Specificând o supapă de reținere pentru serviciul de gaz, cumpărătorii și inginerii sunt de obicei prinși în aceleași trei locuri: stilul greșit al caroseriei, materialul greșit al scaunului sau un arc care nu s-a potrivit niciodată cu linia. Răspunsul scurt mai întâi - pentru liniile de gaz curate și uscate, un design balansoar sau cu două plăci este de obicei corect; pentru capete de sondă de înaltă presiune și refulare a compresorului unde închiderea rapidă contează, câștigă un tip de ridicare (piston); iar un design cu dart sau flapper își câștigă locul doar acolo unde alergarea este scurtă și spațiul este îngust.
Totul după aceea este detalii de inginerie. Dar aceste detalii sunt cele care decid dacă supapa durează zece ani sau eșuează la prima excursie de presiune.
Ce face de fapt o supapă de reținere a gazului - și de ce gazul este diferit
O supapă de reținere pentru gaz este o supapă automată: se deschide la presiunea diferențială creată de fluidul care curge prin conductă și se închide la presiune diferențială inversă, fără servomotor, fără alimentare cu aer și fără semnal extern.
Eșuează ușor tocmai pentru că este simplu. Gazul este compresibil, iar un mediu compresibil antrenează discul în vibrații pe măsură ce fluxul se apropie de punctul de închidere. Pe o linie de lichid, o supapă de reținere a balansului ușor supradimensionată poate fi doar zgomotoasă. Pe o conductă de gaz, aceeași supapă își poate uza știftul balamalei în câteva ore de funcționare. Acesta nu este un defect în design; este mediul care se comportă întotdeauna ca un fluid compresibil.
A doua diferență este evenimentul de închidere. O linie de lichid decelerează ușor discul. Gazul nu. Odată ce curgerea inversă se stabilește, discul aterizează pe scaun aproape instantaneu și pe o durată lungă care produce un vârf de presiune măsurabil în amonte. De aceea, presiunea de crăpare și deplasarea discului merită mult mai multă atenție la gaz decât la lichide.
Tipuri de supape de reținere pentru service gaz
Patru modele acoperă aproape fiecare aplicație de gaz, iar prima decizie de selecție este viteza de închidere, nu căderea presiunii. Decideți cât de repede trebuie să se așeze discul înainte de a compara orice altceva.
Supape de reținere balansate
Supape de reținere balansate are the most widely used pattern because they offer the best flow capacity and the lowest pressure drop — the disc swings on a hinge and stays fully open as long as flow remains forward.
Slăbiciunea lor este timpul de răspuns. Discul trebuie să măture un arc complet înainte de a se reașeza, așa că o supapă de balansare este o alegere proastă oriunde se poate dezvolta un flux invers rapid. Aceste supape sunt instalate în mod normal orizontal, cu săgeata de curgere aruncată pe corp aliniată la linie.
De asemenea, supapele basculante zbârnâie în poziția parțial deschisă, așa că nu supradimensionați niciodată una. Dacă conducta este DN80, dar debitul real este acoperit de un DN50, instalați DN50 cu reductoare în loc să forțați o supapă DN80 într-o sarcină pe care nu o poate menține deschisă.
Supapă de reținere tip balansoar în categoria Supape de reținere Pagina de produs pentru supapa de reținere de tip swing, relevantă atunci când se compară zgomotul discului pivotant, limitele de dimensionare și compromisurile privind căderea presiunii cu modelele cu două plăci. Vizualizare produs → Supape de reținere cu două plăci
Supape de reținere cu două plăci use two spring-loaded half-discs and travel roughly half as far as a swing disc. They close considerably faster, which is why they dominate compressor discharge and gas transmission skids. The trade-off is a slightly restricted flow path and therefore a modestly higher pressure drop than a full-bore swing valve of the same size.
Supape de reținere de ridicare și piston
Supapele de reținere de ridicare ridică discul de-a lungul unui ghidaj vertical. Se închid rapid, țin un scaun strâns chiar și la presiune ridicată și evită deformarea discului care afectează modelele de balansare.
Costul este o presiune de cracare mai mare, de obicei între 0,5 și 2 psi, în funcție de arcul montat. Pe o conductă de gaz de joasă presiune acea penalizare este vizibilă. La un cap de puț sau la descărcarea compresorului, unde închiderea rapidă și un scaun fiabil la presiune contează mult mai mult decât o fracțiune de psi, construcția de tip lift este răspunsul obișnuit. Mecanismul împărtășit de supapele de blocare, de șoc și de reținere în serviciul petrolier este tratat mai detaliat în această prezentare generală a tehnologiilor de bază ale supapelor din industria petrolieră, care merită citită dacă doriți detaliile structurale.
Modele cu dart și flapper
Supapele de reținere cu clapete și săgeți așează un disc plat sau conic direct pe un scaun. Sunt compacte, nu necesită aproape niciun plic de instalare și se închid rapid pe gaz.
