Kur naudojami vožtuvai: Visur!

Šiandien vožtuvų galima rasti beveik visur: mūsų namuose, po gatvėmis, komerciniuose pastatuose ir tūkstančiuose vietų elektrinėse ir vandens tiekimo įmonėse, popieriaus fabrikuose, naftos perdirbimo gamyklose, chemijos gamyklose ir kituose pramonės bei infrastruktūros objektuose.

Vožtuvų pramonė yra išties plati, jos segmentai svyruoja nuo vandens paskirstymo iki branduolinės energetikos ir naftos bei dujų gavybos bei perdirbimo. Kiekviena iš šių galutinių vartotojų pramonės šakų naudoja tam tikrus pagrindinius vožtuvų tipus; tačiau konstrukcijos detalės ir medžiagos dažnai labai skiriasi. Štai pavyzdys:

VANDENS TYRIMAI

Vandens paskirstymo pasaulyje slėgis beveik visada yra santykinai žemas, o temperatūra – aplinkos temperatūra. Šie du taikymo faktai leidžia naudoti daugybę vožtuvų konstrukcinių elementų, kurių nebūtų sudėtingesnėje įrangoje, pavyzdžiui, aukštos temperatūros garo vožtuvuose. Vandens tiekimo aplinkos temperatūra leidžia naudoti elastomerus ir guminius sandariklius, kurie netinka kitur. Šios minkštos medžiagos leidžia įrengti vandens vožtuvus taip, kad jie sandariai užsandarintų lašėjimą.

Kitas vandens tiekimo vožtuvų aspektas yra konstrukcinių medžiagų pasirinkimas. Ketaus ir kaliojo ketaus plačiai naudojamas vandens sistemose, ypač didelio išorinio skersmens linijose. Labai mažas linijas gana gerai galima apdoroti bronzinėmis vožtuvų medžiagomis.

Dauguma vandentiekio vožtuvų atlaiko slėgį, kuris paprastai būna gerokai mažesnis nei 200 psi. Tai reiškia, kad storesnių sienelių aukštesnio slėgio konstrukcijų nereikia. Tačiau pasitaiko atvejų, kai vandens vožtuvai yra sukonstruoti taip, kad atlaikytų didesnį slėgį, iki maždaug 300 psi. Tokios sistemos paprastai naudojamos ilguose akvedukuose, netoli slėgio šaltinio. Kartais aukštesnio slėgio vandens vožtuvai taip pat randami aukščiausio slėgio taškuose aukštoje užtvankoje.

Amerikos vandens tiekimo asociacija (AWWA) išleido specifikacijas, apimančias daugelį skirtingų vožtuvų ir pavarų tipų, naudojamų vandens tiekimo sistemose.

NUOTEKOS

Kita vertus, į įrenginį ar statinį patenkantis šviežias geriamasis vanduo yra nuotekų arba kanalizacijos išleidimo vamzdynas. Šios linijos surenka visus nuotekų skysčius ir kietąsias daleles ir nukreipia jas į nuotekų valymo įrenginius. Šiuose valymo įrenginiuose yra daug žemo slėgio vamzdynų ir vožtuvų, kurie atlieka savo „nešvarų darbą“. Nuotekų vožtuvams keliami reikalavimai daugeliu atvejų yra daug švelnesni nei švaraus vandens tiekimui. Šio tipo paslaugoms populiariausi pasirinkimai yra geležiniai vartai ir atbuliniai vožtuvai. Standartiniai šio tipo vožtuvai yra pagaminti pagal AWWA specifikacijas.

ENERGETIKOS PRAMONĖ

Didžioji dalis Jungtinėse Valstijose pagaminamos elektros energijos yra gaminama garo jėgainėse, naudojančiose iškastinį kurą ir greitaeiges turbinas. Nuėmus modernios elektrinės dangtį, būtų galima pamatyti aukšto slėgio ir aukštos temperatūros vamzdynų sistemas. Šios pagrindinės linijos yra svarbiausios garo energijos gamybos procese.

