¿Cómo prevenir la cavitación valvular?

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El disco y el asiento y otras partes del interior de la válvula de control y el válvula reductora Aparecerán fricciones, surcos y otros defectos, la mayoría de estos son causados ​​por la cavitación. La cavitación es todo el proceso de acumulación, movimiento, división y eliminación de burbujas. Cuando el líquido pasa a través de la válvula parcialmente abierta, la presión estática es menor que la presión de saturación del líquido en el área de velocidad creciente o después de que se cierra la válvula. En este momento, el líquido en el área de baja presión comienza a vaporizarse y produce pequeñas burbujas que absorben impurezas en el líquido. Cuando la burbuja es llevada al área de mayor presión estática por el flujo de líquido nuevamente, la burbuja explota repentinamente o explota, llamamos a este tipo de fenómeno de flujo hidráulico la cavitación de la válvula.

La causa directa de la cavitación es el parpadeo causado por un cambio repentino de resistencia. El parpadeo se refiere a la alta presión del líquido saturado después de la descompresión en una parte del vapor saturado y el líquido saturado, la burbuja y la formación de fricción suave en la superficie de las partes.

Cuando las burbujas explotan durante la cavitación, la presión de impacto puede ser de hasta 2000Mpa, que excede en gran medida el límite de falla por fatiga de la mayoría de los materiales metálicos. La ruptura de la burbuja es la principal fuente de ruido, la vibración producida por ella puede producir hasta 10KHZ de ruido, mientras más burbujas, el ruido es más grave, además, la cavitación reducirá la capacidad de carga de la válvula, dañará las partes internas de la válvula y propenso a producir fugas, entonces cómo prevenir válvula cavitación?

 

  • Reducción de presión en etapas múltiples

Piezas internas reductoras de varias etapas, es decir, la presión cae a través de la válvula en varias más pequeñas, de modo que la sección de contracción de la vena de presión es mayor que la presión de vapor, para evitar la formación de burbujas de vapor y eliminar la cavitación.

 

  • Aumentar la dureza del material

Una de las principales causas del daño de la válvula es que la dureza del material no puede resistir la fuerza de impacto liberada por la explosión de la burbuja. La superficie o la soldadura por aspersión de la aleación Stryker basada en el acero inoxidable para formar una superficie endurecida, una vez dañada, una segunda vez que la superficie o la soldadura por aspersión pueden extender la vida útil del equipo y reducir el costo de mantenimiento.

 

  • Diseño de estrangulamiento poroso

El asiento especial y la estructura del disco hacen que el flujo de presión del líquido sea más alto que la presión de vapor saturado, la concentración del líquido de inyección en la válvula de la energía cinética en energía térmica, reduciendo así la formación de burbujas de aire.

Por otro lado, hacer que la burbuja explote en el centro de la manga para evitar el daño directamente en la superficie del asiento y el disco.

 

¿Cómo elegir la válvula para la tubería de oxígeno?

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El oxígeno tiene propiedades químicas típicamente activas. Es una sustancia oxidante fuerte y combustibilidad y puede combinarse con la mayoría de los elementos para formar óxidos, excepto el oro, la plata y gases inertes como helio, neón, argón y criptón. Una explosión ocurre cuando el oxígeno se mezcla con gases combustibles (acetileno, hidrógeno, metano, etc.) en cierta proporción o cuando la válvula de la tubería se encuentra con un incendio repentino. El flujo de oxígeno en el sistema de tuberías cambia en el proceso de transporte de gas de oxígeno, la Asociación Europea de Gas Industrial (EIGA) desarrolló el estándar IGC Doc 13 / 12E "Sistemas de tuberías y tuberías de oxígeno" dividió las condiciones de trabajo de oxígeno para "impacto" y " sin impacto". El "impacto" es una ocasión peligrosa porque es fácil de estimular la energía, provocando combustión y explosión. La válvula de oxígeno es la típica "ocasión de impacto".

