Como evitar a cavitação da válvula?

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O disco e a sede e outras partes do interno da válvula de controle e do válvula redutora aparecerá fricção, ranhura e outros defeitos, a maioria deles é causada por cavitação. Cavitação é todo o processo de acumulação, movimento, divisão e eliminação de bolhas. Quando o líquido passa através da válvula parcialmente aberta, a pressão estática é menor que a pressão de saturação do líquido na área de velocidade crescente ou após o fechamento da válvula. Nesse momento, o líquido na área de baixa pressão começa a vaporizar e produz pequenas bolhas que absorvem impurezas no líquido. Quando a bolha é transportada para a área de pressão estática mais alta pelo fluxo líquido novamente, a bolha explode ou explode repentinamente, chamamos esse tipo de cavitação da válvula do fenômeno do fluxo hidráulico.

A causa direta da cavitação está piscando, causada por uma súbita mudança de resistência. Piscar refere-se à alta pressão do líquido saturado após a descompressão em uma parte do vapor saturado e do líquido saturado, da bolha e da formação de fricção suave na superfície das peças.

Quando as bolhas explodem durante a cavitação, a pressão de impacto pode chegar a 2000Mpa, o que excede em muito o limite de falha de fadiga da maioria dos materiais metálicos. A ruptura de bolhas é a principal fonte de ruído, a vibração produzida por ele pode produzir até 10KHZ de ruído, quanto mais bolhas, o ruído é mais sério, além disso, a cavitação reduzirá a capacidade de suporte da válvula, danificará as partes internas da válvula e propenso a produzir vazamentos, como prevenir válvula cavitação?

 

  • Redução de pressão em vários estágios

Peças internas de vários estágios, isto é, a queda de pressão através da válvula em várias menores, de modo que a seção de contração da veia de pressão seja maior que a pressão do vapor, para evitar a formação de bolhas de vapor e eliminar a cavitação.

 

  • Aumentar a dureza do material

Uma das principais causas de danos à válvula é que a dureza do material não pode resistir à força de impacto liberada pela explosão da bolha. A soldagem por revestimento ou por spray de liga mais resistente à base de aço inoxidável para formar uma superfície endurecida, uma vez danificada, uma segunda vez por revestimento ou soldagem por spray pode prolongar a vida útil do equipamento e reduzir o custo de manutenção.

 

  • Design por estrangulamento poroso

A estrutura especial da sede e do disco torna o fluxo da pressão do líquido maior que a pressão do vapor saturado, a concentração do líquido de injeção na válvula da energia cinética em energia térmica, reduzindo assim a formação de bolhas de ar.

Por outro lado, fazer a bolha estourar no centro da luva para evitar danos diretamente na superfície do assento e do disco.

 

Como escolher a válvula para o gasoduto?

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O oxigênio tem propriedades químicas tipicamente ativas. É um oxidante forte e uma substância combustível e pode combinar-se com a maioria dos elementos para formar óxidos, exceto ouro, prata e gases inertes como hélio, néon, argônio e criptônio. Uma explosão ocorre quando o oxigênio é misturado com gases combustíveis (acetileno, hidrogênio, metano, etc.) em uma determinada proporção ou quando a válvula do tubo encontra um incêndio repentino. A alteração do fluxo de oxigênio no sistema de dutos no processo de transporte do gás oxigênio, a European Industrial Gas Association (EIGA) desenvolveu o padrão IGC Doc 13 / 12E “Oxygen Pipeline and Piping Systems” dividindo as condições de trabalho de oxigênio em “impacto” e “ sem impacto ”. O “impacto” é uma ocasião perigosa porque é fácil de estimular a energia, causando combustão e explosão. A válvula de oxigênio é a típica “ocasião de impacto”.

