เกทวาล์วทำหน้าที่อะไร?

ฟังก์ชั่นหลักของเกตวาล์ว: เปิดเต็มที่หรือปิดเต็มที่ ไม่ใช่เพื่อการควบคุมปริมาณ

ในระบบท่อทางอุตสาหกรรม วาล์วประตูมีบทบาทสำคัญในพื้นฐานที่สุดแต่สำคัญที่สุด-โดยทำหน้าที่เป็นวาล์วแยก หน้าที่ของมันไม่ได้ควบคุมการไหลเหมือนบอลวาล์วหรือโกลบวาล์ว แต่เพื่อให้ของเหลวไหลผ่านได้อย่างสมบูรณ์หรือปิดเครื่องโดยสมบูรณ์ผ่านการยกเกตในแนวตั้ง เมื่อวาล์วประตูเปิดจนสุด ช่องภายในจะเรียบและตรง ส่งผลให้แทบไม่มีแรงดันตกคร่อมตัวกลางเพิ่มเติม เมื่อปิดสนิท ประตูและที่นั่งจะเกิดการสัมผัสกันอย่างแน่นหนาจากโลหะ-ถึง-โลหะ (หรือซีลยาง) โดยมีอัตราการรั่วไหลต่ำถึง ANSI/FCI 70-2 Class IV หรือแม้แต่ Class VI

ยกตัวอย่างโรงกลั่นน้ำมันที่มีกำลังการผลิต 50,000 บาร์เรลต่อวัน: หากเกตวาล์ว DN300 บนท่อส่งไอน้ำหลักใช้การออกแบบรูเจาะที่ลดลง ความแตกต่างของแรงดันอาจเพิ่มขึ้น 12–15 kPa ส่งผลให้มีการใช้พลังงานในการสูบเพิ่มเติมประมาณ 180 MWh ต่อปี นี่คือเหตุผลว่าทำไมวิศวกรถึงชอบวาล์วประตูเต็มพอร์ต-เส้นผ่านศูนย์กลางของรูตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อเชื่อมต่อทุกประการ (เช่น วาล์ว DN200 มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในตามจริงที่ 200 มม.) เมื่อเปรียบเทียบกับวาล์วประตูเจาะแบบลดขนาด (เส้นผ่านศูนย์กลางภายในอาจมีเพียง 150 มม.) ค่าสัมประสิทธิ์การไหลจะเพิ่มขึ้นประมาณ 30%–45% ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงการกัดเซาะของของไหลความเร็วสูง-ของผนังตัววาล์วที่ช่องเปิดที่ลดลง

การออกแบบประตูกำหนดประสิทธิภาพการซีลและอายุการใช้งานอย่างไร

ความแตกต่างทางเทคนิคหลักของวาล์วประตูอยู่ที่โครงสร้างประตู ในเครือข่ายน้ำประปาและการบำบัดน้ำเสียวาล์วประตูลิ่มที่ยืดหยุ่นได้กลายเป็นทางเลือกหลัก

ในวาล์วประเภทนี้ ประตูเหล็กหล่อถูกห่อหุ้มด้วยยาง EPDM หรือ NBR โดยทั่วไปจะมีความหนาของชั้นยาง 1.5–2.5 มม. เมื่อประตูเลื่อนลงมา ชั้นยางจะเกิดการรบกวนที่พอดีกับบ่าวาล์ว (โดยปกติจะเป็นสแตนเลส 316 หรือบรอนซ์ขัดเงาที่มีความแม่นยำ-) โดยมีการควบคุมการรบกวนภายใน 0.8–1.2 มม. การออกแบบนี้ช่วยให้วาล์วมีการรั่วไหลเป็นศูนย์ (ฟองอากาศ-ผนึกแน่นหนา) ด้วยแรงบิดเปิด/ปิด 30–50 N·m และสามารถทนต่อสนิมเล็กน้อยหรือสิ่งสกปรกที่เป็นอนุภาค (ขนาดอนุภาคสูงสุด 0.5 มม.) บนพื้นผิวด้านในของเบาะนั่ง

ในทางตรงกันข้าม วาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นที่ปิดผนึกด้วยโลหะ-เหมาะกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-และ-แรงดันสูง ประตูของมันถูกกลึงจากเหล็กหล่อที่มีร่องวงแหวน (ความลึกของร่องโดยทั่วไปคือ 1/4 ถึง 1/3 ของความหนาของประตู) ทำให้ประตูมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นได้ เมื่อตัววาล์วเกิดการเสียรูปเป็นวงรีเล็กน้อยเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อน (ความแตกต่างของอุณหภูมิเกิน 150 องศา) หรือความเค้นของท่อ ลิ่มที่ยืดหยุ่นสามารถรักษาการสัมผัสที่สม่ำเสมอกับบ่าวาล์วโดยการปรับแนวรัศมี 0.1–0.3 มม. ตามการทดสอบมาตรฐาน API 600 วาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นจะรักษาความดันจำเพาะการปิดผนึกที่ 15–20 MPa หลังจาก 500 รอบความร้อนภายใต้สภาวะไอน้ำ 450 องศา ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ความล้มเหลว 10 MPa ของประตูแบบแข็งมาก

