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INTRODURRE L'APPLICAZIONE DELLE VALVOLE DI ARRESTO DI ARRESTO

Aug 08, 2017

Le valvole di ritegno di arresto sono vitali per diversi settori industriali per proteggere caldaie e altre apparecchiature.

16 spr B2B fig1 Figura 1. Disco del globo Queste valvole sono una versione modificata della valvola di arresto del globo standard, che ha lo stelo della valvola fissato in modo permanente al disco del globo. Nella configurazione di controllo dello stop, la testa dello stelo galleggia nel disco del globo (cioè, non è collegato) (Figura 1). Le valvole di ritegno di arresto hanno due scopi principali: 1) come valvola a globo, isolano o regolano il flusso e 2) modificate come una valvola di ritegno, impediscono il flusso inverso. In altre parole, sono generalmente utilizzati come valvole a globo per avviare o arrestare il flusso del fluido, ma agiscono anche da valvola di ritegno per chiudersi automaticamente in caso di perdita di pressione, evitando così il riflusso che potrebbe causare danni a apparecchiature come caldaie o pompe.

Per questo motivo avere una valvola di non ritorno è come avere due valvole in una. Il disco interno, che non è attaccato allo stelo, funziona come un controllo del sollevamento che consente di spostarsi liberamente verso l'alto e verso il basso quando lo stelo viene sollevato per regolare l'apertura e la chiusura. Questo controlla la portata, ma quando si verifica un riflusso, il disco scollegato funziona come un pistone e si chiude rapidamente, impedendo così il flusso inverso nella caldaia. Se necessario, lo stelo può essere abbassato manualmente per arrestare il flusso o chiuderlo completamente.

UTILIZZO FINALE DELLE VALVOLE DI RITEGNO STOP

Queste valvole vengono utilizzate principalmente nelle centrali elettriche, in applicazioni quali circolazione di caldaie, generazione di vapore e acqua di alimentazione della caldaia, raffreddamento della turbina, acqua di avviamento e sistemi di sicurezza. Sono anche utilizzati in altre applicazioni in cui i progettisti di tubazioni desiderano combinare le proprietà di un globo e una valvola di ritegno. Tali applicazioni potrebbero includere servizi ad alta temperatura, vapore a recupero di calore, servizio di sicurezza ad alta pressione, servizio geotermico, servizi di pubblica utilità, produzione e raffinazione del petrolio, sistemi di sicurezza, raffreddamento di spegnimento e lavorazione di idrocarburi.

Nelle applicazioni di caldaie, le valvole e le caldaie sono state collegate da oltre 150 anni. Le valvole utilizzate sono così importanti che il codice della caldaia e del recipiente a pressione della American Society of Mechanical Engineers (ASME) spiega come utilizzare le valvole. Le prime valvole su una linea di uscita della caldaia sono solitamente valvole di arresto, che qui sono note come valvole di non ritorno o valvole di arresto della caldaia. Sono vitali quando più di una caldaia è collegata all'intestazione del vapore principale e devono essere installate nella tubazione tra ciascuna caldaia e la testata. Devono inoltre essere posizionati in modo che la pressione nella caldaia sia sotto il disco.

Un'altra applicazione per la caldaia consiste nell'utilizzare il controllo di arresto come valvola di spurgo. La valvola di spurgo consente di rimuovere l'acqua in eccesso da una caldaia, che è richiesta occasionalmente. Le valvole di ritegno per arresto di soffiaggio sono ancora in uso su caldaie stazionarie.

DISEGNI

16 spr B2B Fig2 Figura 2. Schema a Y rettilineo installato su una linea orizzontale

Queste valvole sono disponibili in due modelli base, modello T e modello Y. Nel modello T, lo stelo è perpendicolare alla tubazione. Ciò consente al disco interno di muoversi verticalmente verso l'alto e verso il basso nella valvola. Il peso del disco aiuta a chiudersi rapidamente, fornendo una minima velocità all'indietro quando la valvola si chiude. Tuttavia, a causa del suo peso, richiede una maggiore velocità di flusso per ottenere la valvola completamente aperta e potrebbe anche aggiungere alla perdita di pressione della valvola.

