Что такое трехэксцентриковый дисковый затвор?
В обычных дисковых затворах диск при повороте трется об уплотнение, что приводит к износу и протечкам, особенно в конструкциях с металлическим уплотнением. В трехэксцентриковой конструкции вал смещен относительно центра диска и оси трубы, а третий эксцентриситет создается конической геометрией уплотнительной поверхности. Благодаря этим трем смещениям диск при открытии и закрытии движется без трения и касается седла только в конечном положении.
Герметичность достигается, когда крутящий момент привода прижимает ламинированное металлическое уплотнительное кольцо к наплавленному седлу, выполненному заодно с корпусом. Упругое металлическое кольцо равномерно распределяет усилие посадки по точно обработанной окружности седла. Поэтому затвор уплотняется в обоих направлениях без видимой протечки при испытаниях водой и воздухом.
Цельнометаллическая огнестойкая конструкция делает трехэксцентриковые затворы подходящими для точек отсечения, где важны высокая температура, высокое давление и пожарная безопасность. При правильном выборе внутренних деталей тот же затвор можно использовать и для регулирования процесса. Благодаря короткой строительной длине и малой массе на трубопроводах большого диаметра он компактнее задвижек и шаровых кранов.
Как работает трехэксцентриковая геометрия?
Трехэксцентриковый затвор работает поворотом на четверть оборота (90 градусов) и совместим с любым четвертьоборотным приводом — пневматическим, гидравлическим, электрическим или ручным редуктором.
1. Первый эксцентриситет: Вал смещен за линию уплотнения, благодаря чему уплотнительная поверхность образует непрерывное кольцо.
2. Второй эксцентриситет: Вал смещен вбок от осевой линии трубы и затвора, поэтому при открытии уплотнительная поверхность быстро отходит от седла.
3. Третий эксцентриситет: Седло и уплотнительное кольцо обработаны по конической геометрии, ось которой наклонена к оси трубы; этот угол обеспечивает поворот без трения.
4. Уплотнение крутящим моментом: В последний момент закрытия уплотнительное кольцо касается седла и прижимается крутящим моментом привода; уплотнение металл по металлу достигается в обоих направлениях.
Поворот без трения и уплотнение крутящим моментом
Отсутствие трения между седлом и уплотнительным кольцом при повороте снижает износ и колебания рабочего крутящего момента. Плетеные графитовые протекторы защищают подшипники от загрязнений, помогая сохранять постоянный рабочий момент и работоспособность затвора.
Отсечение и регулирование процесса
Прочное седло, выполненное заодно с корпусом, и оптимизированные углы посадки позволяют использовать затвор как для отсечения, так и для регулирования процесса. Максимально допустимый перепад давления зависит от исполнения внутренних деталей: при температуре окружающей среды доступны пять уровней — от 10 бар до 160 бар.
Ключевые особенности
· Цельнометаллическая огнестойкая конструкция: Система уплотнения без эластомеров, подтвержденная огневыми испытаниями.
· Наплавленное седло корпуса: Наплавка на основе кобальта марки 21 на седле, выполненном заодно с корпусом.
· Сменное ламинированное кольцо: Многослойное уплотнительное кольцо из дуплексной стали и графита, заменяемое без специального инструмента.
· Цельный вал: Цельный вал эффективно передает крутящий момент; соединение вала с диском — шпоночное.
· Набивка с низкими выбросами: Графитовая набивка, удерживаемая разъемной двухсоставной грундбуксой; конструкция подтверждена испытаниями на неорганизованные выбросы.
· Усиленные подшипники: Подшипники рассчитаны на высокие нагрузки от давления и износостойкость и защищены плетеными графитовыми протекторами.
· Защита от выброса вала: Конструкция, исключающая выброс вала внутрь и наружу, в соответствии с международными стандартами.
· Простой монтаж: Метки открытого и закрытого положения диска и внешний указатель положения; цекованные площадки под фланцевые болты.
Технические характеристики
В таблице приведены основные конфигурационные данные серии трехэксцентриковых дисковых затворов.