Sklendės išlieka pagrindiniu pasirinkimu elektrinių įjungimo/išjungimo sistemose, nors taip pat yra specialios paskirties Y formos rutulinių vožtuvų. Didelio našumo, kritinio aptarnavimo rutuliniai vožtuvai populiarėja tarp kai kurių elektrinių projektuotojų ir skinasi kelią šiame kadaise linijinių vožtuvų dominuojamame pasaulyje.

Metalurgija yra labai svarbi vožtuvams elektros energijos įrenginiuose, ypač tiems, kurie veikia superkritiniuose arba ultrasuperkritiniuose slėgio ir temperatūros diapazonuose. Šiandieninėse elektrinėse dažniausiai naudojami F91, F92, C12A, taip pat keli Inconel ir nerūdijančio plieno lydiniai. Slėgio klasės apima 1500, 2500 ir kai kuriais atvejais 4500. Pikinių elektrinių (kurios veikia tik pagal poreikį) moduliacinis pobūdis taip pat labai apkrauna vožtuvus ir vamzdynus, todėl reikia tvirtų konstrukcijų, kad būtų galima atlaikyti ekstremalų ciklų, temperatūros ir slėgio derinį.

Be pagrindinių garo vožtuvų, elektrinėse yra ir pagalbiniai vamzdynai, kuriuose sumontuota daugybė sklendžių, gaubtelių, atbulinių, drugelių ir rutulinių vožtuvų.

Branduolinės elektrinės veikia tuo pačiu garo/didelio greičio turbinos principu. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad atominėje elektrinėje garas susidaro iš skilimo proceso metu susidarančios šilumos. Atominių elektrinių vožtuvai yra panašūs į savo iškastiniu kuru kūrenamus giminaičius, išskyrus jų kilmę ir papildomą absoliutaus patikimumo reikalavimą. Branduolinės elektrinės vožtuvai gaminami laikantis itin aukštų standartų, o kvalifikacijos ir patikros dokumentai užima šimtus puslapių.

NAFTOS IR DUJŲ GAMYBA

Naftos ir dujų gręžiniuose bei gamybos įrenginiuose dažnai naudojami vožtuvai, įskaitant daugelį itin galingų vožtuvų. Nors naftos pliūpsniai, išsiveržiantys į šimtus pėdų į orą, nebėra tikėtini, paveikslėlyje pavaizduotas potencialus požeminės naftos ir dujų slėgis. Štai kodėl gręžinio ilgos vamzdžių atkarpos viršuje dedamos gręžinių galvutės arba „Kalėdų eglutės“. Šie mazgai su vožtuvų ir specialių jungiamųjų detalių deriniu yra skirti atlaikyti iki 10 000 psi slėgį. Nors šiais laikais sausumoje iškastuose gręžiniuose tokių vožtuvų retai pasitaiko, itin aukštas slėgis dažnai pasitaiko giliuose jūriniuose gręžiniuose.

Gręžinių galvų įrangos projektavimą reglamentuoja API specifikacijos, tokios kaip 6A „Gręžinių galvų ir Kalėdų eglučių įrangos specifikacija“. 6A aprašyti vožtuvai yra skirti itin aukštam slėgiui, bet nedidelei temperatūrai. Daugumoje Kalėdų eglučių yra uždaromosios sklendės ir specialūs rutuliniai vožtuvai, vadinami droseliais. Droseliai naudojami srautui iš gręžinio reguliuoti.

Be pačių gręžinių galvučių, naftos ar dujų telkinyje yra daug pagalbinių įrenginių. Naftos ar dujų išankstinio apdorojimo įrangai reikia tam tikro skaičiaus vožtuvų. Šie vožtuvai paprastai gaminami iš žemesnės klasės anglinio plieno.

