VõrdlusKiilvärava ventiilidja laienevad väravaklapid tööstuslike ventiilide valimiseks

Tööstuslike ventiilide valikul aetakse sageli segamini kiil- ja laienevad siibrid. Mõlemad kuuluvad väravaventiilide üldkategooriasse, kuid erinevad põhimõtteliselt tihendusmehhanismi, kohaldatavate kasutustingimuste ja töökindluse poolest. Standardite API 600, API 6D ja ASME B16.34 põhjal võrreldakse selles artiklis kahte tüüpi kolmest mõõdust: struktuur, tihenduspõhimõte ja lekete klassifikatsioon, keskendudes sellele, et vastata kahele inseneride jaoks kõige enam muret tekitavale põhiküsimusele.

• Milline klapp takistab kõrge rõhu erinevuse või termilise tsükli tingimustes kinnijäämist ja leket?
• Millistele lekete klassifikatsiooni standarditele vastavad kaks klappi ja kuidas neid kontrollitakse?

 

Tihendusstruktuuri erinevus - Fikseeritud kiilunurk vs. mehaaniline paisumine

 

Kiilvärava ventiil: värav on ühe -kiilukujuline komponent (tavaliselt 5-kraadise kiilunurgaga). Tihendus saavutatakse kiilu ja kahe külgpesa vahele klapivarrest allapoole suunatud tõukejõu mõjul. Istme rõhk määratakse kiilunurga täpsuse ja klapivarre pöördemomendiga. Levinud konstruktsioonide hulka kuuluvad painduvad kiilud (võimelised kompenseerima väiksemaid deformatsioone) ja tahked kiilud.

 

Laienev tõmbeventiil: värav koosneb esmasest väravast ja teisest väravast, mida käivitab nukkmehhanism või klapivarre allosas asuv kaldliugur. Sulgemisel lähevad kaks väravat voolutee suhtes risti laiali, kuni istmetega puutub kokku metall{1}}--metalliga. See paralleelselt laienev väravaklapi konstruktsioon tugineb pigem mehaanilisele nihkele, et tekitada tihendusjõud, mitte kiilunurk.

 

Põhiandmed: NPS 6 (DN150) ventiilide puhul on kiilventiili ventiilivarre pöördemoment tavaliselt 340–680 N·m (API 600 lisa E järgi), samas kui paisuva paisuventiili sulgemismomenti saab vähendada 30%, kuna selle tihendusjõud tekib sõltumatult mehaanilise tõkestusmehhanismi abil.

 

Tihendusomaduste ja lekke klassifikatsioon - V klassist kuni nulli lekkeni

ANSI/FCI 70-2 puhul saavutavad pehme-klapid tavaliselt VI klassi (mulli{4}}tihe leke). Metallist istmega ventiilide jaoks:

 

Kiilvärava ventiil: Ideaalsetes tingimustes (ümbritsev temperatuur, osakeste {0}vaba kandja) võib see saavutada IV klassi (maksimaalne lekkekiirus: 38 ml/min DN150 puhul). Kuid pärast 200 soojustsüklit (nt 30 kraadist kuni 400 kraadini) võivad soojuspaisumistegurite erinevused kiilu ja pesade vahel põhjustada tihenduspindade pingete leevenemist, kusjuures mõõdetud lekkemäärad vähenevad III klassi tasemeni (Allikas: TÜV Nord 2021. aasta klapitsükli katsearuanne).

 

Laienev tõmbeventiil: Väravate sulgemisel radiaalselt laiendades, et kõrvaldada tühimikud, säilitab see klassi V (lekkekiirus DN150 puhul 1,8 ml/min või sellega võrdne) või isegi nulli lekke pärast 500 termotsüklit. Selle topeltploki ja õhutusvõime tõttu on see eelistatud API 6D laienev ventiil nafta- ja gaasijuhtmete jaoks.

 

Insenerijuhtum: Norras Põhjamere naftaväljal asuval platvormil tekkis iga 6 kuu tagant siseleke lämmastiku sissepritsetorustikes, mis olid algselt varustatud kiilventiilidega. Pärast asendamist laienevate siibriventiilidega (rõhuklass 1500, roostevabast terasest F51 dupleksmaterjal) registreeriti pidev töö 26 kuud ilma lekketa.

 

Kohaldatavad teenindustingimused ja tõrkerežiimid

Teenindustingimused	Kiilvärava ventiil	Laienev väravaklapp
Temperature fluctuation >150 kraadi	Wedge prone to seizure (thermal expansion difference >0,05 mm)	Mehaaniline paisumise kompensatsioon, krambid puuduvad
Tahkeid osakesi sisaldavad söötmed (nt FCC)	Istme rõhk väheneb pärast kiilu pinna kulumist	Värava paisumiskäik kompenseerib kulumist (kuni 3 mm)
High-frequency cycling (>500 tsüklit aastas)	Istmete tihenduspindade väsimusskoor	Lühem kokkupuuteaeg, vähem kulumist

 

Kokkuvõte ja valikusoovitused

 

Valige kiilventiil: madal-rõhk, ümbritsev-temperatuur, puhtad meediumirakendused (vesi, aur, õhk) ja kulutundlikud.

 

Valige laienev siibri ventiil: kõrge-rõhk (suurem kui klass 600 või sellega võrdne), kõrge-temperatuuri tsüklid, osakeste -koormatud meediateenused või maagaasi ja vesiniku ladustamise ja transpordi stsenaariumid, mis nõuavad nulllekkega siibrit.

 

Täiendavaks kontrollimiseks vaadake rõhu-temperatuuri reitingukõveraid MSS SP-135 (standard laienevate väravaventiilide jaoks) ja API 602 (standard väikeste sepistatud terasest väravaventiilide jaoks).