Comment prévenir la cavitation des valves ?

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Le disque et le siège et d'autres parties de l'intérieur de la vanne de régulation et du la vanne de fermeture apparaîtront des frottements, des rainures et d'autres défauts, la plupart d'entre eux étant causés par la cavitation. La cavitation est l'ensemble du processus d'accumulation, de mouvement, de division et d'élimination des bulles. Lorsque le liquide traverse la vanne partiellement ouverte, la pression statique est inférieure à la pression de saturation du liquide dans la zone de vitesse croissante ou après la fermeture de la vanne. À ce moment-là, le liquide dans la zone basse pression commence à se vaporiser et produit de petites bulles qui absorbent les impuretés du liquide. Lorsque la bulle est à nouveau transportée vers la zone de pression statique plus élevée par le flux de liquide, la bulle éclate ou explose soudainement, nous appelons ce type de phénomène de cavitation de valve de débit hydraulique.

La cause directe de la cavitation est un flash provoqué par un changement soudain de résistance. Le clignotement fait référence à la haute pression du liquide saturé après décompression en une partie de la vapeur saturée et du liquide saturé, une bulle et la formation d'un frottement doux sur la surface des pièces.

Lorsque les bulles éclatent pendant la cavitation, la pression d'impact peut atteindre 2 000 MPa, ce qui dépasse largement la limite de rupture par fatigue de la plupart des matériaux métalliques. La rupture des bulles est la principale source de bruit, la vibration qu'elle produit peut produire jusqu'à 10 KHZ de bruit, plus il y a de bulles, le bruit est plus grave, de plus, la cavitation réduira la capacité portante de la vanne, endommagera les pièces intérieures de la vanne et sujet à produire des fuites, alors comment prévenir soupape cavitation ?

 

  • Réduction de pression à plusieurs étages

Pièces internes abaisseuses à plusieurs étages, c'est-à-dire que la pression chute à travers la valve en plusieurs plus petites, de sorte que la section de contraction de la veine de pression soit supérieure à la pression de la vapeur, pour éviter la formation de bulles de vapeur et éliminer la cavitation.

 

  • Augmente la dureté du matériau

L'une des principales causes de dommages aux valves est que la dureté du matériau ne peut pas résister à la force d'impact libérée par l'éclatement de la bulle. Le surfaçage ou le soudage par pulvérisation de l'alliage Stryker à base d'acier inoxydable pour former une surface durcie. Une fois endommagé, un deuxième surfaçage ou soudage par pulvérisation peut prolonger la durée de vie de l'équipement et réduire les coûts de maintenance.

 

  • Conception d'étranglement poreuse

La structure spéciale du siège et du disque rend le débit de pression du liquide supérieur à la pression de vapeur saturée, la concentration du liquide d'injection dans la vanne de l'énergie cinétique en énergie thermique, réduisant ainsi la formation de bulles d'air.

D'autre part, faire éclater la bulle au centre du manchon pour éviter les dommages directement sur la surface du siège et du disque.

 

Comment choisir une vanne pour un pipeline d'oxygène ?

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L'oxygène a des propriétés chimiques généralement actives. C'est une substance fortement oxydante et combustible qui peut se combiner avec la plupart des éléments pour former des oxydes, à l'exception de l'or, de l'argent et des gaz inertes tels que l'hélium, le néon, l'argon et le krypton. Une explosion se produit lorsque l'oxygène est mélangé à des gaz combustibles (acétylène, hydrogène, méthane, etc.) dans une certaine proportion ou lorsque la vanne du tuyau rencontre un incendie soudain. Le débit d'oxygène dans le système de canalisations change au cours du transport de l'oxygène gazeux, l'Association européenne du gaz industriel (EIGA) a développé la norme IGC Doc 13/12E « Systèmes de canalisations et de tuyauteries d'oxygène » qui divise les conditions de travail de l'oxygène en fonction de « l'impact » et « sans impact ». L'« impact » est une occasion dangereuse car il est facile de stimuler l'énergie, provoquant une combustion et une explosion. La valve à oxygène est l'« occasion d'impact » typique.