De asemenea, produc cea mai mare cădere de presiune dintre cele patru modele, iar uzura se concentrează pe o singură față de etanșare, astfel încât scurgerile tind să apară treptat după cicluri grele. Ramurile instrument-aer și derapajele stației de compresor - curse scurte, spațiu îngust - sunt locuri sensibile pentru un clapete. O transmisie principală de 12 inchi nu este.
Dacă nu sunteți sigur ce model se potrivește, vă ajută să vă uitați la clasa de presiune și la intervalul de dimensiuni acoperite de familia de produse cu supapă de reținere înainte de a alege un stil de caroserie.
Dimensiunea și presiunea de crăpare: unde se fac cele mai multe alegeri proaste
O supapă de reținere este dimensionată în funcție de debit, niciodată prin copierea diametrului țevii - supradimensionarea este singurul motiv cel mai frecvent pentru care o supapă de reținere a gazului eșuează devreme.
Presiunea de crăpare este presiunea diferențială minimă necesară pentru a ridica discul de pe locul său. Modelele de balansare necesită cel mai puțin, aproximativ 0,5 psi. Ascensorul cu arc și modelele cu două plăci au nevoie de mai mult. Montați o supapă de reținere cu arc pe o conductă care nu poate furniza presiunea de crăpare, iar discul va sta parțial deschis, clăcnind, până când știftul balamalei, bucșa de ghidare sau fața scaunului cedează.
Căderea de presiune este cealaltă parte a aceluiași comerț. Mergând cu o mărime mai mare scade căderea de presiune, dar crește riscul de zgomot. Coborând cu o dimensiune în jos crește viteza, ceea ce ajută la menținerea discului deschis, dar împinge scăderea presiunii mai mare. Metoda fiabilă este de a calcula mai întâi debitul normal și minim, apoi verificați presiunea de fisurare în raport cu cazul debitului minim - nu cu cazul de proiectare.
Ridicați supapa de reținere în categoria valvei de reținere Pagina de produs pentru supapa de reținere a ridicării, utilă alături de îndrumări privind dimensionarea debitului, presiunea de fisurare, compromisurile privind căderea presiunii și selecția materialului pentru scaunul de gaz. Vizualizare produs → | Design | Presiune tipică de crăpare | Viteza de inchidere | Căderea relativă a presiunii | Unde se potrivește în serviciul de gaz |
|---|---|---|---|---|
| Leagăn | Aproximativ 0,5 psi | Încet | Scăzut | Linii de transmisie curate și uscate; instalare orizontală |
| Placă dublă | Aproximativ 0,5–1 psi | Rapid | Mediu | Descărcare compresor, patine de transport gaz |
| Ridicare / piston | Aproximativ 1-3 psi | Rapid | Mediu to high | Capete de sondă de înaltă presiune, linii cu oscilații ascuțite de presiune |
| Dart / flapper | Aproximativ 0,5–2 psi | Rapid | Înalt | Ramuri instrument-aer, derapaje compresoare, curse scurte |
Materiale și etanșare pentru gaz umed, acru și fierbinte
Selectarea materialului scaunului în serviciul de gaz se reduce la trei întrebări: ce este în gaz, cât de fierbinte funcționează și este prezentă hidrogen sulfurat. Dacă unul dintre aceste răspunsuri este nefavorabil, oțelul corpului și materialul de etanșare trebuie regândite.
Pe gaz natural uscat, un corp din oțel carbon cu o garnitură din inoxidabil 13Cr sau 316 este combinația standard. Adăugați apă liberă, dioxid de carbon sau H2S și imaginea se schimbă: serviciul acru necesită selecția materialului conform NACE MR0175 / ISO 15156, ceea ce înseamnă, în practică, inoxidabil 316L sau duplex și elastomeri evaluați pentru același mediu.
Garniturile elastomerice se comportă diferit în gaz decât în lichid. Gazul pătrunde mai ușor în cauciuc, iar decompresia rapidă poate lăsa gaz dizolvat prins în interiorul elastomerului, expansându-l și formându-l sau rupând - mecanism cunoscut sub numele de decompresie explozivă. De aceea, serviciul de gaz de înaltă presiune acceptă adesea o clasă de etanșare inferioară în schimbul unui design complet metalic.
Temperatura este de asemenea inevitabil. Nitrilul obișnuit se degradează considerabil peste 90 ° C, FKM se menține la aproximativ 200 ° C și, dincolo de asta, te uiți la PTFE sau etanșarea metal pe metal. Raportați atât temperatura maximă, cât și cea minimă de funcționare furnizorului dvs., mai degrabă decât starea normală - fragilizarea la pornire la rece cauzează la fel de multe defecțiuni în câmp ca și îmbătrânirea termică.
Instalare și întreținere: Eșecurile care se întâmplă de fapt
Orientarea la instalare este locul unde încep erorile de câmp. Supapele pivotante aparțin orizontale, astfel încât știftul balamalei se află pe o axă orizontală. Supapele de ridicare trebuie să fie verticale, astfel încât gravitația să poată readuce discul la locul său. Modelele flapper și dart sunt cele mai tolerante la orientare dintre cele patru, ceea ce este unul dintre puținele lor avantaje reale.