Kartais neapdorotos naftos sraute aptinkamas labai korozinis skystis – vandenilio sulfidas. Ši medžiaga, dar vadinama rūgštinėmis dujomis, gali būti mirtina. Norint įveikti rūgštinių dujų keliamus iššūkius, reikia laikytis specialių medžiagų arba medžiagų apdorojimo metodų pagal NACE tarptautinę specifikaciją MR0175.

Jūrinė pramonė

Jūrinių naftos platformų ir gamybos įrenginių vamzdynų sistemose yra daugybė vožtuvų, pagamintų pagal įvairias specifikacijas, kad būtų galima išspręsti įvairius srauto reguliavimo uždavinius. Šiuose įrenginiuose taip pat yra įvairių valdymo sistemos kilpų ir slėgio mažinimo įtaisų.

Naftos gavybos įrenginių arterinė širdis yra tikroji naftos ar dujų gavybos vamzdynų sistema. Nors ne visada pačioje platformoje, daugelyje gamybos sistemų naudojamos „eglutės“ ir vamzdynų sistemos, kurios veikia nesvetingame 10 000 pėdų ar didesniame gylyje. Ši gamybos įranga pagaminta pagal daugelį griežtų Amerikos naftos instituto (API) standartų ir yra nurodyta keliose API rekomenduojamose praktikose (RP).

Daugumoje didelių naftos platformų neapdorotam skysčiui, gaunamam iš gręžinio galvutės, taikomi papildomi procesai. Tai apima vandens atskyrimą nuo angliavandenilių ir dujų bei gamtinių dujų skysčių atskyrimą nuo skysčio srauto. Šios „Po-Kalėdų eglutės“ vamzdynų sistemos paprastai statomos pagal Amerikos mechanikos inžinierių draugijos B31.3 vamzdynų kodus, o vožtuvai projektuojami pagal API vožtuvų specifikacijas, tokias kaip API 594, API 600, API 602, API 608 ir API 609.

Kai kuriose iš šių sistemų taip pat gali būti API 6D sklendės, rutuliniai ir atbuliniai vožtuvai. Kadangi visi platformos ar gręžimo laivo vamzdynai yra įrenginio viduje, griežti reikalavimai naudoti API 6D vožtuvus vamzdynams netaikomi. Nors šiose vamzdynų sistemose naudojama daug vožtuvų tipų, pasirinktas vožtuvo tipas yra rutulinis vožtuvas.

VAMZDYNAI

Nors dauguma vamzdynų yra paslėpti, jų buvimas paprastai yra akivaizdus. Maži ženklai su užrašu „naftos vamzdynas“ yra vienas akivaizdžių požeminių transportavimo vamzdynų buvimo rodiklių. Šie vamzdynai per visą savo ilgį aprūpinti daugybe svarbių vožtuvų. Avariniai vamzdynų uždarymo vožtuvai yra įrengti intervalais, nurodytais standartuose, kodeksuose ir įstatymuose. Šie vožtuvai atlieka gyvybiškai svarbią funkciją – izoliuoja vamzdyno atkarpą nuotėkio atveju arba kai reikia atlikti techninę priežiūrą.

Taip pat palei vamzdyno trasą išsibarstę įrenginiai, kuriuose vamzdynas išnyra iš žemės ir yra prieiga prie jo. Šiose stotyse yra įrengta vamzdžių tikrinimo prietaisų paleidimo įranga, kurią sudaro į vamzdynus įstatomi įtaisai, skirti vamzdžiui apžiūrėti arba valyti. Šiose vamzdžių tikrinimo prietaisų paleidimo stotyse paprastai yra keli vožtuvai – uždorio arba rutulinio tipo. Visi vamzdynų sistemos vožtuvai turi būti pilno angos (pilno atsidarymo), kad vamzdžių tikrinimo prietaisai galėtų praeiti.