La vanne à oxygène est un type de vanne spéciale conçue pour les pipelines d'oxygène. Elle a été largement utilisée dans les industries métallurgiques, pétrolières, chimiques et autres impliquant l'oxygène. Le matériau de la vanne à oxygène est limité à la pression de service et au débit pour éviter la collision de particules et d'impuretés dans le pipeline. Par conséquent, l'ingénieur doit pleinement prendre en compte la friction, l'électricité statique, l'inflammation des non-métaux, les polluants possibles (corrosion de la surface de l'acier au carbone) et d'autres facteurs lors de la sélection de la vanne à oxygène.

Pourquoi les valves à oxygène ont-elles tendance à exploser ?

  • La rouille, la poussière et les scories de soudure présentes dans le tuyau provoquent une combustion par friction avec la vanne.

Au cours du transport, l'oxygène comprimé frottera et entrera en collision avec l'huile, les déchets d'oxyde de fer ou les petites particules de combustion (poudre de charbon, particules de carbone ou fibres organiques), ce qui entraînera une grande quantité de chaleur de friction, entraînant la combustion des tuyaux et équipement, qui est lié au type d’impuretés, à la taille des particules et à la vitesse du flux d’air. La poudre de fer est facile à brûler avec l'oxygène, et plus la taille des particules est fine, plus le point d'inflammation est bas ; Plus la vitesse est grande, plus il est facile de brûler.

  • L'oxygène comprimé de manière adiabatique peut enflammer les combustibles.

Les matériaux à bas point d'inflammation comme l'huile et le caoutchouc présents dans la vanne s'enflammeront à une température locale élevée. Le métal réagit dans l'oxygène et cette réaction d'oxydation est considérablement intensifiée en augmentant la pureté et la pression de l'oxygène. Par exemple, devant la vanne est de 15 MPa, la température est de 20 ℃, la pression derrière la vanne est de 0,1 MPa, si la vanne est ouverte rapidement, la température de l'oxygène après la vanne peut atteindre 553 ℃ selon le calcul de la compression adiabatique formule, qui a atteint ou dépassé le point d’inflammation de certains matériaux.

  • Le point d'inflammation bas des combustibles dans l'oxygène pur à haute pression est l'incitation à la combustion de la valve à oxygène.

L'intensité de la réaction d'oxydation dépend de la concentration et de la pression de l'oxygène. La réaction d'oxydation se produit violemment dans l'oxygène pur, tout en dégageant une grande quantité de chaleur, de sorte que la valve à oxygène dans l'oxygène pur à haute pression présente un grand danger potentiel. Des tests ont montré que l'énergie de détonation du feu est inversement proportionnelle au carré de la pression, ce qui constitue une grande menace pour la valve à oxygène.

Les tuyaux, raccords de vannes, joints et tous les matériaux en contact avec l'oxygène dans les canalisations doivent être strictement nettoyés en raison des propriétés particulières de l'oxygène, purgés et dégraissés avant l'installation pour éviter la production de ferraille, de graisse, de poussière et de très petites particules solides. ou laissés pour compte dans le processus de fabrication. Lorsqu'ils sont dans l'oxygène à travers la valve, il est facile de provoquer une combustion par friction ou un risque d'explosion.

Comment choisir une valve utilisée pour l’oxygène ?

Certains projets interdisent explicitement Vannes d'être utilisé dans les conduites d'oxygène avec une pression de conception supérieure à 0,1 MPa. En effet, la surface d'étanchéité des vannes sera endommagée par le frottement lors du mouvement relatif (c'est-à-dire l'ouverture/fermeture de la vanne), ce qui fera tomber de petites « particules de poudre de fer » de la surface d'étanchéité et prendront facilement feu. De même, la conduite d'oxygène d'un autre type de vanne explosera également au moment où la différence de pression entre les deux côtés de la vanne est importante et que la vanne s'ouvre rapidement.

  • Type de vanne

La vanne installée dans la canalisation d'oxygène est généralement une vanne à soupape, le sens général d'écoulement du fluide de la vanne est vers le bas et vers l'extérieur, tandis que la vanne d'oxygène est à l'opposé pour assurer une bonne force de tige et la fermeture rapide du noyau de la vanne.