A válvula de oxigênio é um tipo de válvula especial projetada para tubulações de oxigênio, tem sido amplamente utilizada em metalurgia, petróleo, química e outras indústrias que envolvem oxigênio. O material da válvula de oxigênio é limitado à pressão e vazão de trabalho para evitar a colisão de partículas e impurezas na tubulação. Portanto, o engenheiro deve considerar completamente o atrito, a eletricidade estática, a ignição não metálica, possíveis poluentes (corrosão da superfície do aço carbono) e outros fatores ao selecionar a válvula de oxigênio.

Por que as válvulas de oxigênio tendem a explodir?

  • A ferrugem, poeira e escória de solda no tubo causam combustão por atrito com a válvula.

No processo de transporte, o oxigênio comprimido esfrega e colide com óleo, sucata de óxido de ferro ou combustor de pequenas partículas (pó de carvão, partícula de carbono ou fibra orgânica), resultando em uma grande quantidade de calor de atrito, resultando na combustão de tubos e equipamento, relacionado ao tipo de impurezas, tamanho das partículas e velocidade do fluxo de ar. O pó de ferro é fácil de queimar com oxigênio, e quanto mais fino o tamanho das partículas, menor o ponto de ignição; Quanto maior a velocidade, mais fácil é gravar.

  • O oxigênio comprimido adiabaticamente pode inflamar combustíveis.

Os materiais com baixo ponto de ignição, como óleo e borracha na válvula, inflamarão a uma temperatura local alta. O metal reage em oxigênio, e essa reação de oxidação é significativamente intensificada pelo aumento da pureza e pressão do oxigênio. Por exemplo, na frente da válvula é 15MPa, a temperatura é 20 ℃, a pressão atrás da válvula é 0.1MPa, se a válvula for aberta rapidamente, a temperatura do oxigênio após a válvula atingir 553 ℃ de acordo com o cálculo da compressão adiabática fórmula que atingiu ou excedeu o ponto de ignição de alguns materiais.

  • O baixo ponto de ignição dos combustíveis no oxigênio puro de alta pressão é a indução da combustão das válvulas de oxigênio

A intensidade da reação de oxidação depende da concentração e pressão do oxigênio. A reação de oxidação ocorre violentamente no oxigênio puro, ao mesmo tempo que libera uma grande quantidade de calor, de modo que a válvula de oxigênio no oxigênio puro de alta pressão apresenta um grande perigo potencial. Testes mostraram que a energia de detonação do fogo é inversamente proporcional ao quadrado da pressão, o que representa uma grande ameaça para a válvula de oxigênio.

Os tubos, conexões de válvulas, gaxetas e todos os materiais em contato com oxigênio nas tubulações devem ser rigorosamente limpos devido às propriedades especiais do oxigênio, purgados e desengordurados antes da instalação para evitar que sucata, graxa, poeira e partículas sólidas muito pequenas sejam produzidas ou deixado para trás no processo de fabricação. Quando estão no oxigênio através da válvula, é fácil causar risco de combustão por atrito ou explosão.

Como escolher uma válvula usada para o oxigênio?

Alguns projetos proíbem explicitamente válvulas de portão de ser usado em dutos de oxigênio com pressão de projeto superior a 0.1 mpa. Isso ocorre porque a superfície de vedação das válvulas de gaveta será danificada pelo atrito no movimento relativo (isto é, a abertura / fechamento da válvula), o que faz com que pequenas “partículas de pó de ferro” caiam da superfície de vedação e pegem fogo facilmente. Da mesma forma, a linha de oxigênio de outro tipo de válvula também explodirá no momento em que a diferença de pressão entre os dois lados da válvula for grande e a válvula abrir rapidamente.

  • Tipo de válvula

A válvula instalada na tubulação de oxigênio é geralmente uma válvula globo, a direção geral do fluxo da válvula é para baixo e para dentro, enquanto a válvula de oxigênio é o oposto para garantir uma boa força de haste e o fechamento rápido do núcleo da válvula.

