Клапаны специального исполнения
Каждая взрывопожароопасная и химически опасная среда имеет свои особенности воздействия на конструкционные материалы и предъявляет свои требования к изготовлению оборудования. И на каждую такую среду должна поставляться арматура, предназначенная специально для нее.
Клапаны с сильфонным уплотнением штока
Клапаны с антикавитационными дроссельными узлами
Клапаны с керамическими дроссельными узлами для установок обезвоживания и обессоливания нефти
Клапаны с «тепловой рубашкой»
Криогенные клапаны
Подземные клапаны
С сильфонным уплотнением штока
Широкое применение находят в атомной энергетике и химической промышленности, когда требуется абсолютная герметичность внутренней полости клапана относительно внешней среды.
В таких клапанах не требуется периодическое подтягивание сальникового уплотнения.
Дроссельные узлы принципиально не отличаются от типовых. Наличие сильфона определяет вытянутую вверх конструкцию клапана.
Выбор типа сильфона, а иногда и их количества, обусловлен конкретными параметрами рабочей среды.
Типовая конструкция клапана с сильфонным уплотнением
С антикавитационными дроссельными узлами
Трехступенчатый дроссельный узел Шестиступенчатый дроссельный узел
Кавитация (от лат. cavitas – пустота), образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков, или каверн). Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического значения, например, вследствие больших местных скоростей в потоке движущейся жидкости. Поскольку в реальной жидкости всегда присутствуют мельчайшие пузырьки газа или пара, то, двигаясь с потоком и попадая в область пониженного давления, они теряют устойчивость и приобретают способность к росту. После перехода в зону повышенного давления рост пузырька прекращается и он начинает сокращаться и схлопывается. Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается импульсом давления (гидравлическим ударом).
Если кавитационная каверна замыкается вблизи от обтекаемого тела, то многократно повторяющиеся удары приводят к разрушению (к так называемой кавитационной эрозии) поверхности обтекаемого тела. В арматуре это детали дроссельного узла. Для борьбы с кавитацией необходимо снизить скорость потока, вынести область схлопывания кавитационных пузырьков дальше от поверхности металла, применять материалы, способные сопротивляться энергии кавитации. Все это находит место в конструкциях антикавитационных дроссельных узлов.
Антикавитационный эффект в таком дроссельном узле достигается за счет равномерного распределения общего перепада давления на клапане по ступеням дросселирования и достижения меньших скоростей потока на каждой ступени по сравнению с одноступенчатым дроссельным узлом. Седло и вся боковая поверхность плунжера обязательно наплавляются стеллитом, а в клапанах с малыми значениями условной пропускной способности плунжер полностью изготавливается из стеллита или даже более твердых сплавов.
С керамическими дроссельными узлами для установок обезвоживания и обессоливания нефти
В условиях повышенного эрозионного и абразивного износа в сочетании с огромной химической агрессивностью среды на многих нефтеперерабатывающих заводах клапаны на отдельных позициях этих установок меняют каждые два месяца. Однако существуют дроссельные узлы, способные продержаться в таких условиях многие годы. В ЗАО «РУСТ-95» разработан дроссельный узел специально для управления сбросом дренажных вод в процессах подготовки нефти на промыслах и на заводах.
Основными рабочими элементами в таком дроссельном узле являются керамические вставки в седло и плунжер, исходным материалом для которых служит двуокись алюминия (Al2O3), оксид циркония (ZrO2) или горячепрессованный нитрид кремния (Si3N4). Керамические изделия имеют твердость 9 единиц по МООС (шкала твердости минералов), они не подвержены абразивному износу песчаными пульпами (твердость кварца – 7 единиц), в силу химической нейтральности не взаимодействуют со щелочами и кислотами, кроме плавиковой (фтористоводородной) кислоты. Высокая твердость и коррозионная стойкость керамики позволяет значительно увеличить срок службы арматуры в жестких условиях эксплуатации, а часто оказывается единственно возможным решением.
В условиях высокого перепада давления химически неагрессивных сред с наличием абразивных и других механических примесей вместо керамических вставок применяются твердосплавные элементы.
С «тепловой рубашкой»
Существуют системы, рабочая среда в которых, при снижении температуры ниже некоторой величины, что не предусмотрено технологией (например, при аварийной остановке), застывает. Ее необходимо нагреть, чтобы она вновь была готова к транспортировке по трубопроводу. Так ведет себя, к примеру, аммиачная селитра. Как правило, поверх труб с такими рабочими средами выполняют дополнительный герметичный кожух со своими присоединительными фланцами, а образовавшийся контур заполняют паром или иным теплоносителем с определенной температурой, обеспечивая тем самым непрерывный подогрев основного трубопровода. Арматура для таких систем также выполняется с «тепловой рубашкой».
И основной корпус, и тепловой контур, независимо друг от друга, обязательно испытываются на прочность и плотность материала и сварных швов в зависимости от величин соответствующих условных давлений.
Клапаны для работы в сверхнизких температурах (криогенные клапаны)
Рабочие среды: жидкая фаза атмосферных газов, сжиженный природный газ.
Температура рабочей среды – до минус 196?С.
Применяемые материалы: стали аустенитного класса (12Х18Н10Т, 07Х21Г7АН5), цветные металлы.
Уплотнение в затворе выполняется из фторопласта–4, либо «металл-металл».
Особенности конструкции:
минимальная металлоемкость для уменьшения времени захолаживания и расхода жидкого продукта;
удлиненная крышка (до 400 мм и более), выполняющая функцию теплового моста и предохраняющая сальниковый или сильфонный узел уплотнения от контакта с жидкими криогенными продуктами;
вертикальное (приводом вверх) размещение клапана на трубопроводе (отклонение от вертикальной оси не более 20?);
тепловая изоляция для уменьшения теплопритока к среде и снимающая ее испарения. Выполняется по типу теплоизоляции всего трубопровода.
Клапаны данной конструкции с сильфонным уплотнением штока успешно эксплуатируются на гелевом заводе (г. Оренбург).
«Подземные»
По желанию Заказчика мы можем изготовить клапаны для подземной эксплуатации. При этом рабочий орган клапана устанавливается под землей, а привод – на поверхности.