  • Matériau de la vanne

Corps de vanne : Il est recommandé d’utiliser de l’acier inoxydable sous 3MPa ; L'acier allié Inconel 625 ou Monel 400 est utilisé au-dessus de 3MPa.

  • Garniture

(1) Les parties intérieures de la vanne doivent être traitées avec de l'Inconel 625 et un durcissement de surface ;

(2) Le matériau de la tige/du manchon de valve est l'Inconel X-750 ou l'Inconel 718 ;

(3) Doit être sans réducteur et conserver le même calibre que le tuyau d'origine ; Le siège du noyau de valve ne convient pas au soudage de surfaces dures ;

(4) Le matériau de la bague d'étanchéité de la valve est du graphite moulé sans graisse (faible teneur en carbone) ;

(5) Une double garniture est utilisée pour le couvercle de soupape supérieur. La garniture est en graphite sans graisse résistant aux hautes températures (468 ℃).

(6) L'oxygène présent dans le flux de bavures ou de rainures produira un frottement à grande vitesse, ce qui produira une accumulation d'une grande quantité de chaleur et pourra exploser avec des composés de carbone. La finition de la surface intérieure de la vanne doit répondre aux exigences de la norme ISO 8051-1 Sa2. .

 

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Pourquoi la conception antistatique est-elle essentielle pour les robinets à tournant sphérique ?

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L'électricité statique est un phénomène physique courant. Lorsque deux matériaux différents entrent en friction, le transfert d'électrons produit une charge électrostatique, ce processus est appelé électrification par friction. En théorie, deux objets de matériaux différents peuvent produire de l’électricité statique lorsqu’ils frottent l’un contre l’autre, mais pas deux objets du même matériau. Lorsque le phénomène produit dans le corps de la vanne, c'est-à-dire le frottement entre la bille et la bille, la tige et le corps du siège non métalliques, produira des charges statiques lorsque la vanne est ouverte et fermée, ce qui entraîne un risque d'incendie potentiel pour l'ensemble système de canalisations. Pour éviter les étincelles statiques, un dispositif antistatique est conçu sur la valve pour réduire ou éliminer la charge statique de la balle.

L'API 6D-2014 « 5.23 dispositif antistatique » stipule ce qui suit : «robinet à tournant sphérique à siège souplee, le robinet à tournant sphérique et le robinet-vanne doivent être équipés d'un dispositif antistatique. Le test de l'appareil sera effectué conformément à la section H.5 si l'acheteur le demande. L'API 6D « Test antistatique H.5 » indique : « la résistance entre l'arrêt et le corps de la vanne, la tige/l'arbre et le corps de la vanne doit être testée par une alimentation CC ne dépassant pas 12 V. Les mesures de résistance doivent être effectuées à sec avant le test de pression de la vanne, sa valeur de résistance ne dépasse pas 10 Ω. Les vannes à siège souple doivent installer un dispositif antistatique, mais les vannes à siège métallique ne sont pas nécessaires car les sièges en plastique souple comme (PTFE, PPL, NYLON, DEVLON, PEEK, etc.) ont tendance à générer de l'électricité statique lors du frottement avec la bille (généralement en métal). , contrairement aux joints métal-métal. Si le milieu est inflammable et explosif, l'étincelle électrostatique est susceptible de provoquer une combustion ou même une explosion, connectez donc les pièces métalliques en contact avec des éléments non métalliques via le dispositif antistatique à la tige et au corps, et enfin libérez l'électricité statique via le dispositif antistatique. dispositif de liaison sur le corps. Le principe antistatique du robinet à tournant sphérique flottant est illustré dans la figure ci-dessous.

Le dispositif antistatique se compose d'un ressort et d'une bille en acier (« électrostatique – jeux de ressorts »). D'une manière générale, les vannes à bille flottante se composent de deux « jeux de ressorts électrostatiques », l'un se trouvant sur la surface de contact de la tige et de la bille et l'autre sur la tige et le corps. Lorsque la vanne est ouverte ou fermée, de l'électricité statique est générée par la friction entre la bille et le siège. En raison du jeu entre la tige et la bille, lorsque la tige de vanne est entraînée par une sphère, la petite bille des « jeux de ressorts électrostatiques » rebondit, ce qui entraîne l'électrostatique vers la tige de vanne, en même temps, la tige de vanne et la surface de contact du corps de vanne. des ensembles de ressorts électrostatiques, exporteront l'électricité statique vers le corps en raison du même principe, et finiront par se décharger complètement électrostatiquement.

