วาล์วประตูลิ่มทำงานอย่างไร

การวิเคราะห์เชิงลึก-เกี่ยวกับหลักการทำงานของวาล์วประตูลิ่ม

ในระบบท่ออุตสาหกรรม วาล์วจะทำหน้าที่สำคัญในการขัดขวางหรือเชื่อมต่อการไหลของตัวกลาง วาล์วประตูลิ่มถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาวะที่มีความต้องการสูง เช่น ปิโตรเลียม เคมี ก๊าซธรรมชาติ การผลิตไฟฟ้าพลังความร้อน และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เนื่องจากความเสถียรของโครงสร้างการปิดผนึกโลหะและความสามารถในการ-ปิดแบบสองทิศทาง

1. ลิ่มในวาล์วประตูลิ่มคืออะไร? (ลิ่มในวาล์วประตูคืออะไร)
✅ก่อนที่จะเจาะลึกถึงวิธีการทำงานของวาล์วประตูลิ่ม จำเป็นต้องชี้แจงแนวคิดพื้นฐาน:ลิ่มในวาล์วประตูคืออะไร. ในการออกแบบวาล์วประตู ลิ่มไม่ได้เป็นส่วนที่แยกจากกันเพิ่มเติม แต่เป็นคุณลักษณะทางเรขาคณิตของตัวเกทเอง

✅ประตูลิ่มเป็นแผ่นโลหะที่มีพื้นผิวซีลทั้งสองมีมุมเอียงที่แน่นอน ภาพตัดขวาง-จะกว้างขึ้นที่ด้านบนและแคบลงที่ด้านล่าง ทำให้เกิดรูปทรงลิ่มที่เข้าคู่กับพื้นผิวซีลบ่าวาล์วที่มีความเอียงคล้ายกันภายในตัววาล์ว เมื่อก้านดันประตูลง โครงสร้างลิ่มจะออกแรงกดปกติในทิศทางแนวนอนระหว่างพื้นผิวซีลและที่นั่ง ดังนั้นจึงปิดกั้นการไหลของสื่อจากด้านทางเข้าไปยังด้านทางออก

2. ขั้นตอนการทำงานพื้นฐานของวาล์วประตูลิ่ม
✅กลไกการทำงานของวาล์วประตูลิ่มส่วนใหญ่ประกอบด้วยล้อมือ (หรือตัวกระตุ้นไฟฟ้า/นิวแมติก) ก้าน และประตู ก้านเชื่อมต่อกับประตูผ่านเกลียวสี่เหลี่ยมคางหมูหรือช่อง T- ช่วยให้ประตูเลื่อนขึ้นและลงได้โดยการหมุนก้าน

✅เมื่อเปิดวาล์ว ก้านจะดึงประตูขึ้น และประตูลิ่มจะค่อยๆ หลุดออกจากหน้าสัมผัสหนีบของที่นั่งทั้งสอง เมื่อประตูถูกยกขึ้นไปที่ด้านบนของช่องตัววาล์วจนสุด (นั่นคือ ตำแหน่งเปิดสุด) ตัวกลางสามารถไหลได้โดยไม่มีอะไรกีดขวางผ่านช่องช่องวาล์วทั้งสองด้านของประตู ส่งผลให้แรงดันตกคร่อมวาล์วเกือบเป็นศูนย์ สำหรับระบบท่ออุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การออกแบบค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการไหล (Cv值) ของวาล์วประตูในสถานะเปิดเต็มที่ทำให้การสูญเสียแรงดันโดยทั่วไปไม่มีนัยสำคัญ

✅กระบวนการปิดกลับกัน: ก้านดันประตูลง เมื่อประตูเข้าสู่บริเวณที่นั่ง รูปทรงลิ่มจะเริ่มมีผล ด้วยแรงที่เพิ่มขึ้นจากก้าน ประตูลิ่มจะถูกบังคับให้เข้าไปในช่องว่างเบาะนั่ง ทำให้เกิดแรงดันเฉพาะของลิ่มระหว่างพื้นผิวซีลทั้งสองและเบาะนั่ง ซึ่งจะปิดกั้นแรงดันปานกลางด้านท้ายน้ำ ซึ่งจะทำให้การดำเนินการปิด-เสร็จสมบูรณ์

✅ตามมาตรฐาน API 600 ของสถาบันปิโตรเลียมแห่งอเมริกา มุมลิ่ม (เช่น มุมระหว่างพื้นผิวการซีลและเส้นกึ่งกลางตัววาล์ว) ของวาล์วประตูลิ่ม โดยทั่วไปจะได้รับการออกแบบระหว่าง 2 องศาถึง 5 องศา ปัจจุบันมุมลิ่ม 5 องศาพบได้ทั่วไปในผลิตภัณฑ์กระแสหลัก สำหรับระบบไปป์ไลน์บางระบบที่มีอุณหภูมิการทำงานค่อนข้างต่ำ อาจใช้มุมเล็กๆ 2 องศา 52 ฟุตเพื่อลดแรงบิดในการเปิด/ปิด ในขณะเดียวกันก็รับประกันประสิทธิภาพการซีลด้วยแรงดันต่ำ-