  • Material da válvula

Corpo da válvula: Recomenda-se usar aço inoxidável abaixo de 3MPa; O aço de liga Inconel 625 ou Monel 400 é usado acima de 3MPa.

  • aparar

(1) As partes internas da válvula devem ser tratadas com Inconel 625 e endurecimento da superfície;

(2) O material da haste / luva da válvula é Inconel X-750 ou Inconel 718;

(3) Deve ser uma válvula não redutora e manter o mesmo calibre com o tubo original; A sede do núcleo da válvula não é adequada para soldagem de superfícies duras;

(4) O material do anel de vedação da válvula é grafite moldada sem graxa (baixo teor de carbono);

(5) A gaxeta dupla é usada para a tampa superior da válvula. A embalagem é de grafite livre de graxa resistente a altas temperaturas (468 ℃).

(6) O oxigênio no fluxo de rebarbas ou ranhuras produzirá atrito em alta velocidade, que produz o acúmulo de uma grande quantidade de calor e pode explodir com compostos de carbono; o acabamento da superfície interna da válvula deve atender aos requisitos da ISO 8051-1 Sa2 .

 

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Por que o design antiestático é essencial para a válvula de esfera?

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A eletricidade estática é um fenômeno físico comum. Quando dois materiais diferentes de atrito, a transferência de elétrons produz carga eletrostática, esse processo é chamado de eletrificação de atrito. Em teoria, dois objetos de materiais diferentes podem produzir eletricidade estática quando se esfregam, mas dois objetos do mesmo material não. Quando o fenômeno produzido no corpo da válvula, ou seja, o atrito entre a esfera e a esfera, haste e corpo da sede não metálica produz cargas estáticas quando a válvula é aberta e fechada, o que traz um risco potencial de incêndio para toda a equipe. sistema de tubulação. Para evitar brilho estático, um dispositivo antiestático é projetado na válvula para reduzir ou derivar a carga estática da bola.

API 6D-2014 “5.23 dispositivo antiestático” estipula o seguinte: “válvula de esfera com assento macioe, a válvula macho e a válvula gaveta devem ter um dispositivo antiestático. O teste do dispositivo deve ser realizado de acordo com a seção H.5 se o comprador exigir. O “teste antiestático H.6” API 5D declara: “a resistência entre o fechamento e o corpo da válvula, a haste / eixo e o corpo da válvula deve ser testada por fonte de alimentação DC não superior a 12V. As medições de resistência devem estar em seco antes da válvula de teste de pressão, seu valor de resistência não é superior a 10 Ω. As válvulas de sede macia devem instalar um dispositivo antiestático, mas as válvulas de sede de metal não são necessárias porque as sedes de plástico macio como (PTFE, PPL, NYLON, DEVLON, PEEK, etc.) tendem a gerar eletricidade estática ao esfregar com a esfera (geralmente metal) , enquanto as vedações metal-metal não. Se o meio for inflamável e explosivo, a faísca eletrostática provavelmente causará combustão ou até mesmo explosão, portanto, conecte as partes metálicas em contato com as não metálicas através do dispositivo antiestático à haste e corpo e, finalmente, libere a eletricidade estática através do antiestático dispositivo de ligação no corpo. O princípio antiestático da válvula de esfera flutuante é mostrado na figura abaixo.

O dispositivo antiestático consiste em uma mola e uma esfera de aço (”eletrostática - conjuntos de molas”). De um modo geral, as válvulas de esfera flutuante consistem em dois “conjuntos de molas eletrostáticas”, sendo um na superfície de contato da haste e esfera e o outro na superfície de contato da haste e do corpo. Quando a válvula é aberta ou fechada, a eletricidade estática é gerada pela fricção entre a esfera e a sede. Por causa da folga entre a haste e a esfera, quando a haste da válvula é acionada por esfera, a pequena bola de "conjuntos de mola eletrostática" ricocheteia, que conduz a eletrostática para a haste da válvula, ao mesmo tempo, a haste da válvula e a superfície de contato do corpo da válvula dos conjuntos de mola eletrostática, irá exportar estática para o corpo devido ao mesmo princípio, acabará por descarga eletrostática completamente.