Bref, un dispositif antistatique utilisé dans un robinet à tournant sphérique est de réduire la charge statique générée sur la balle en raison du frottement. Il est utilisé pour protéger la valve contre les étincelles qui pourraient enflammer le carburant circulant à travers la valve. Le robinet à tournant sphérique avec une conception antistatique est spécialement conçu pour les domaines tels que le pétrole et le gaz, les produits chimiques, les centrales électriques et autres industries où l'absence d'incendie est la garantie importante d'une production sûre.

Quelle est la différence entre une soupape de surpression et une soupape de sécurité ?

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Les soupapes de sécurité et les soupapes de décharge ont une structure et des performances similaires, qui évacuent automatiquement les fluides internes lorsque la pression dépasse la valeur définie pour assurer la sécurité du dispositif de production. En raison de cette similitude essentielle, les deux sont souvent confondus et leurs différences sont souvent négligées car elles sont interchangeables dans certaines installations de production. Pour une définition plus claire, veuillez vous référer aux spécifications ASME des chaudières et des récipients sous pression.

Soupape de sécurité : Un dispositif de contrôle automatique de la pression entraîné par la pression statique du fluide situé devant la vanne est utilisé pour les applications de gaz ou de vapeur, avec une action d'ouverture complète.

Soupape de surpression : également connue sous le nom de soupape de trop-plein, un dispositif de surpression automatique entraîné par la pression statique devant la soupape. Il s'ouvre proportionnellement lorsque la pression dépasse la force d'ouverture, principalement utilisé pour les applications fluides.

 

La différence fondamentale dans leur principe de fonctionnement : la soupape de sécurité libère la pression dans l'atmosphère, c'est-à-dire hors du système, elle peut être un dispositif de décompression des récipients à fluide, lorsque la valeur de pression réglée est atteinte, la vanne s'ouvre presque complètement. Au contraire, la soupape de surpression soulage la pression en évacuant le fluide vers le système, c'est-à-dire le côté basse pression. La soupape de décharge s'ouvre progressivement si la pression augmente progressivement.

La différence est également généralement affichée en capacité et en point de consigne. UN soupape de décharge est utilisé pour relâcher la pression afin d'éviter une condition de surpression, l'opérateur peut être amené à aider à ouvrir la vanne en réponse à un signal de commande et à la refermer une fois qu'elle a relâché l'excès de pression et continue de fonctionner normalement.

Une soupape de sécurité peut être utilisée pour soulager la pression qui ne nécessite pas de réinitialisation manuelle. Par exemple, une soupape de sûreté thermique est utilisée pour purger la pression dans un échangeur de chaleur s'il est isolé, mais la possibilité de dilatation thermique du fluide pourrait provoquer des conditions de surpression. La soupape de sécurité d'une chaudière ou d'autres types de récipients sous pression alimentés doit être capable d'évacuer plus d'énergie qu'il est possible de mettre dans le récipient.

En bref, les soupapes de sécurité et les soupapes de décharge sont les deux types de soupapes de régulation les plus couramment utilisés. La soupape de sécurité appartient au dispositif de décompression, qui ne peut fonctionner que lorsque la pression de service dépasse la plage autorisée pour protéger le système. La soupape de décharge peut faire en sorte que le fluide haute pression réponde rapidement aux exigences de pression du système et son processus de travail est continu.