16 spr B2B Fig3 Figura 3. Schema a Y rettilineo installato su una linea verticale per flusso ascendente

Il disegno più recente, che è simile al modello T, è il modello Y, dove lo stelo e il disco sono inclinati di 30 - 45 gradi. Questo disegno del modello è più comunemente usato sopra le caldaie e arriva in un percorso di flusso rettilineo o angolare. Il modello Y, con stelo e disco angolati, consente una velocità di flusso completamente aperta inferiore. Tuttavia, per un funzionamento senza problemi è necessaria una maggiore attenzione alla guida del disco.

Il design lineare crea un percorso di flusso più dritto, che riduce la turbolenza e crea meno attrito fluido. Ciò significa un minor potenziale di danno erosivo alla valvola, che si traduce in una minore perdita di pressione e migliori caratteristiche generali di flusso per il sistema di tubazioni. Questi tipi di valvole devono essere installati in orizzontale (Figura 2) o verticale (Figura 3) per il flusso verso l'alto.

Il design della valvola angolare viene utilizzato per flusso verso l'alto (Figura 4) o orizzontale verso il basso (Figura 5). Ma in entrambi i casi, il flusso viene ruotato di 90 gradi nella valvola per consentire alla valvola angolare di fungere sia da un dispositivo di controllo del flusso che da un elletro a 90 gradi.

16 spr B2B fig4 Figura 4. Schema Y ad angolo installato per flusso verso l'alto / orizzontale

Poiché le valvole hanno un disco flottante di forma cilindrica che è l'unica parte azionata a pressione, è importante che siano dimensionate per fornire un adeguato sollevamento completo del disco durante la vita di servizio della valvola. Se è troppo grande, il disco potrebbe fluttuare, aumentando il tasso di usura della valvola e limitandone la durata. Se la valvola è troppo piccola, fornirà una perdita di pressione e un'alta velocità molto più elevate, che potrebbero anche ridurre la durata. Se il disco è leggero e guidato correttamente, può fornire il massimo sollevamento alle velocità minime per un'apertura rapida e una bassa perdita di pressione. Inoltre, il disco dovrebbe essere progettato per prevenire la rotazione, il che si traduce in usura ridotta e lunga durata.

16 spr B2B fig5 Figura 5. Schema Y ad angolo installato per flusso orizzontale verso il basso I design del cofano per i controlli di arresto sono sostanzialmente gli stessi delle valvole a globo. Vengono in una varietà di disegni per scopi diversi. Piccole valvole in bronzo, che hanno il gambo innalzante a vite, sono molto popolari. Tuttavia, in questo modello, i filetti dello stelo sono contenuti nell'involucro di pressione / fluido del coperchio della valvola ed esposti al fluido di processo. Ciò può causare danni se esposti a liquidi corrosivi. Questi tipi di valvole sono normalmente utilizzati per acqua o vapore a bassa pressione. Sulle valvole per il servizio corrosivo, il design del cappello ha i filetti dello stelo all'esterno dell'involucro di pressione / fluido, che aiuta a prevenire danni corrosivi alle filettature. Tale design è chiamato vite e giogo esterno (OS & Y) (Figura 6) ed è utilizzato nelle valvole a globo industriale più grandi.

I collegamenti di estremità per la maggior parte delle valvole sono flangiati secondo ASME B16.5 o saldatura di testa conforme a ASME B15.25. Altre connessioni possono essere fornite come specificato dal cliente.

16 spr B2B Fig6 Figura 6. Due configurazioni di vite e giogo esterni

CARATTERISTICHE

Nelle applicazioni di caldaie, le valvole sono progettate per svolgere diverse funzioni molto importanti tra cui:

  • Agiscono come valvole di non ritorno automatiche. Nel caso in cui una caldaia si guasti, la valvola può impedire il riflusso lordo del vapore dall'intestazione principale alla caldaia.

  • Isolare una caldaia quando si smette di sparare e quando la caldaia viene soffiata. La valvola si chiude automaticamente per impedire il riflusso del vapore alla caldaia.

  • Aiutano a riportare la caldaia in funzione dopo un arresto.

Anche se la caratteristica della valvola di ritegno non dovrebbe essere invocata per lo spegnimento primario, può limitare il riflusso dalla testata alla caldaia che è stata spenta e aperta o ha subito un blowout di contenimento della pressione.

NORME

Molti degli standard sulle valvole di ritegno degli arresti sono legati alle valvole a globo, e ci sono molti di questi tipi di standard. L'API ha pubblicato di recente uno standard sulle valvole a globo che discute valvole più grandi di NPS 2. L'API 623, che è stata pubblicata nel 2013, copre valvole di ritegno per arresto. Gli argomenti trattati includono:

  • La pressione deve essere equalizzata nel cofano sopra il disco sul lato a valle.