La válvula de oxígeno es un tipo de válvula especial diseñada para tuberías de oxígeno, se ha utilizado ampliamente en la metalurgia, el petróleo, la química y otras industrias relacionadas con el oxígeno. El material de la válvula de oxígeno está limitado a la presión de trabajo y la velocidad de flujo para evitar la colisión de partículas e impurezas en la tubería. Por lo tanto, el ingeniero debe considerar completamente la fricción, la electricidad estática, la ignición no metálica, los posibles contaminantes (corrosión de la superficie del acero al carbono) y otros factores al seleccionar la válvula de oxígeno.

¿Por qué las válvulas de oxígeno son propensas a explotar?

  • El óxido, el polvo y la escoria de soldadura en la tubería causan combustión por fricción con la válvula.

En el proceso de transporte, el oxígeno comprimido rozará y chocará con aceite, chatarra de óxido de hierro o quemador de partículas pequeñas (carbón en polvo, partículas de carbono o fibra orgánica), lo que provocará una gran cantidad de calor por fricción, lo que provocará la combustión de tuberías y equipo, que está relacionado con el tipo de impurezas, el tamaño de partícula y la velocidad del flujo de aire. El polvo de hierro es fácil de quemar con oxígeno, y cuanto más fino es el tamaño de partícula, menor es el punto de ignición; Cuanto mayor es la velocidad, más fácil es quemar.

  • El oxígeno comprimido adiabáticamente puede encender combustibles.

Los materiales de bajo punto de ignición como el aceite, el caucho en la válvula se encenderán a una temperatura local alta. El metal reacciona en oxígeno, y esta reacción de oxidación se intensifica significativamente al aumentar la pureza y la presión del oxígeno. Por ejemplo, frente a la válvula es de 15MPa, la temperatura es de 20 ℃, la presión detrás de la válvula es de 0.1MPa, si la válvula se abre rápidamente, la temperatura del oxígeno después de la válvula puede alcanzar 553 ℃ de acuerdo con el cálculo de la compresión adiabática fórmula, que ha alcanzado o excedido el punto de ignición de algunos materiales.

  • El bajo punto de ignición de los combustibles en oxígeno puro a alta presión es la inducción de la combustión de la válvula de oxígeno.

La intensidad de la reacción de oxidación depende de la concentración y la presión de oxígeno. La reacción de oxidación ocurre violentamente en el oxígeno puro, al mismo tiempo emite una gran cantidad de calor, por lo que la válvula de oxígeno en el oxígeno puro a alta presión tiene un gran peligro potencial. Las pruebas han demostrado que la energía de detonación del fuego es inversamente proporcional al cuadrado de la presión, lo que representa una gran amenaza para la válvula de oxígeno.

Las tuberías, los accesorios de las válvulas, las juntas y todos los materiales en contacto con el oxígeno en las tuberías deben limpiarse estrictamente debido a las propiedades especiales del oxígeno, purgarse y desengrasarse antes de la instalación para evitar la producción de chatarra, grasa, polvo y partículas sólidas muy pequeñas. o dejado atrás en el proceso de fabricación. Cuando están en el oxígeno a través de la válvula, es fácil causar combustión por fricción o riesgo de explosión.

¿Cómo elegir una válvula utilizada para el oxígeno?

Algunos proyectos prohíben explícitamente válvulas de compuerta de ser utilizado en tuberías de oxígeno con presión de diseño superior a 0.1mpa. Esto se debe a que la superficie de sellado de las válvulas de compuerta se dañará por la fricción en movimiento relativo (es decir, la apertura / cierre de la válvula), lo que hace que pequeñas “partículas de polvo de hierro” se caigan de la superficie de sellado y se incendien fácilmente. Del mismo modo, la línea de oxígeno de otro tipo de válvulas también explotará en el momento en que la diferencia de presión entre los dos lados de la válvula sea grande y la válvula se abra rápidamente.

  • Tipo de válvula

La válvula instalada en la tubería de oxígeno es generalmente una válvula de globo, la dirección de flujo general del medio de la válvula está hacia adentro y hacia afuera, mientras que la válvula de oxígeno es lo opuesto para garantizar una buena fuerza del vástago y el cierre rápido del núcleo de la válvula.

