Подбор клапанов для промышленных жидкостных и газовых систем

Как правильно подобрать клапаны для вашей промышленной жидкостной или газовой системы

Подбор клапанов является важной частью правильно организованных процессов проектирования и технического обслуживания промышленных, трубопроводных и контрольно-измерительных систем. Если клапан не подходит для конкретной области применения, операторы могут столкнуться с проблемами в работе жидкостных и газовых систем, увеличением времени простоя и рисками для безопасности, которых можно избежать.

Выбор клапанов обычно происходит на начальном этапе проектирования жидкостных и газовых систем. В течение срока службы системы специалисты по техническому обслуживанию, как правило, заменяют клапан и большинство других компонентов деталями такого же типа, которые уже есть в системе, в соответствии с техническими требованиями. Именно поэтому так важно правильно подобрать подходящий клапан с самого начала, ведь это позволит операторам избежать необходимости его преждевременной замены в дальнейшем.

Как сделать правильный выбор?

Узнайте о предлагаемых компанией Swagelok возможностях обучения работе с жидкостными и газовыми системами

Для правильного подбора клапанов проектировщики и технические специалисты могут использовать метод STAMPED, который учитывает такие факторы как размер, температура, область применения, технологическая среда, давление, торцевые соединения или фитинги и условия поставки. Всестороннее рассмотрение каждого из этих условий эксплуатации может помочь специалистам по промышленным жидкостным и газовым системам, а также по системам поточного анализа правильно подобрать клапаны.

Применение метода STAMPED при проектировании жидкостной и газовой системы

S: размер (size)

Размер клапана обуславливает его пропускную способность, он должен соответствовать желаемому (или необходимому) расходу вашей системы. Производители должны указывать коэффициент расхода (C_v), который учитывает взаимосвязь между перепадом давления на клапане и соответствующим расходом.

Коэффициент расхода или C_v — это количество воды, выраженное в галлонах США в минуту, которое проходит через клапан с перепадом давления 1 фунт на кв. дюйм при температуре 60 °F. Для сжимаемой среды, например для газа, расчет и применение коэффициента C_v для прогнозирования потока является более сложным процессом, но он все равно остается эффективным способом определения размера клапана для конкретной области применения.

К факторам конструкции клапана, оказывающим влияние на коэффициент C_v, относятся размер и схема движения потока; размер условного прохода клапана влияет на проходящий через него поток среды. Чем больше условный проход, тем выше потенциальная пропускная способность. В различных типах клапанов условные проходы могут значительно различаться: например, шаровой кран обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление, а игольчатый клапан может ограничивать или замедлять поток. Это необходимо учитывать в процессе подбора.

При возникновении сомнений обратитесь к производителю — надежный производитель поможет с определением размера необходимого клапана. Для этих целей Swagelok предлагает удобный калькулятор коэффициента расхода C_v, который можно использовать в начале процесса подбора подходящего клапана для вашей области применения.

T: температура (temperature)

Не забывайте о значениях температуры, при которых будет работать ваш клапан. Учитывайте температуру технологической среды системы, которой будет управлять клапан, и рабочую температуру окружающей среды. Задайте себе вопрос: «Будет ли эта температура постоянной или она будет часто меняться?» Данные условия могут повлиять на подбор клапанов или на частоту профилактического техобслуживания.

Учитывайте колебания температуры, которые могут вызвать расширение или сжатие материалов уплотнений. При высокой температуре может снизиться прочность металлических компонентов, что повлечет за собой уменьшение номинальных параметров давления. Важно получить от производителя подтверждение, что клапан прошел всесторонние испытания в экстремальных условиях.

A: область применения (application)

Учитывайте, какие задачи будет решать клапан в вашей системе. Потребуется ли вам запускать или останавливать поток? Регулировать уровень расхода? Контролировать направление движения потока? Защищать систему от превышения давления?

Ответы на эти вопросы помогут подобрать нужный тип клапана для вашей конструкции. В качестве примера рассмотрим простой двухходовой шаровой кран. Несмотря на то что некоторые шаровые краны других производителей могут обеспечивать дросселирование, обычно их не используют для дросселирования или регулирования расхода — они предназначены только для применения в полностью открытом или полностью закрытом положении. Если ваша задача состоит в дросселировании или регулировании расхода, возможно, лучше будет выбрать игольчатый клапан или клапан тонкой регулировки.