Em resumo, um dispositivo antiestático usado em um válvula de esfera é reduzir a carga estática gerada na bola devido ao atrito. É usado para proteger a válvula contra faíscas que podem inflamar o combustível que flui através da válvula. A válvula de esfera com um design anti-estático é especialmente para o campo como petróleo e gás, produtos químicos, usinas de energia e outros industriais que isenta de fogo é a garantia importante de uma produção segura.

Qual é a diferença entre uma válvula de alívio e uma válvula de segurança?

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As válvulas de segurança e as válvulas de alívio têm estrutura e desempenho semelhantes, os quais descarregam a mídia interna automaticamente quando a pressão excede o valor definido para garantir a segurança do dispositivo de produção. Devido a essa similaridade essencial, os dois são freqüentemente confusos e suas diferenças são negligenciadas, pois são intercambiáveis ​​em algumas instalações de produção. Para uma definição mais clara, consulte as especificações da caldeira e vaso de pressão ASME.

Válvula de segurança: Um dispositivo de controle automático de pressão acionado pela pressão estática do meio na frente da válvula é usado para aplicações de gás ou vapor, com ação totalmente aberta.

Válvula de alívio: Também conhecida como válvula de descarga, um dispositivo automático de alívio de pressão acionado pela pressão estática na frente da válvula. Abre proporcionalmente à medida que a pressão excede a força de abertura, usada principalmente para aplicações de fluidos.

 

A diferença básica em seu princípio de operação: A válvula de segurança alivia a pressão na atmosfera, ou seja, fora do sistema, pode ser um dispositivo de alívio de pressão de vasos de fluido, quando o valor de pressão definido é atingido, a válvula se abre quase completamente. Pelo contrário, a válvula de alívio alivia a pressão, liberando o fluido de volta ao sistema, que é o lado da baixa pressão. A válvula de alívio abre gradualmente se a pressão aumenta gradualmente.

A diferença também é geralmente mostrada em capacidade e ponto de ajuste. UMA válvula de escape é usado para aliviar a pressão para evitar uma condição de sobrepressão, o operador pode ser necessário para ajudar a abrir a válvula em resposta a um sinal de controle e fechar quando aliviar as pressões excessivas e continuar a operar normalmente.

Uma válvula de segurança pode ser usada para aliviar a pressão que não precisa de redefinição manual. Por exemplo, uma válvula de alívio térmico é usada para drenar a pressão em um trocador de calor se estiver isolado, mas a possibilidade de expansão térmica do fluido pode causar condições de sobrepressão. A válvula de segurança em uma caldeira ou em outros tipos de vasos de pressão acionados deve ser capaz de remover mais energia possível de ser colocada no vaso.

Em resumo, válvulas de segurança e válvulas de alívio são os dois tipos mais comuns de válvulas de controle. A válvula de segurança pertence ao dispositivo de liberação de pressão, que só pode operar quando a pressão de trabalho exceder a faixa permitida para proteger o sistema. A válvula de alívio pode fabricar o meio de alta pressão rapidamente para atender aos requisitos de pressão do sistema e seu processo de trabalho é contínuo.

Sistema de cobertura de nitrogênio para tanques de armazenamento

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O sistema de inertização de nitrogênio é completo de dispositivos para manter um estado de pressão constante por meio da injeção de gás N2, ou seja, gás inerte na parte superior do tanque de armazenamento. É composto por uma série de válvula redutora de nitrogênio de alta pressão (válvulas de alimentação / válvulas de sangria), válvulas de respiro, manômetro e outro sistema de tubulação e dispositivo de segurança, pode funcionar sem problemas sem energia externa como eletricidade ou gás, apresentando as vantagens de simples , conveniente e econômico, fácil de manter. O sistema de inertização de nitrogênio impede o desenvolvimento de qualquer vácuo e reduz a evaporação, o que mantém o tanque de armazenamento em um valor de pressão projetado, tem sido amplamente utilizado em tanques de armazenamento, reatores e centrífugas de refinarias e fábricas de produtos químicos.