Système de couverture d'azote pour les réservoirs de stockage

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Le système de couverture d'azote est complet de dispositifs permettant de maintenir un état de pression constant en injectant du gaz N2, c'est-à-dire du gaz inerte dans la chambre supérieure du réservoir de stockage. Il est composé d'une série de réducteurs haute pression d'azote (vannes d'alimentation/vannes de purge), de soupapes de reniflard, de manomètre et d'autres systèmes de tuyauterie et dispositifs de sécurité, il peut fonctionner en douceur sans énergie externe comme l'électricité ou le gaz, présente les avantages d'un simple , pratique et économique, facile à entretenir. Le système de couverture d'azote empêche tout développement de vide et réduit l'évaporation, ce qui maintient le réservoir de stockage à une valeur de pression conçue. Il a été largement utilisé dans les réservoirs de stockage, les réacteurs et les centrifugeuses des raffineries et des usines chimiques.

Lorsque la vanne de purge du réservoir de stockage est ouverte, le niveau de liquide baisse, le volume de la phase gazeuse augmente et la pression de l'azote diminue. Ensuite, la vanne d'alimentation en azote s'ouvre et injecte de l'azote dans le réservoir. Lorsque la pression de l'azote dans le réservoir atteint la valeur définie de la vanne d'alimentation en azote, celle-ci se ferme automatiquement. Au lieu de cela, lorsque la vanne d'alimentation du réservoir est ouverte pour fournir de l'azote au réservoir, le niveau de liquide augmente, le volume de la phase gazeuse diminue et la pression augmente. Si la pression est supérieure à la valeur réglée de la soupape de surpression d'azote, la soupape de surpression d'azote s'ouvrira et libérera de l'azote et fera chuter la pression de l'azote dans le réservoir. Lorsque la soupape de surpression d'azote descend à la valeur définie de la soupape de surpression d'azote, elle se ferme automatiquement.

D'une manière générale, le régulateur d'alimentation en azote peut être un type de vanne de régulation de pression pilotée et autonome, le dispositif de décharge d'azote adopte la vanne de régulation de micro-pression autonome, dont le diamètre est généralement le même que le diamètre de la vanne d'entrée ; La valve de reniflard est installée sur le dessus du réservoir et est conçue pour la protection contre les explosions et les incendies. La pression d'alimentation en azote est d'environ 300 ~ 800 KPa, la pression de réglage de l'azote est de 1 KPa, la pression de purge de l'azote est de 1,5 kPa, la pression d'expiration de la valve respiratoire est de 2 KPa et la pression d'inspiration est de -0,8 KPa ; La soupape de reniflard ne fonctionne pas normalement uniquement lorsque la soupape principale tombe en panne et que la pression dans le réservoir est trop élevée ou trop basse.

Nous proposons un système complet d'inertage des réservoirs avec des dispositifs de sécurité ainsi que des réducteurs haute pression d'azote et des composants pour les réservoirs de stockage, les réacteurs et les centrifugeuses.

Que sont les valves de reniflard ?

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Parfois appelée soupape de surpression et de dépression, la soupape de ventilation est un élément important pour les réservoirs et récipients atmosphériques dans lesquels les solvants sont remplis et aspirés à un débit élevé. Ce type de vanne est installé dans les conduites d'aspiration et d'expiration des réservoirs, des cuves et des équipements de traitement pour retenir les vapeurs toxiques et éviter la contamination atmosphérique, équilibrant ainsi les fluctuations imprévues de pression et de vide et offrant une protection incendie et une sécurité accrues.

Comment fonctionne la valve de reniflard ?

La structure interne de la valve respiratoire est essentiellement composée d'une valve d'inspiration et d'une valve d'expiration, qui peuvent être disposées côte à côte ou superposées. Lorsque la pression du réservoir est égale à la pression atmosphérique, le disque de la soupape de pression, la soupape à vide et le siège travaillent en étroite collaboration en raison de l'effet « d'adsorption », rendant le siège étanche sans fuite. Lorsque la pression ou le vide augmente, le disque s'ouvre et conserve une bonne étanchéité grâce à l'effet « adsorption » sur le côté du siège.