M: технологическая среда (media)

Чтобы правильно подобрать клапан из соответствующего материала, необходимо также учитывать, какая технологическая среда находится в вашей системе. Проверьте совместимость среды системы с материалами, из которых изготовлены детали корпуса, седла, наконечники штоков клапанов, и другими более мягкими материалами. Несовместимость может вызвать коррозию, охрупчивание или коррозионное растрескивание под напряжением — все эти факторы могут поставить под угрозу безопасность, а также стать причиной возникновения дорогостоящих проблем при производстве.

Как и в случае с температурой, также необходимо учитывать, где будет использовать клапан. Будет ли он эксплуатироваться в контролируемых условиях внешней среды, например внутри установки или нагреваемого корпуса прибора? Будет ли он находиться вне помещения, подвергаясь воздействию таких факторов, как прямые солнечные лучи, дождь, снег, мороз, лед и колебания температуры? Будет ли он использоваться в морской среде со значительным воздействием хлоридов? Клапаны и их детали изготавливаются из разнообразных материалов. Подбирайте такие продукты, которые больше всего соответствуют указанным факторам, чтобы увеличить долговечность и максимально использовать функциональные возможности клапанов.

P: давление (pressure)

Давление также является важным фактором, который необходимо учитывать при подборе клапанов. Следует рассматривать два вида давления.

• Рабочее давление: нормальное действующее давление в вашей системе.
• Расчетное давление: максимально допустимое давление, указанное производителем клапана; не превышайте расчетное давление компонентов жидкостной или газовой системы, за исключением случаев проведения испытаний при контролируемых условиях.

Ограничение давления в жидкостной или газовой системе обусловлено компонентом с наименьшим номинальным значением давления. Помните об этом при выборе клапана. Давление и температура технологической среды оказывают значительное воздействие на работу компонентов. Выбранный вами клапан должен выдерживать давление и функционировать в необходимых условиях при различных значениях давления и температуры. Конструкция, подбор материалов и приемочные испытания — важнейшие аспекты надлежащей работы клапана. Кроме того, не забывайте о значительном взаимном влиянии давления и температуры. Как правило, номинальное рабочее давление снижается при повышении температуры технологической среды.

E: торцевые соединения (end connections)

Клапаны поставляются с разнообразными торцевыми соединениями. Это могут быть встроенные трубные обжимные фитинги, трубная резьба, трубные фланцы, соединения под приварку и т. д. Несмотря на то что торцевое соединение обычно не относится напрямую к конструкции клапана, выбор торцевого соединения важен для работы клапана в целом и его способности сохранять герметичность системы. Убедитесь, что торцевые соединения соответствуют давлению и температуре вашей системы и имеют соответствующие размеры — правильно выбранное торцевое соединение может упростить монтаж и предотвратить появление дополнительных мест утечки.

D: поставка (delivery)

После рассмотрения всех перечисленных выше факторов и выбора клапана, наиболее подходящего для вашей области применения, задайте себе вопрос: «Когда мне потребуются клапаны? Сколько клапанов мне потребуется?»

Своевременная и надежная поставка так же важна для обеспечения эффективной работы вашей жидкостной или газовой системы, как и остальные факторы. Последний этап метода STAMPED предусматривает проверку ваших поставщиков. Способны ли они предоставить вам требуемые компоненты тогда, когда в них возникает необходимость? Легко ли с ними связаться? Готовы ли они сотрудничать с вами, чтобы понять потребности вашей системы?

Подбор клапанов — неотъемлемая часть процесса проектирования безопасных и эффективных жидкостных и газовых систем. Хотите получить дополнительную детальную информацию о подборе клапанов и проектировании жидкостных и газовых систем? Посетите один из наших учебных курсов, чтобы расширить свои практические знания в области проектирования. Узнайте подробнее о наших будущих дистанционных курсах уже сегодня.

Подробнее об учебном курсе по основам работы с продукцией Swagelok

Джо Буш (Joe Bush) — старший менеджер по продукции компании Swagelok, он отвечает за разработку перспективного видения и стратегии товарного ассортимента клапанов общепромышленного назначения. Проработав в компании Swagelok 26 лет, он приобрел богатый опыт, занимая должности руководителя службы технической поддержки для систем высокой степени чистоты, старшего аналитика по ценообразованию и руководителя по рынку нефти и газа.