  • Material de la válvula

Cuerpo de la válvula: se recomienda utilizar acero inoxidable por debajo de 3MPa; El acero de aleación Inconel 625 o Monel 400 se usa por encima de 3MPa.

  • Trim

(1) Las partes internas de la válvula deben tratarse con Inconel 625 y endurecimiento de la superficie;

(2) El material del vástago / manguito de la válvula es Inconel X-750 o Inconel 718;

(3) Debe ser una válvula no reductora y mantener el mismo calibre con la tubería original; El asiento del núcleo de la válvula no es adecuado para soldar superficies duras;

(4) El material del anillo de sellado de la válvula es grafito moldeado sin grasa (bajo contenido de carbono);

(5) Se utiliza una empaquetadura doble para la cubierta superior de la válvula. El empaque es de grafito sin grasa resistente a altas temperaturas (468 ℃).

(6) El oxígeno en el flujo de rebabas o surcos producirá fricción a alta velocidad, lo que produce la acumulación de una gran cantidad de calor y puede explotar con compuestos de carbono, el acabado de la superficie interna de la válvula debe cumplir con los requisitos de ISO 8051-1 Sa2 .

 

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¿Por qué el diseño antiestático es esencial para la válvula de bola?

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La electricidad estática es un fenómeno físico común. Cuando dos materiales diferentes de fricción, la transferencia de electrones produce carga electrostática, este proceso se llama electrificación por fricción. En teoría, dos objetos de diferentes materiales pueden producir electricidad estática cuando se frotan, pero dos objetos del mismo material no pueden. Cuando el fenómeno producido en el cuerpo de la válvula, es decir, la fricción entre la bola y la bola, el vástago y el cuerpo no metálicos del asiento producirá cargas estáticas cuando la válvula esté abierta y cerrada, lo que conlleva un riesgo potencial de incendio para todo sistema de tuberías. Para evitar chispas estáticas, un dispositivo antiestático está diseñado en la válvula para reducir o derivar la carga estática de la bola.

API 6D-2014 “Dispositivo antiestático 5.23” estipula lo siguiente: “bola suave asentada valve, la válvula de tapón y la válvula de compuerta deben tener un dispositivo antiestático. La prueba del dispositivo se llevará a cabo de acuerdo con la sección H.5 si el comprador lo requiere. API 6D “Prueba antiestática H.5” establece: “La resistencia entre el cierre y el cuerpo de la válvula, el vástago / eje y el cuerpo de la válvula se probará con una fuente de alimentación de CC que no exceda los 12V. Las medidas de resistencia deben estar en seco antes de la válvula de prueba de presión, su valor de resistencia no es más de 10 Ω. Las válvulas de asiento blando deben instalar un dispositivo antiestático, pero las válvulas con asiento de metal no son necesarias porque los asientos de plástico blando como (PTFE, PPL, NYLON, DEVLON, PEEK, etc.) tienden a generar electricidad estática al frotar con la bola (generalmente de metal) , mientras que los sellos metal-metal no lo hacen. Si el medio es inflamable y explosivo, es probable que la chispa electrostática cause combustión o incluso explosión, así que conecte las partes metálicas en contacto con no metálicas a través del dispositivo antiestático al vástago y al cuerpo, y finalmente libere la electricidad estática a través del antiestático. dispositivo de unión en el cuerpo. El principio antiestático de la válvula de bola flotante se muestra en la siguiente figura.

El dispositivo antiestático consta de un resorte y una bola de acero (”electrostático - juegos de resortes”). En términos generales, las válvulas de bola flotante constan de dos "juegos de resortes electrostáticos", uno en la superficie de contacto del vástago y la bola y el otro en el vástago y el cuerpo. Cuando la válvula está abierta o cerrada, se genera electricidad estática por la fricción entre la bola y el asiento. Debido a la holgura entre el vástago y la bola, cuando el vástago de la válvula es impulsado por una esfera, la pequeña bola de "conjuntos de resortes electrostáticos" rebota, lo que impulsa la electroestática al vástago de la válvula, al mismo tiempo, el vástago de la válvula y la superficie de contacto del cuerpo de la válvula de los conjuntos de resortes electrostáticos, exportará estática al cuerpo debido al mismo principio, eventualmente se descargará completamente electrostática.