คุณค่าของการออกแบบเจาะเต็ม: จากค่าสัมประสิทธิ์การไหลไปจนถึงการดำเนินการพิก

วิศวกรหลายคนสับสนได้ง่ายว่าวาล์วประตูเต็มพอร์ตและวาล์วประตูเต็มพอร์ต- ทั้งสองอ้างถึงแนวคิดเดียวกัน กล่าวคือ รูเจาะขั้นต่ำของวาล์วต้องไม่น้อยกว่า 95% ของเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อที่เชื่อมต่อ (ตามที่กำหนดโดย API 6D) การออกแบบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อ-ท่อส่งน้ำมันและก๊าซในระยะไกล: เมื่อจำเป็นต้องมีการพิก วาล์วประตูเต็มเจาะจะช่วยให้พิกโฟมหรือพิกแข็ง-ตัวตัวสามารถผ่านได้โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง ตัวอย่างเช่น ในท่อส่งก๊าซธรรมชาติ DN500 หากติดตั้งวาล์วประตูลดขนาด (เส้นผ่านศูนย์กลางภายในเพียง 400 มม.) พิกอาจติดขัด ซึ่งนำไปสู่การปิดท่อนานกว่า 48 ชั่วโมงและสูญเสียโดยตรงเกิน 200,000 ดอลลาร์

จากมุมมองของข้อมูล สำหรับวาล์วประตูเจาะเต็ม DN150 ที่ความเร็วการไหลของน้ำ 10 ม./วินาที ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานเฉพาะ ζ อยู่ที่ประมาณ 0.05–0.1 ในขณะที่สำหรับวาล์วประตูเจาะแบบลดขนาดที่มีขนาดเท่ากัน ζ สามารถเข้าถึง 0.8–1.2 ซึ่งหมายความว่าแรงดันตกที่เกิดจากวาล์วประตูเต็มเจาะมีเพียง 1/10 ของวาล์วลดขนาด สมมติว่าประสิทธิภาพของปั๊มอยู่ที่ 70% และการทำงานต่อปีที่ 8,000 ชั่วโมง วาล์วตัวเดียวสามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้ประมาณ 1,200 หยวนต่อปี (อิงจาก 0.6 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง) สำหรับโรงงานเคมีหรือสถานีทำความร้อนที่มีวาล์วประตูหลายร้อยตัว ความแตกต่างนี้ไม่สามารถละเลยได้

พารามิเตอร์การเลือกและมาตรฐานอุตสาหกรรม: การหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดทางวิศวกรรม

ในทางวิศวกรรมจริง ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของวาล์วประตูขึ้นอยู่กับการจับคู่พารามิเตอร์หลักต่อไปนี้:

มีสถิติความล้มเหลวจากวาล์วโลก (2021) shows that among all premature gate valve failures, 48% are caused by choosing a non-full bore design leading to local erosion-corrosion, 32% are due to using a rigid wedge gate in high-temperature conditions (lack of flexibility compensation), while the service life of resilient wedge valves in slurry pipelines with sand content >0.5% ลดลง 70% ดังนั้น เมื่อความเข้มข้นของอนุภาคของแข็งในตัวกลางเกิน 0.2% ให้หลีกเลี่ยงการใช้วาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่น ให้ใช้-การปิดผนึกแบบแข็ง-ที่ทนทานต่อการสึกหรอแทนวาล์วประตูลิ่มแบบยืดหยุ่นs หรือวาล์วประตูมีด

สรุป: ตัดสินใจให้ถูกต้องตามหน้าที่ที่สำคัญ

หน้าที่หลักของวาล์วประตูคือ "การแยกเปิดเต็มที่/ปิดเต็มที่" เสมอ การทำความเข้าใจสิ่งนี้ทำให้ตรรกะในการเลือกของวิศวกรมีความชัดเจน: สำหรับตัวกลางสะอาดที่อุณหภูมิต่ำ- เช่น น้ำประปาและน้ำดับเพลิง ให้จัดลำดับความสำคัญของวาล์วประตูลิ่มที่ยืดหยุ่นได้- โดยใช้การเปลี่ยนรูปแบบการบีบอัดด้วยยางเพื่อให้เกิดการเปิด/ปิดที่ไร้แรงเสียดทาน (การบีบอัดของยางที่ควบคุมภายใน 1.0 มม. ทำให้มีอายุการใช้งานของวงจรมากกว่า 2,000 ครั้ง) สำหรับ-ไอน้ำอุณหภูมิสูงหรือตัวกลางไฮโดรคาร์บอน ให้ใช้วาล์วประตูลิ่มที่ยืดหยุ่นได้- ประตูของพวกมันมีโมดูลัสยืดหยุ่นประมาณ 190 GPa ซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนรูป 0.2–0.5 มม. ที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อนของท่อ เมื่อท่อต้องมีการพิกหรือมีข้อจำกัดแรงดันตกอย่างเข้มงวด จะต้องเลือกวาล์วประตูเต็มพอร์ต (เช่น วาล์วประตูเต็มท่อ) เพื่อให้แน่ใจว่าข้อผิดพลาดความสอดคล้องของเส้นผ่านศูนย์กลางภายในจะต้องไม่เกิน 2 มม.

ไม่ควรเปิดวาล์วประตูทิ้งไว้เพียงบางส่วนเป็นเวลานาน เมื่อการเปิดประตูอยู่ระหว่าง 30% ถึง 70% ความเร็วการไหลที่เพิ่มขึ้นจะสร้างโซนแรงดันลบด้านหลังเกต ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและการกัดกร่อนของโพรงอากาศ สำหรับวาล์วประตู DN200 ภายใต้แรงดันต่าง 5 บาร์ ความเร่งของการสั่นในสภาพเปิดบางส่วนสามารถสูงถึง 4.5 กรัม (เทียบกับเพียง 0.2 กรัมเมื่อเปิดเต็มที่) ทำให้เกิดการสึกหรอของเกลียวบนก้านและเป็นรูพรุนบนพื้นผิวซีลภายในสามเดือน