Eșecurile care apar de fapt în service se grupează în patru grupuri:
- Clapet disc — supapă supradimensionată sau presiune de fisurare prea mare pentru linie, lăsând discul vibrând parțial deschis.
- Deteriorări cauzate de unda de presiune - curgerea inversă într-o conductă de gaz trântește discul, iar vârful din amonte deformează scaunul sau corpul.
- Scurgerea scaunului - solide sau calamă de freză prinse pe suprafața scaunului sau un elastomer care s-a întărit odată cu vârsta.
- Uzura balamalei și ghidajului - cel mai adesea pe liniile de descărcare a compresorului unde pulsația este continuă.
Supapă de reținere cu clapete în categoria Supape de reținere Pagina de produs pentru supapa de reținere Flapper, potrivită pentru revizuire cu planificarea întreținerii în jurul intervalelor de inspecție, articolelor de uzură și pieselor de schimb potrivite pentru model. Vizualizare produs → Planificarea întreținerii poate rămâne simplă: tratați supapa de reținere ca pe un element de uzură, nu ca pe o racordare permanentă. Intervalele de inspecție urmează datoriei — descărcarea compresorului și service-ul la capul puțului sunt de obicei o verificare de șase luni, în timp ce o linie de transmisie curată poate dura în mod rezonabil unul până la doi ani. Păstrarea fețelor scaunelor, elastomerilor și arcurilor ca piese de schimb potrivite pentru model costă mai puțin decât înlocuirea supapelor complete.
Un ultim punct: purjați și spălați fiecare linie nouă înainte de punere în funcțiune. Zgura de sudură și rugina sunt cea mai frecventă cauză a scurgerii scaunului pe supapele de reținere a gazului, iar supapa în sine este rareori de vină.
Întrebări frecvente
Care este diferența dintre o supapă de reținere de ridicare și o supapă de reținere oscilantă pentru gaz?
O supapă de reținere de ridicare ridică discul de-a lungul unui ghidaj vertical, ceea ce oferă o cursă scurtă, o închidere rapidă și un loc sigur la presiune ridicată, cu prețul unei presiuni mai mari de fisurare și al căderii de presiune. O supapă de reținere pivotantă rotește discul pe o balama, ceea ce oferă o capacitate de curgere mai bună și o scădere de presiune mai mică, dar o închidere mai lentă și o tendință mai mare de zgomot atunci când este supradimensionat. Tipurile de lift domină descărcarea compresorului și sarcinile capului de puț; Tipurile de balansare se potrivesc liniilor lungi de transmisie.
Supapele de reținere a gazului trebuie instalate orizontal?
Nu. Supapele pivotante sunt cel mai bine instalate orizontal, astfel încât știftul balamalei să rămână pe o axă orizontală. Supapele de ridicare trebuie să fie verticale, astfel încât gravitația să poată reașeza discul. Modelele cu plăci duble și clapete tolerează majoritatea orientărilor, dar săgeata de curgere trebuie să se potrivească întotdeauna cu direcția reală a fluxului de gaz.
La ce presiune de crăpare ar trebui să mă aștept de la o supapă de reținere cu arc?
Aproximativ 0,5 până la 2 psi pe modele comune de jumătate de inch până la doi inci. Dimensiunile mai mari dezvoltă de obicei o presiune de fisurare mai mare de la același arc. Dacă debitul minim generează doar 0,2 psi de diferențial, o supapă cu arc nu se va deschide niciodată complet - fie specificați un arc mai moale, fie treceți la un design de balansare.
Se poate folosi aceeași supapă de reținere pe gaz natural și pe aer comprimat?
Din punct de vedere structural, de obicei da, dar cerințele materiale și de certificare diferă. Gazul natural acru necesită selecția materialului NACE MR0175, în timp ce aerul de instrumente este în general satisfăcut de oțel carbon cu etanșări de nitril. Dacă aceeași supapă este, de asemenea, destinată conductelor din capul puțului, aceasta ar trebui să îndeplinească cerințele relevante API 6A sau API 6D.
Cât de des trebuie inspectate supapele de reținere a gazului?
Șase luni este un interval rezonabil pentru descărcarea compresorului și pozițiile capului de sondă unde pulsația este continuă; unul până la doi ani este de apărat pentru liniile de transmisie curate și uscate. Două semnale justifică o inspecție timpurie: zgomotul anormal de la supapă și oscilația regulată a presiunii din amonte.
Specificarea unei supape de reținere pentru gaz este într-adevăr o chestiune de comandă. Decideți mai întâi viteza de închidere necesară, apoi presiunea de crăpare și dimensiunea și abia apoi materialul. Obțineți acea secvență înapoi și veți afla de obicei la câteva săptămâni după punere în funcțiune - cu un disc care zbârnâie și o supapă care nu a fost niciodată defectă.