En resumen, un dispositivo antiestático utilizado en un válvula de bola es reducir la carga estática generada en la pelota debido a la fricción. Se utiliza para proteger la válvula contra chispas que pueden encender el combustible que fluye a través de la válvula. La válvula de bola con un diseño antiestático es especialmente para el campo como petróleo y gas, productos químicos, plantas de energía y otros industriales que sin fuego es la garantía importante de una producción segura.

¿Cuál es la diferencia entre una válvula de alivio y una válvula de seguridad?

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Las válvulas de seguridad y las válvulas de alivio tienen una estructura y rendimiento similares, los cuales descargan los medios internos automáticamente cuando la presión excede el valor establecido para garantizar la seguridad del dispositivo de producción. Debido a esta similitud esencial, los dos a menudo se confunden y sus diferencias a menudo se pasan por alto, ya que son intercambiables en algunas instalaciones de producción. Para una definición más clara, consulte las especificaciones de la caldera ASME y el recipiente a presión.

Válvula de seguridad: un dispositivo de control de presión automático impulsado por la presión estática del medio frente a la válvula se utiliza para aplicaciones de gas o vapor, con acción de apertura total.

Válvula de alivio: también conocida como la válvula de desbordamiento, un dispositivo automático de alivio de presión impulsado por la presión estática frente a la válvula. Se abre proporcionalmente cuando la presión excede la fuerza de apertura, utilizada principalmente para aplicaciones de fluidos.

 

La diferencia básica en su principio de funcionamiento: la válvula de seguridad alivia la presión en la atmósfera, es decir, fuera del sistema, puede ser un dispositivo de alivio de presión de los recipientes de fluido, cuando el valor de presión establecido alcanza la válvula se abre casi por completo. Por el contrario, la válvula de alivio alivia la presión al aliviar el fluido nuevamente dentro del sistema, ese es el lado de baja presión. La válvula de alivio se abre gradualmente si la presión aumenta gradualmente.

La diferencia también se muestra generalmente en capacidad y punto de ajuste. UN Válvula de seguridad se usa para aliviar la presión para evitar una condición de sobrepresión, el operador puede ser necesario para ayudar a abrir la válvula en respuesta a una señal de control y cerrar una vez que alivia el exceso de presión y continúa funcionando normalmente.

Se puede usar una válvula de seguridad para aliviar la presión que no necesita un reinicio manual. Por ejemplo, una válvula de alivio térmico se usa para purgar la presión en un intercambiador de calor si está aislada, pero la posibilidad de expansión térmica del fluido podría causar condiciones de sobrepresión. La válvula de seguridad en una caldera u otro tipo de recipientes a presión disparados debe ser capaz de eliminar más energía que se pueda poner en el recipiente.

En resumen, las válvulas de seguridad y las válvulas de alivio son los dos tipos más comunes de válvulas de control. La válvula de seguridad pertenece al dispositivo de liberación de presión, que solo puede funcionar cuando la presión de trabajo excede el rango permitido para proteger el sistema. La válvula de alivio puede hacer que el medio de alta presión cumpla rápidamente con los requisitos de presión del sistema y su proceso de trabajo es continuo.

Sistema de recubrimiento de nitrógeno para tanques de almacenamiento.