Quando a válvula de purga do tanque de armazenamento é aberta, o nível do líquido cai, o volume da fase gasosa aumenta e a pressão de nitrogênio diminui. Em seguida, a válvula de suprimento de nitrogênio se abre e injeta nitrogênio no tanque. Quando a pressão de nitrogênio no tanque aumentar para o valor definido da válvula de suprimento de nitrogênio, ela será fechada automaticamente. Em vez disso, quando a válvula de abastecimento do tanque é aberta para fornecer nitrogênio ao tanque, o nível do líquido aumenta, o volume da fase gasosa diminui e a pressão aumenta. Se a pressão for maior que o valor definido da válvula de alívio de nitrogênio, a válvula de alívio de nitrogênio abrirá e liberará nitrogênio e fará com que a pressão de nitrogênio no tanque caia. Quando a válvula de alívio de nitrogênio cai para o valor definido da válvula de alívio de nitrogênio, ela fecha automaticamente.

De um modo geral, o regulador de suprimento de nitrogênio pode ser um tipo de válvula de controle de pressão operada por piloto e auto-operada, o dispositivo de descarga de nitrogênio adota a válvula de controle de micro-pressão auto-operada, cujo diâmetro geralmente é igual ao diâmetro da válvula de entrada; A válvula de respiro é instalada na parte superior do tanque e foi projetada para proteção contra explosão e incêndio. A pressão de fornecimento de nitrogênio é de cerca de 300 ~ 800KPa, a pressão de cobertura de nitrogênio é de 1KPa, a pressão de sangramento de nitrogênio é de 1.5kpa, a pressão de expiração da válvula de respiração é de 2KPa e a pressão de respiração -0.8 KPa; A válvula de respiro não funciona normalmente somente quando a válvula principal falha e a pressão no tanque é muito alta ou muito baixa.

Oferecemos um sistema completo de inertização de tanques com dispositivos de segurança junto com válvulas redutoras de nitrogênio de alta pressão e componentes para tanques de armazenamento, reatores e centrífugas.

O que são válvulas de respiro?

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Às vezes chamada de válvula de alívio de pressão e vácuo, a válvula de respiro é uma parte importante para tanques e vasos atmosféricos nos quais os solventes são preenchidos e retirados a uma taxa de fluxo alta. Este tipo de válvula é instalada nas linhas de inspiração e expiração de tanques, vasos e equipamentos de processo para reter vapores tóxicos e evitar a contaminação atmosférica, equilibrando assim flutuações imprevistas de pressão e vácuo e proporcionando maior proteção e segurança contra incêndio.

Como funciona a válvula de respiro?

A estrutura interna da válvula respiratória é essencialmente composta por uma válvula inspiratória e a válvula expiratória, que podem ser dispostas lado a lado ou sobrepostas. Quando a pressão do tanque é igual à pressão atmosférica, o disco da válvula de pressão e a válvula de vácuo e a sede trabalham juntos devido ao efeito de “adsorção”, tornando a sede estanque sem vazamentos. Quando a pressão ou o vácuo aumentam, o disco se abre e mantém uma boa vedação por causa do efeito de “adsorção” na lateral da sede.