  • Il design dovrebbe avere un disco adatto o una guida inferiore per consentire al disco di muoversi liberamente durante il funzionamento della valvola di ritegno. Ciò impedirà qualsiasi guasto della funzione di prevenzione del ritorno del flusso della valvola.

  • I test devono essere conformi ai requisiti dell'API 598 per entrambe le valvole a sfera e di ritegno e soddisfare i criteri di accettazione di entrambi i tipi di test. Le valvole devono soddisfare sia i criteri di prova della valvola sul guscio che i requisiti di perdita del sedile

  • Il design della valvola deve essere adatto per l'installazione con lo stelo nell'orientamento verticale o dove lo stelo si trova entro 45 gradi di orientamento verticale.

Altri standard di settore applicabili sono:

  • SME B16.5-Flange per tubi e raccordi flangiati da 1/2 "NPS 24 pollici / pollici

  • ASME B16.34-Valvole-flangiate, filettate e terminali di saldatura

  • API 598-Ispezione e test delle valvole

  • API 602-Steel gate, globe e valvole di ritegno per dimensioni dn 100 (NPS 4) e più piccole per l'industria del petrolio e del gas naturale

  • Valvole a globo API 623 in acciaio con estremità flangiate e testa a testa, cuffie imbullonate

  • Valvole di arresto e di ritegno a globo e globo BSI 1873-Steel (estremità flangiate e testa a testa) per l'industria petrolifera, petrolchimica e alleata

  • Valvole a globo in acciaio imbullonato con calotta ISO 12149 per applicazioni generiche

  • MSS SP-80-Porta in bronzo, globo, angolo e valvole di ritegno

  • MSS SP-85-Globo in ghisa grigia con valvole ad angolo, estremità flangiate e filettate

  • MSS SP-118-Globo compatto in acciaio e valvole di ritegno (servizio di raffinazione chimica e petrolifera)

MATERIALI

Come con le valvole a globo, i componenti del trim nelle valvole di ritegno degli arresti di solito sopportano il peso del flusso del fluido durante l'operazione di chiusura. Gli standard del settore consentono agli utenti finali di specificare i materiali di finitura richiesti per applicazioni specifiche. In questi standard, gli elementi di rifinitura includono la superficie del sedile del corpo e del disco e lo stelo. Ulteriori elementi possono essere specificati dall'utente finale o possono essere il materiale standard del produttore.

La scelta dei materiali di rivestimento corretti è fondamentale per il massimo funzionamento e la longevità di qualsiasi valvola, in particolare valvole di ritegno di arresto, che sono simili alle valvole a globo, e presentano un elevato attrito di fluido e un percorso di flusso complesso. Quando il disco si avvicina alla superficie del sedile del corpo, la velocità e la turbolenza aumentano, creando un potenziale per la cavitazione e l'erosione, che potrebbero provocare una perdita della valvola e un'usura eccessiva, riducendo così la durata. Questi tipi di difetti possono apparire come una fetta sottile sul sedile del corpo, sul disco o su entrambi. Questo percorso iniziale di piccole perdite può allargarsi e diventare una perdita importante.

Su alcune valvole in bronzo, il rivestimento è lo stesso materiale della valvola o una lega di bronzo simile con una maggiore resistenza. Sulle valvole in ferro, il materiale ordinario è bronzo. La designazione industriale per questo rivestimento su valvole in ferro è "IBBM", che è definito come "corpo in ferro, montato in bronzo". Le valvole in acciaio sono offerte in una varietà di materiali di rivestimento, secondo le necessità del servizio. Tuttavia, di solito hanno uno o più componenti del trim in acciaio inossidabile martensitico al 13%. Vengono utilizzati anche rivestimenti rigidi come Stellite, nonché acciai inossidabili serie 300 e leghe di rame-nichel. Lo spegnimento positivo e la lunga durata del sedile sono assicurati da un sedile integrale rigido. Un popolare rivestimento in valvole d'acciaio è l'API n. 8, 13% Cr./hardface.

CONCLUSIONE

Le valvole di ritegno di arresto forniscono una soluzione comparativamente economica ed efficiente in cui isolamento, regolazione e prevenzione del riflusso sono caratteristiche di prestazioni richieste per un sistema di tubazioni.