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El sistema de protección de nitrógeno está compuesto por dispositivos para mantener un estado de presión constante mediante la inyección de gas N2, es decir, gas inerte en la habitación superior del tanque de almacenamiento. Está compuesto por una serie de válvulas reductoras de nitrógeno de alta presión (válvulas de suministro / válvulas de purga), válvulas de ventilación, manómetro y otros sistemas de tuberías y dispositivos de seguridad, puede funcionar sin problemas sin energía externa como electricidad o gas, presenta las ventajas de simple , conveniente y económico, fácil de mantener. El sistema de recubrimiento de nitrógeno evita el desarrollo de vacío y reduce la evaporación, lo que mantiene el tanque de almacenamiento a un valor de presión diseñado, se ha utilizado ampliamente en los tanques de almacenamiento, reactores y centrifugadoras de refinerías y plantas químicas.

Cuando se abre la válvula de purga del tanque de almacenamiento, el nivel del líquido cae, el volumen de la fase gaseosa aumenta y la presión de nitrógeno disminuye. Luego, la válvula de suministro de nitrógeno se abre e inyecta nitrógeno en el tanque. Cuando la presión de nitrógeno en el tanque aumenta al valor establecido de la válvula de suministro de nitrógeno, se cerrará automáticamente. En cambio, cuando la válvula de suministro del tanque se abre para suministrar nitrógeno al tanque, el nivel del líquido aumenta, el volumen de la fase gaseosa disminuye y la presión aumenta. Si la presión es mayor que el valor establecido de la válvula de alivio de nitrógeno, la válvula de alivio de nitrógeno se abrirá y liberará nitrógeno y hará que la presión de nitrógeno en el tanque caiga. Cuando la válvula de alivio de nitrógeno cae al valor establecido de la válvula de alivio de nitrógeno, se cerrará automáticamente.

En términos generales, el regulador de suministro de nitrógeno puede ser un tipo de válvula de control de presión operada por piloto y auto operada, el dispositivo de descarga de nitrógeno adopta la válvula de control de micro presión auto operada, cuyo diámetro es generalmente el mismo que el diámetro de la válvula de entrada; La válvula de ventilación está instalada en la parte superior del tanque y está diseñada para protección contra explosiones e incendios. La presión de suministro de nitrógeno es de alrededor de 300 ~ 800KPa, la presión del conjunto de cobertura de nitrógeno es de 1KPa, la presión de purga de nitrógeno es de 1.5kpa, la presión de exhalación de la válvula de respiración es de 2KPa y la presión de inhalación -0.8 KPa; La válvula de ventilación no funciona normalmente solo cuando la válvula principal falla y la presión en el tanque es demasiado alta o demasiado baja.

Ofrecemos un sistema completo de protección de tanques con dispositivos de seguridad junto con válvulas reductoras de nitrógeno de alta presión y componentes para tanques de almacenamiento, reactores y centrífugas.

¿Qué son las válvulas de respiración?

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A veces denominada válvula de alivio de presión y vacío, la válvula de ventilación es una parte importante de los tanques y recipientes atmosféricos en los que los disolventes se llenan y extraen a un caudal elevado. Este tipo de válvula se instala en las líneas de inhalación y exhalación de tanques, recipientes y equipos de proceso para retener los vapores tóxicos y evitar la contaminación atmosférica, equilibrando así las fluctuaciones imprevistas de presión y vacío y proporcionando una mayor protección y seguridad contra incendios.

¿Cómo funciona la válvula de ventilación?

La estructura interna de la válvula de respiración se compone esencialmente de una válvula de inhalación y una válvula de exhalación, que pueden estar dispuestas una al lado de la otra o superpuestas. Cuando la presión del tanque es igual a la presión atmosférica, el disco de la válvula de presión y la válvula de vacío y el asiento trabajan juntos en estrecha colaboración debido al efecto de "adsorción", lo que hace que el asiento quede ajustado sin fugas. Cuando aumenta la presión o el vacío, el disco se abre y retiene un buen sellado debido al efecto de "adsorción" en el costado del asiento.