3. ความแม่นยำในการตัดเฉือนของพื้นผิวการปิดผนึกประตูและวัสดุชั้นการปิดผนึก
✅กุญแจสำคัญในการปิดอย่างแน่นหนา-ในวาล์วประตูลิ่มไม่เพียงแต่อยู่ในรูปทรงของลิ่มเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความแม่นยำในการตัดเฉือนและการกำหนดค่าวัสดุของพื้นผิวการซีลด้วย ยกตัวอย่างวาล์วเกทลิ่ม Class 150 ขนาด 8 นิ้ว โดยทั่วไปความเรียบของพื้นผิวการซีลทั้งสองนั้นจะถูกควบคุมภายใน 0.02 มม./ม. และความขรุขระของพื้นผิวไม่สูงกว่า Ra0.4 ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีเส้นทางรั่วด้วยกล้องจุลทรรศน์เมื่อผสมพันธุ์

4. ประเภทของวาล์วประตูลิ่ม: ลิ่มแข็ง ลิ่มแบบยืดหยุ่น และลิ่มแบบแยก
วาล์วประตูลิ่มสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทตามรูปแบบโครงสร้างของประตู ในบรรดาสิ่งเหล่านี้วาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นคืออะไรเป็นคำถามที่พบบ่อยจากผู้ใช้

• ลิ่มแข็งเป็นการออกแบบแบบดั้งเดิมที่สุด โดยประตูหล่อเป็นชิ้นเดียวที่เป็นของแข็ง มีความแข็งแกร่งสูงและโครงสร้างเรียบง่าย เหมาะสำหรับตัวกลางที่สะอาดภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันปกติ (เช่น น้ำหมุนเวียน ไอน้ำแรงดันต่ำ- ผลิตภัณฑ์น้ำมันกลั่น ฯลฯ) อย่างไรก็ตาม ในท่อที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิมากหรือมีความผันผวนของอุณหภูมิบ่อยครั้ง ลิ่มที่เป็นของแข็งมีแนวโน้มที่จะเกิดการติดขัดจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

• ลิ่มที่มีความยืดหยุ่นกล่าวถึงข้อเสียเปรียบของลิ่มแบบทึบผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง นักออกแบบสร้างร่องวงแหวนตามแนวเส้นรอบวงตรงกลางประตู ช่วยให้ประตูยังคงความยืดหยุ่นในทิศทางตามแนวแกน ความกว้างของร่องวงแหวนในประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นโดยทั่วไปคือ 3 ถึง 6 มม. และความลึกของร่องคือประมาณสอง-ในสามของความหนาของประตู
• โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และท่อส่งไอน้ำอุณหภูมิสูง-บางแห่งให้ความสนใจเป็นพิเศษกับโครงสร้างลิ่มที่ยืดหยุ่นเมื่อเลือกวาล์ว เนื่องจากลิ่มที่ยืดหยุ่นช่วยได้ในระดับหนึ่งในการลดความเสี่ยงของการติดขัดจากความร้อนที่เกิดจากอุณหภูมิชั่วคราวที่รวดเร็วภายใต้-สภาวะอุณหภูมิสูง

• แยกลิ่มประกอบด้วยแผ่นประตูอิสระสองแผ่นที่เชื่อมต่อกันด้วยกลไกสปริง แผ่นดิสก์ทั้งสองสามารถแกว่งไปรอบๆ สลักบานพับเล็กน้อยหรือลอยในแนวแกนได้ โครงสร้างนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับตัวของเบาะนั่ง แม้ว่าพื้นผิวการซีลทั้งสองด้านในตัววาล์วจะไม่-ขนานกันเนื่องจากการเสียรูปของการหล่อหรือการเบี่ยงเบนในการเชื่อม แต่แผ่นเกตทั้งสองของลิ่มแบบแยกแต่ละชิ้นสามารถปรับให้สอดคล้องกับพื้นผิวการซีลที่สอดคล้องกันอย่างอิสระ ทำให้มั่นใจได้ว่าการซีลทั้งสองด้าน

5. พารามิเตอร์หลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการปิด-ของวาล์วประตูลิ่ม: การเลือกมุมของลิ่ม
✅ค่าของมุมลิ่มส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการปิดผนึกและความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงานของวาล์วประตูลิ่ม หากมุมลิ่มเล็กเกินไป (เช่น น้อยกว่า 2 องศา ) แรงกดลงที่ก้านใช้จะไม่สามารถแปลงเป็นแรงดันปกติของพื้นผิวการซีลที่เพียงพอได้ ซึ่งอาจทำให้เกิดการรั่วไหลของสื่อเกินขีดจำกัดที่อนุญาตภายใต้สภาวะแรงดันต่ำ-

✅ หากมุมลิ่มใหญ่เกินไป (เช่น มากกว่า 8 องศา) แรงเสียดทานย้อนกลับที่เกิดขึ้นเมื่อลิ่มประตูเข้าไปในเบาะนั่งจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ไม่เพียงแต่เพิ่มแรงบิดในการเปิด/ปิดเท่านั้น แต่ยังเพิ่มการสึกหรอทางกลบนพื้นผิวการซีลอีกด้วย