Lorsque la pression dans le réservoir atteint les valeurs de conception admissibles, la soupape de pression est ouverte et le gaz dans le réservoir est évacué dans l'atmosphère extérieure par le côté de la soupape de ventilation (à savoir la soupape de pression). A ce moment, la soupape à vide est fermée en raison de la pression positive dans le réservoir. À l'inverse, le processus d'expiration a lieu lorsque le réservoir est chargé et que le liquide s'évapore en raison d'une température atmosphérique plus élevée, la soupape à vide s'ouvre en raison de la pression positive de la pression atmosphérique et le gaz externe pénètre dans le réservoir par la soupape d'aspiration (à savoir la soupape à vide), à ce stade, la soupape de pression se ferme. La soupape de pression et la soupape de dépression ne peuvent à aucun moment s'ouvrir. Lorsque la pression ou le vide dans le réservoir redescend à la normale, les soupapes de pression et de vide se ferment et arrêtent le processus d'expiration ou d'inspiration.

 

Le but de la valve de reniflard ?

La valve respiratoire doit être scellée dans des conditions normales seulement si :

(1) Lorsque le réservoir saigne, la valve respiratoire commence à inhaler de l'air ou de l'azote dans le réservoir.

(2) Lors du remplissage du réservoir, la valve respiratoire commence à expulser le gaz expiré hors du réservoir.

(3) En raison du changement climatique et d'autres raisons, la pression de vapeur du matériau dans le réservoir augmente ou diminue et la valve respiratoire expire la vapeur ou respire de l'air ou de l'azote (généralement appelé effet thermique).

(4) Le liquide du réservoir s'évapore brusquement en raison du gaz expiré chauffé en cas d'incendie, et la valve respiratoire commence à se dégonfler hors du réservoir pour éviter les dommages du réservoir dus à la surpression.

(5) Les conditions de travail telles que le transport sous pression de liquide volatil, les réactions chimiques des dispositifs de transfert de chaleur internes et externes et les erreurs de fonctionnement, la valve respiratoire est actionnée pour éviter d'endommager le réservoir de stockage en raison d'une surpression ou d'un super-vide.

 

Normes communes pour les valves de reniflard

DIN EN 14595-2016 – Citerne pour le transport de marchandises dangereuses-équipement de service pour citernes-aération sous pression et sous vide.

 

Comment la valve de reniflard est-elle installée ?

(1) le reniflard doit être installé au point le plus élevé du dessus du réservoir. Théoriquement parlant, du point de vue de la réduction des pertes par évaporation et autres gaz d'échappement, la soupape de reniflard devrait être installée au point le plus élevé de l'espace du réservoir pour fournir l'accès le plus direct et le plus maximal à la soupape de reniflard.

(2) Le grand volume des réservoirs pour empêcher une seule valve respiratoire en raison du risque de défaillance de surpression ou de pression négative peut être installé deux valves respiratoires. Pour éviter le fonctionnement de deux valves respiratoires et augmenter le risque de panne en même temps, généralement les deux valves respiratoires d'aspiration et de décharge de pression dans une conception de type gradient, l'une fonctionnant normalement, l'autre est de rechange.

(3) Si un volume respiratoire important empêche le volume respiratoire d'une seule valve respiratoire de répondre aux exigences, deux valves respiratoires ou plus peuvent être équipées, et la distance entre elles et le centre du sommet du réservoir doit être égale, c'est-à-dire une disposition symétrique sur le dessus du débardeur.

(4) Si la valve respiratoire est installée sur le réservoir d'inertage d'azote, la position de connexion du tuyau d'alimentation en azote doit être éloignée de l'interface de la valve respiratoire et insérée dans le réservoir de stockage par le haut du réservoir sur environ 200 mm, de sorte que l'azote ne s'évacue pas directement après son entrée dans le réservoir et joue le rôle d'inertie azotée.

(5) S'il y a un parafoudre dans la soupape respiratoire, l'influence de la chute de pression du parafoudre sur la pression de refoulement de la soupape respiratoire doit être prise en compte pour éviter une surpression du réservoir.

(6) Lorsque la température moyenne du réservoir est inférieure ou égale à 0, la soupape de reniflard doit être dotée de mesures antigel pour empêcher le réservoir de geler ou de bloquer le disque de la soupape causé par un mauvais échappement du réservoir ou une alimentation en air insuffisante, ce qui entraînerait dans le réservoir à tambour de surpression ou le réservoir dégonflé à basse pression.

 

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