Cuando la presión en el tanque aumenta a los valores de diseño permitidos, la válvula de presión se abre y el gas en el tanque se descarga a la atmósfera exterior a través del lado de la válvula de ventilación (es decir, la válvula de presión). En este momento, la válvula de vacío está cerrada debido a la presión positiva en el tanque. Por el contrario, el proceso de exhalación ocurre cuando el tanque está cargado y la evaporación del líquido debido a una temperatura ambiente más alta, la válvula de vacío se abre debido a la presión positiva de la presión atmosférica y el gas externo ingresa al tanque a través de la válvula de succión (es decir la válvula de vacío), en este punto la válvula de presión se cierra. La válvula de presión y la válvula de vacío no se pueden abrir en ningún momento. Cuando la presión o el vacío en el tanque cae a la normalidad, las válvulas de presión y vacío se cierran y detienen el proceso de exhalación o inhalación.

 

¿El propósito de la válvula de ventilación?

La válvula de respiración se sellará en condiciones normales solo si:

(1) Cuando el tanque está sangrando, la válvula de respiración comienza a inhalar aire o nitrógeno al tanque.

(2) Al llenar el tanque, la válvula de respiración comienza a empujar el gas exhalado fuera del tanque.

(3) Debido al cambio climático y otras razones, la presión de vapor del material en el tanque aumenta o disminuye, y la válvula de respiración exhala el vapor o respira aire o nitrógeno (generalmente llamado efecto térmico).

(4) El líquido del tanque se evapora bruscamente debido al gas exhalado calentado en caso de incendio, y la válvula de respiración comienza a desinflarse fuera del tanque para evitar el daño del tanque debido a la sobrepresión.

(5) Las condiciones de trabajo, como el transporte presurizado de líquido volátil, las reacciones químicas de los dispositivos de transferencia de calor internos y externos y los errores operativos, la válvula de respiración se opera para evitar daños al tanque de almacenamiento debido a la sobrepresión o al supervacío.

 

Estándares comunes para la válvula de respiración

DIN EN 14595-2016– Tanque para el transporte de mercancías peligrosas-Equipos de servicio para tanques-Respiradero de presión y vacío.

 

¿Cómo se instala la válvula de ventilación?

(1) la válvula de ventilación se instalará en el punto más alto en la parte superior del tanque. Hablando teóricamente, desde la perspectiva de reducir las pérdidas por evaporación y otros gases de escape, la válvula de ventilación debe instalarse en el punto más alto del espacio del tanque para proporcionar el acceso más directo y máximo a la válvula de ventilación.

(2) El gran volumen de tanques para evitar una sola válvula de respiración debido al riesgo de falla por sobrepresión o presión negativa se pueden instalar dos válvulas de respiración. Para evitar la operación de dos válvulas de respiración y aumentar el riesgo de falla al mismo tiempo, generalmente la presión de succión y descarga de las dos válvulas de respiración en el diseño de tipo gradiente, una que funciona normalmente, la otra es de repuesto.

(3) Si un gran volumen de respiración hace que el volumen de respiración de una sola válvula de respiración no pueda cumplir con los requisitos, se pueden equipar dos o más válvulas de respiración, y la distancia entre ellas y el centro de la parte superior del tanque debe ser igual, es decir, disposición simétrica en la parte superior del tanque.

(4) Si la válvula de respiración está instalada en el tanque de cobertura de nitrógeno, la posición de conexión de la tubería de suministro de nitrógeno debe estar lejos de la interfaz de la válvula de respiración e insertada en el tanque de almacenamiento por la parte superior del tanque durante aproximadamente 200 mm, de modo que el nitrógeno no se descarga directamente después de ingresar al tanque y juega el papel de cubrir el nitrógeno.

(5) Si hay un pararrayos en la válvula de respiración, se debe considerar la influencia de la caída de presión del descargador en la presión de descarga de la válvula de respiración para evitar la sobrepresión del tanque.

(6) Cuando la temperatura promedio del tanque es menor o igual a 0, la válvula de ventilación debe tener medidas anticongelantes para evitar que el tanque se congele o bloquee el disco de la válvula debido a un escaso escape del tanque o un suministro de aire insuficiente, lo que resulta en el tanque tanque de tambor de sobrepresión o tanque desinflado de baja presión.

 

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