Vamzdynams taip pat reikia energijos, kad būtų galima kovoti su vamzdyno trintimi ir palaikyti slėgį bei srautą linijoje. Naudojamos kompresorinės arba siurblinės, kurios atrodo kaip mažos gamybos įrenginių versijos, tik be aukštų krekingo bokštų. Šiose stotyse yra dešimtys uždaromųjų, rutulinių ir atbulinių vamzdynų vožtuvų.

Patys vamzdynai projektuojami pagal įvairius standartus ir kodeksus, o vamzdynų vožtuvai atitinka API 6D vamzdynų vožtuvus.

Taip pat yra mažesnių vamzdynų, kurie tiekia vandenį į namus ir komercinius pastatus. Šie vamzdynai tiekia vandenį ir dujas ir yra apsaugoti uždarymo vožtuvais.

Didelės savivaldybės, ypač šiaurinėje JAV dalyje, tiekia garą komerciniams klientams šildyti. Šios garo tiekimo linijos aprūpintos įvairiais vožtuvais, skirtais garo tiekimui valdyti ir reguliuoti. Nors skystis yra garas, slėgis ir temperatūra yra žemesni nei garo gamybos elektrinėse sistemose. Šiai paslaugai naudojami įvairūs vožtuvų tipai, nors gerbiamas kištukinis vožtuvas vis dar yra populiarus pasirinkimas.

NAFTOS RAFINO IR NAFTOS CHEMIJOS

Naftos perdirbimo gamyklų vožtuvai pramoniniuose įrenginiuose naudojami dažniau nei bet kuris kitas vožtuvų segmentas. Naftos perdirbimo gamyklose susiduriama su koroziniais skysčiais, o kai kuriais atvejais – ir su aukšta temperatūra.

Šie veiksniai lemia, kaip vožtuvai gaminami pagal API vožtuvų projektavimo specifikacijas, tokias kaip API 600 (skliauto sklendės), API 608 (rutuliniai vožtuvai) ir API 594 (atbuliniai vožtuvai). Dėl atšiaurių eksploatavimo sąlygų, su kuriomis susiduria daugelis šių vožtuvų, dažnai reikalinga papildoma korozijos tolerancija. Ši tolerancija pasireiškia didesniu sienelių storiu, kuris nurodomas API projektavimo dokumentuose.

Tipinėje didelėje naftos perdirbimo gamykloje gausu praktiškai visų pagrindinių vožtuvų tipų. Visur esančios sklendės vis dar yra populiariausios ir turi daugiausiai, tačiau ketvirčio apsisukimo vožtuvai užima vis didesnę rinkos dalį. Šioje pramonės šakoje (kurioje anksčiau dominavo linijiniai vožtuvai) sėkmingai įsitvirtinę ketvirčio apsisukimo vožtuvai, įskaitant didelio našumo trigubo poslinkio drugelio tipo vožtuvus ir metaliniu lizdu užsandarintus rutulinius vožtuvus.

Standartiniai vartų, rutuliniai ir atbuliniai vožtuvai vis dar randami masiškai ir dėl savo konstrukcijos paprastumo bei gamybos ekonomiškumo jie greitai niekur nedings.

Rafinavimo gamyklų vožtuvų slėgio vardinės vertės svyruoja nuo 150 iki 1500 klasės, o populiariausia yra 300 klasė.

Paprasti angliniai plienai, tokie kaip WCB (lieti) ir A-105 (kaltiniai), yra populiariausios medžiagos, nurodytos ir naudojamos naftos perdirbimo gamyklų vožtuvuose. Daugelyje naftos perdirbimo procesų naudojamos viršutines paprastų anglinių plienų temperatūros ribas, todėl šioms reikmėms naudojami aukštesnės temperatūros lydiniai. Populiariausi iš jų yra chromo/molibdeno plienai, tokie kaip 1-1/4 % Cr, 2-1/4 % Cr, 5 % Cr ir 9 % Cr. Nerūdijantis plienas ir lydiniai su dideliu nikelio kiekiu taip pat naudojami kai kuriuose ypač atšiauriuose naftos perdirbimo procesuose.