Quando a pressão no tanque aumenta para os valores projetados permitidos, a válvula de pressão é aberta e o gás no tanque é descarregado na atmosfera externa através do lado da válvula de ventilação (a válvula de pressão). Neste momento, a válvula de vácuo está fechada devido à pressão positiva no tanque. Por outro lado, o processo de expiração ocorre quando o tanque é carregado e a evaporação do líquido devido à temperatura mais alta da atmosfera, a válvula de vácuo se abre devido à pressão positiva da pressão atmosférica e o gás externo entra no tanque através da válvula de sucção (a saber válvula de vácuo); nesse ponto, a válvula de pressão fecha. A válvula de pressão e a válvula de vácuo não podem abrir a qualquer momento. Quando a pressão ou o vácuo no tanque cai para o normal, as válvulas de pressão e vácuo fecham e interrompem o processo de expiração ou inalação.

 

O objetivo da válvula de respiro?

A válvula de respiração deve ser vedada em condições normais somente se:

(1) Quando o tanque está sangrando, a válvula respiratória começa a inalar ar ou nitrogênio no tanque.

(2) Ao encher o tanque, a válvula respiratória começa a empurrar o gás expirado para fora do tanque.

(3) Devido às mudanças climáticas e outros motivos, a pressão do vapor do material no tanque aumenta ou diminui, e a válvula respiratória exala o vapor ou respira ar ou nitrogênio (geralmente chamado de efeito térmico).

(4) O líquido do tanque evapora bruscamente devido ao gás exalado aquecido em caso de incêndio, e a válvula de respiração começa a esvaziar para fora do tanque para evitar danos ao tanque devido à sobrepressão.

(5) Nas condições de trabalho, como transporte pressurizado de líquido volátil, reações químicas de dispositivos internos e externos de transferência de calor e erros operacionais, a válvula de respiração é operada para evitar danos ao tanque de armazenamento devido a sobrepressão ou super vácuo.

 

Normas comuns para válvula de respiro

DIN EN 14595-2016 - Tanque para transporte de mercadorias perigosas - equipamento de serviço para tanques-pressão e respiradouro a vácuo.

 

Como a válvula de respiro é instalada?

(1) a válvula de respiro deve ser instalada no ponto mais alto da parte superior do tanque. Teoricamente falando, da perspectiva de reduzir as perdas de evaporação e outros escapamentos, a válvula de respiro deve ser instalada no ponto mais alto do espaço do tanque para fornecer o acesso mais direto e máximo à válvula de respiro.

(2) O grande volume de tanques para impedir uma única válvula de respiração devido ao risco de sobrepressão de falha ou pressão negativa pode ser instalado duas válvulas de respiração. Para evitar a operação de duas válvulas de respiração e aumentar o risco de falha ao mesmo tempo, geralmente a pressão de sucção e descarga de duas válvulas de respiração no design do tipo gradiente, uma funcionando normalmente, a outra é sobressalente.

(3) Se um grande volume respiratório fizer com que o volume respiratório de uma única válvula respiratória não atenda aos requisitos, duas ou mais válvulas respiratórias poderão ser equipadas e a distância entre elas e o centro da parte superior do tanque deverá ser igual, isto é, arranjo simétrico na parte superior do tanque.

(4) Se a válvula de respiração estiver instalada no tanque de cobertura de nitrogênio, a posição de conexão do tubo de suprimento de nitrogênio deve estar longe da interface da válvula de respiração e inserida no tanque de armazenamento pela parte superior do tanque por cerca de 200 mm, de modo que o nitrogênio não descarrega diretamente após entrar no tanque e desempenha o papel de cobertura de nitrogênio.

(5) Se houver um pára-raios na válvula de respiração, a influência da queda de pressão do pára-raios na pressão de descarga da válvula de respiração deve ser considerada para evitar a sobrepressão do tanque.

(6) Quando a temperatura média do tanque for menor ou igual a 0, a válvula de respiro deve ter medidas anticongelantes para evitar que o tanque congele ou bloqueie o disco da válvula causado pela exaustão insuficiente do tanque ou fornecimento de ar insuficiente, resultando no tanque do tambor de sobrepressão ou tanque esvaziado de baixa pressão.

 

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