Защо да използвате шибър вместо сферичен кран? Три-задълбочени технически анализа

Сферичните кранове са широко разпространени заради бързото им включване-изключване и компактна структура при избора на вентили. Въпреки това професионалистите, които търсят „защо да използват шибър вместо сферичен кран“, обикновено се сблъскват с практически проблеми като изтичане на пара при висока-температура, задръстване на топката, причинено от суспензия или прекомерна консумация на енергия от помпата поради прекомерен спад на налягането в тръбопровода.🔸 В комбинация с API 600 (стандарт за шибъри) и API 608 (стандарт за сферични кранове), тази статия разработва отговора от три основни технически перспективи.

1. Характеристики на пътя на правия поток: Намаляване на постоянната загуба на налягане

▶️ Дори когато е напълно отворена, вътрешната стена на сферичния порт в сферичен кран създава леки резки промени в линията на потока. Като вземем за пример 2--инчов сферичен кран с пълен порт, неговият коефициент на съпротивление на потока (свързан сCvстойност) варира от 35 до 50. За шибъри, особено клинови шибъри, шибърът е напълно повдигнат до горната част на кухината на тялото на вентила, когато е напълно отворен, образувайки почти прав и плавен път на потока с коефициент на съпротивление на потока от 10 до 20.

▶️ Инженерни данни: За тръбопровод за пара DN150 с обща дължина от 1000 метра шибърът може да намали загубата на триене в тръбопровода с допълнителни 8% до 12% в сравнение със сферичния кран. Това означава десетки хиляди киловат{5}}часа, спестени годишно за помпи и компресори. Следователно шибърите са предпочитаният вариант за намаляване на общата цена на притежание (TCO) в-тръбопроводи за природен газ с високо{1}}налягане на дълги разстояния и тръбопроводи за пара с висока-температура.

2. Устойчивост на сурова среда: Адаптиране към суспензия и среда с частици

▶️ Ефективността на уплътняването на сферичните кранове зависи от прецизното прилягане между PTFE (политетрафлуоретилен) или метални седалки и топката. Когато течността съдържа твърди частици като минерална суспензия и летлива пепел, частиците ще се впият в меките гнезда или ще надраскат повърхността на полираната топка по време на работа на клапана, съкращавайки експлоатационния живот на уплътнението до само 3 до 6 месеца.

▶️ Шибърите разполагат с успоредни или клиновидни плоски уплътнителни повърхности, които могат да бъдат покрити със сплав Stellite (твърдост: HRC 38-45). По време на отваряне и затваряне се получава стържещо действие между вратата и седалките, което премахва полепналите частици от уплътнителните повърхности. Според сравнителни тестове, публикувани вJournal of Fluid Control, 2022 г, при работни условия със суспензия, съдържаща 15% силициев пясък, шибърът издържа 6200 работни цикъла преди първото изтичане, докато сферичният кран издържа само 800 цикъла. Поради тази причина шибърите са приоритетни в пречистването на отпадъчни води, металургията и въгледохимическата промишленост.

3. Структурна стабилност при висока температура и високо налягане

▶️ Конвенционалните сферични кранове с меко{0}}седло с PTFE седла имат максимална температурна устойчивост от само 200 градуса. Дори при метални-към-сферични кранове с метално гнездо, тяхната линейно-контактна уплътнителна структура между топката и седлата е податлива на задръстване и външно изтичане поради разлики в коефициентите на топлинно разширение, когато температурата се промени рязко.

▶️ Шибърите имат клиновидна самозатягаща се-структура. Когато температурата се повиши, тялото на клапана и шибърът се разширяват синхронно, което от своя страна увеличава специфичното налягане на уплътнението. В съответствие с ASME B16.34, лятите шибъри могат да работят стабилно при температури от -29 градуса до 550 градуса и клас на налягане до клас 1500.

▶️ Полев случай: Химически завод първоначално е използвал сферични кранове с метално-към-седло върху тръбопроводи за прегрята пара (450 градуса, 4,0 MPa) и задръстване на седлото е възниквало на всеки 4 месеца. След преминаване към шибъри, съвместими с API 600, тръбопроводите работиха непрекъснато в продължение на 28 месеца без никакви повреди.

📌Заключение: Референтна таблица за избор на вентил

📝Резюме

За тръбопроводни системи, които изискват постоянна ниска загуба на налягане, силна устойчивост на частици и надеждна работа при ултра-висока температура и налягане,шибърни крановеслужат като по-надежден инженерен избор от сферичните кранове. Препоръчва се окончателният избор да се направи въз основа на свойствата на средата, стойностите на температурата и налягането (в съответствие със стандартите ASME/API) и циклите на поддръжка.