtiilejä. Koska kaikki porauslautan tai porausaluksen putkistot ovat laitoksen sisäisiä, API 6D -venttiilien käyttöä putkistoissa koskevat tiukat vaatimukset eivät koske niitä. Vaikka näissä putkistojärjestelmissä käytetään useita venttiilityyppejä, valittu venttiilityyppi on kuulaventtiili.

PUTKISTOT

Vaikka useimmat putkilinjat ovat piilossa, niiden läsnäolo on yleensä ilmeinen. Pienet kyltit, joissa lukee "öljyputki", ovat yksi selvä osoitus maanalaisten siirtoputkien olemassaolosta. Nämä putkilinjat on varustettu monilla tärkeillä venttiileillä koko pituudeltaan. Putkien hätäsulkuventtiilejä löytyy standardien, määräysten ja lakien määrittelemin välein. Nämä venttiilit palvelevat elintärkeää tehtävää eristää putkilinjan osa vuodon sattuessa tai huoltotoimenpiteiden yhteydessä.

Putkilinjan reitillä on myös hajallaan paikkoja, joissa putkilinja nousee maan pinnalle ja joihin putkilinjaan on pääsy. Näillä asemilla sijaitsee tarkastuslaitteiden laukaisulaitteisto, joka koostuu putkistoon asennetuista laitteista, joilla joko tarkastetaan tai puhdistetaan putkilinja. Näissä tarkastuslaitteiden laukaisuasemissa on yleensä useita venttiilejä, joko luisti- tai palloventtiilejä. Kaikkien putkistojärjestelmän venttiilien on oltava täysaukkoisia, jotta tarkastuslaitteet pääsevät kulkemaan.

Putkistot tarvitsevat energiaa myös putkiston kitkan torjumiseksi ja linjan paineen ja virtauksen ylläpitämiseksi. Käytetään kompressori- tai pumppausasemia, jotka näyttävät pieniltä versioilta prosessilaitoksesta ilman korkeita krakkaustorneja. Näissä asemissa on kymmeniä luisti-, kuula- ja takaiskuventtiilejä putkistossa.

Putkistot itsessään on suunniteltu erilaisten standardien ja määräysten mukaisesti, kun taas putkistoventtiilit noudattavat API 6D -putkistoventtiilejä.

On myös pienempiä putkistoja, jotka syöttävät vettä koteihin ja liikerakennuksiin. Nämä linjat toimittavat vettä ja kaasua, ja niitä suojaavat sulkuventtiilit.

Suuret kunnat, erityisesti Yhdysvaltojen pohjoisosassa, tarjoavat höyryä kaupallisten asiakkaiden lämmitystarpeisiin. Nämä höyrynsyöttölinjat on varustettu erilaisilla venttiileillä höyrynsyötön ohjaamiseksi ja säätämiseksi. Vaikka neste on höyryä, paineet ja lämpötilat ovat alhaisemmat kuin voimalaitosten höyryntuotannossa. Tässä palvelussa käytetään useita erityyppisiä venttiilejä, vaikka arvostettu tulppaventtiili on edelleen suosittu valinta.

JALOSTAMO JA PETROKEMIAN TEOLLISUUS

Jalostamoissa käytetään teollisuudessa enemmän venttiilejä kuin missään muussa venttiilisegmentissä. Jalostamoissa esiintyy sekä syövyttäviä nesteitä että joissakin tapauksissa korkeita lämpötiloja.

Nämä tekijät sanelevat, miten venttiilit rakennetaan API-venttiilien suunnitteluvaatimusten, kuten API 600 (läppäventtiilit), API 608 (palloventtiilit) ja API 594 (takaiskuventtiilit), mukaisesti. Koska monet näistä venttiileistä kohtaavat vaativia käyttöolosuhteita, tarvitaan usein ylimääräistä korroosiovaraa. Tämä vara ilmenee suurempina seinämänpaksuuksina, jotka on määritelty API-suunnitteluasiakirjoissa.

Lähes kaikkia tärkeimpiä venttiilityyppejä löytyy runsaasti tyypillisestä suuresta jalostamosta. Kaikkialla läsnä oleva luistiventtiili on edelleen kukkulan kuningas ja sillä on eniten käyttäjiä, mutta neljänneskierrosventtiilit valtaavat yhä suuremman osan markkinaosuudestaan. Neljänneskierrosventtiilit, jotka ovat tehneet menestystä tällä toimialalla (jota aikoinaan hallitsivat myös lineaariset tuotteet), sisältävät tehokkaita kolmoiseksoffset-läppäventtiilejä ja metallitiivisteisiä palloventtiilejä.

Tavallisia sulku-, pallo- ja takaiskuventtiilejä löytyy edelleen joukoittain, eivätkä ne katoa markkinoilta lähitulevaisuudessa niiden rakenteen ja valmistuksen taloudellisuuden vuoksi.

Jalostamoventtiilien paineluokat vaihtelevat luokasta 150 luokkaan 1500, ja luokka 300 on suosituin.

Jalostamoissa käytettävien venttiilien valmistuksessa käytetyt suosituimmat materiaalit ovat valkoiset hiiliteräkset, kuten WCB-teräs (valettu) ja A-105-teräs (taottu). Monet jalostusprosessien sovellukset ylittävät valkoisten hiiliterästen lämpötilan ylärajat, ja näihin sovelluksiin suositellaan korkeamman lämpötilan seoksia. Näistä suosituimpia ovat kromi-/molybdeeniteräkset, kuten 1-1/4 % Cr, 2-1/4 % Cr, 5 % Cr ja 9 % Cr. Myös ruostumattomia teräksiä ja runsasnikkelisiä seoksia käytetään joissakin erityisen vaativissa jalostusprosesseissa.