De ce să folosiți o supapă cu poartă în loc de o supapă cu bilă? Trei-analize tehnice aprofundate

Supapele cu bilă sunt adoptate pe scară largă pentru funcționarea rapidă-oprită și structura compactă în selectarea supapelor. Cu toate acestea, profesioniștii care caută „de ce să folosiți o supapă cu gura în loc de o supapă cu bilă” se confruntă de obicei cu probleme practice, cum ar fi scurgerile de abur la temperatură înaltă-, blocarea bilei cauzată de mediul de nămol sau creșterea consumului de energie al pompei din cauza scăderii excesive a presiunii în conductă. asupra răspunsului din trei perspective tehnice de bază.

1. Caracteristicile traseului de curgere dreaptă: Reducerea pierderii permanente de presiune

▶️ Chiar și atunci când este complet deschis, peretele interior al orificiului cu bilă dintr-o supapă cu bilă creează modificări bruște ușoare ale liniei de curgere. Luând ca exemplu o supapă cu bilă cu orificiu complet de 2-inchi, coeficientul său de rezistență la curgere (legat deCvValoare) variază de la 35 la 50. Pentru supapele cu bară, în special pentru robinetele cu bară, poarta este complet ridicată în partea de sus a cavității corpului supapei atunci când este complet deschis, formând o cale de curgere aproape dreaptă și netedă, cu un coeficient de rezistență la curgere de la 10 la 20.

▶️ Date de inginerie: Pentru o conductă de abur DN150 cu o lungime totală de 1.000 de metri, o supapă cu gură poate reduce pierderea prin frecare a conductei cu încă 8% până la 12% în comparație cu o supapă cu bilă. Acest lucru se traduce prin zeci de mii de kilowați-ore economisiți anual pentru pompe și compresoare. Prin urmare, supapele cu gură sunt opțiunea preferată pentru a reduce costul total de proprietate (TCO) în conducte de gaze naturale de-înaltă presiune-pe distanțe lungi și-conducte de abur cu temperatură înaltă.

2. Rezistența la medii dure: adaptare la nămol și particule

▶️ Performanța de etanșare a supapelor cu bilă se bazează pe potrivirea precisă între scaunele din PTFE (politetrafluoretilenă) sau metalice și bilă. Când fluidul conține particule dure, cum ar fi șlam mineral și cenușă zburătoare, particulele se vor încorpora în locuri moi sau vor zgâria suprafața lustruită a bilei în timpul funcționării supapei, scurtând durata de viață a garniturii la doar 3 până la 6 luni.

▶️ Supapele cu gură prezintă suprafețe de etanșare plane paralele sau în formă de-pană, care pot fi suprapuse cu aliaj Stellit (duritate: HRC 38-45). În timpul deschiderii și închiderii, are loc o acțiune de răzuire între poartă și scaune, eliminând particulele aderente de pe suprafețele de etanșare. Conform testelor comparative publicate înJournal of Fluid Control, 2022, în condiții de lucru cu șlam care conține 15% nisip siliciu, robinetul cu gură rezistă la 6.200 de cicluri de funcționare înainte de prima scurgere, în timp ce robinetul cu bilă durează doar 800 de cicluri. Din acest motiv, supapele cu gură sunt prioritare în industria de tratare a apelor uzate, metalurgie și industria chimică a cărbunelui.

3. Stabilitate structurală la temperaturi ridicate și presiune ridicată

▶️ Supapele cu sferă moale-convenționale cu scaune din PTFE au o rezistență maximă la temperatură de numai 200 de grade. Chiar și pentru supapele cu bilă cu scaune din metal-{-metal, structura de etanșare a liniei-de contact dintre bilă și scaune este predispusă la blocare și scurgeri externe din cauza diferențelor de coeficienți de dilatare termică atunci când temperatura se schimbă brusc.

▶️ Supapele cu gură adoptă o structură de autostrângere cu pană. Când temperatura crește, corpul supapei și poarta se extind sincron, ceea ce la rândul său crește presiunea specifică de etanșare. În conformitate cu ASME B16.34, supapele turnate pot funcționa stabil la temperaturi de la -29 grade până la 550 grade și clasa de presiune până la clasa 1500.

▶️ Caz de teren: o fabrică chimică a folosit inițial supape cu bilă cu scaune din metal-cu-metal pe conducte de abur supraîncălzite (450 de grade , 4,0 MPa), iar scaunul a avut loc la fiecare 4 luni. După trecerea la supape de gunoi conforme cu API 600, conductele au funcționat continuu timp de 28 de luni, fără defecțiuni.

📌Concluzie: Tabel de referință pentru selecția supapelor

📝Rezumat

Pentru sistemele de conducte care necesită o pierdere susținută de presiune scăzută, rezistență puternică la particule și performanță fiabilă la temperaturi și presiune ultra-înalte,robinete cu gurăservesc ca o alegere inginerească mai de încredere decât supapele cu bilă. Se recomandă să se facă selecția finală pe baza proprietăților mediului, a temperaturii și a presiunii nominale (în conformitate cu standardele ASME/API) și a ciclurilor de întreținere.