Параметр | Технические данные |
Диапазон размеров | DN80–3450 (NPS 3–138) |
Классы давления | ASME Class 150–1500; EN PN 10–250 |
Диапазон температур | От -60 до 450 °C |
Типы корпусов | Двухфланцевый короткий и длинный, с проушинами, межфланцевый, под приварку встык |
Герметичность | Двусторонняя нулевая видимая протечка (ISO 5208 и EN 12266-1 Leakage Rate A; требование API 598 для арматуры с упругим уплотнением) |
Исполнение внутренних деталей и макс. перепад давления (при температуре окружающей среды) | A: 10 бар; B: 25 бар; C: 52 бар; D: 110 бар; E: 160 бар |
Материалы корпуса (стандартные) | ASTM A216 WCC, ASTM A352 LCC, ASTM A351 CF3M / CF8M |
Другие материалы корпуса | WC6, WC9, C5, C12; CF8, CF3, CF8C, CF10; дуплексная и супердуплексная сталь; 6Mo; сплав 20; никелевые сплавы; никель-алюминиевая бронза; титан |
Вал | Нержавеющая сталь 13 Cr (UNS S41000) или UNS S20910 |
Уплотнительное кольцо | Дуплексная сталь UNS S31803 + графит или наплавленное цельное кольцо; цельное кольцо стандартно начиная с Class 900 |
Набивка и прокладки | Графитовая набивка; спирально-навитые прокладки из нержавеющей стали и графита |
Работа в кислых средах | Исполнения из углеродистой стали и CF3M, соответствующие NACE MR0103 / ISO 17945 и NACE MR0175 / ISO 15156 |
Управление | Все четвертьоборотные приводы: пневматические, гидравлические, электрические и ручные редукторы |
Рекомендации по монтажу | Вал горизонтально или с наклоном от вертикали; выше 200 °C рекомендуется теплоизоляция корпуса |
Таблицы размеров и масс представляют выборку; более широкий диапазон конфигураций оценивается для каждого проекта.
Основные преимущества
· Нулевая видимая протечка: Надежное отсечение благодаря двустороннему уплотнению металл по металлу.
· Длительный срок службы: Поворот без трения и наплавленное седло сводят износ к минимуму.
· Пожарная безопасность: Цельнометаллическая конструкция, подтвержденная огневыми испытаниями.
· Экономичность на больших диаметрах: Компактное и легкое решение для отсечения вплоть до номинального размера 3450 мм (DN 80–3450).
· Универсальность: Объединяет отсечение и регулирование процесса в одном затворе и совместим с очень широким кругом сред.
Области применения
Трехэксцентриковые дисковые затворы применяются с очень широким кругом сред и в самых разных отраслях: сырая нефть, авиатопливо, бензин, кислый газ и кислотный газ, синтез-газ, природный газ, факельный газ, диоксид углерода, водород, кислород, кислоты, аммиак, хлор, пар, теплоносители, дымовые газы, питьевая вода, морская вода и сточные воды — лишь некоторые примеры.
Нефть, газ и нефтехимия
Отсечение и регулирование на линиях сырой нефти, природного газа, кислого газа и нефтехимических полупродуктов.
Энергетика и централизованное теплоснабжение
Линии пара и горячей воды на электростанциях на ископаемом топливе, геотермальных, солнечных и гидроэлектростанциях, а также в системах централизованного теплоснабжения.
Водоснабжение, опреснение и сточные воды
Отсечение на трубопроводах большого диаметра на объектах питьевого водоснабжения, морской воды, опреснения и очистки сточных вод.
Горнодобывающая промышленность, судостроение и другие отрасли
Применения в угольной и горнодобывающей промышленности, судостроении, пищевой промышленности и производстве напитков, аэрокосмической отрасли.
Критерии выбора трехэксцентрикового затвора
При выборе трехэксцентрикового затвора перепад давления, материал и тип корпуса нужно оценивать в комплексе.
Перепад давления и исполнение внутренних деталей
· Уровень исполнения (A–E) по максимальному перепаду давления при закрытии
· Расчетное давление и класс ASME / PN
· Требуется ли отсечение, регулирование процесса или обе функции
Материал и среда
· Коррозионные и абразивные свойства среды
· Расчетная температура и требования к низким температурам
· Работа в кислых средах и парциальное давление H2S
· Тип уплотнительного кольца (ламинированное или цельное)
Тип корпуса и привод
· Двухфланцевый корпус, с проушинами, межфланцевый или под приварку
· Стандарт строительной длины (ISO 5752, EN 558, API 609)
· Тип привода, положение при отказе и рабочий крутящий момент
· Требования к огнестойкости, выбросам и SIL
Стандарты и сертификаты
Серия трехэксцентриковых дисковых затворов изготавливается в рамках следующих требований к проектированию, испытаниям и сертификации.
Стандарт / сертификат | Область и описание |
Стандарты проектирования | API 609 и EN 593; ASME B16.34 и EN 12516. |
Стандарты фланцев и концов под приварку | ASME B16.5 и B16.47; EN 1092-1; ISO 7005; концы под приварку по ASME B16.25 и EN 12627. |
Стандарты размеров | Строительная длина по ISO 5752, EN 558, ASME B16.10 и API 609; длина между торцами по ISO 5752 и EN 12982. |
API 598, EN 12266-1, ISO 5208 | Испытания давлением и на герметичность. |
API 607 | Огневые испытания. |
ISO 15848-1, EPA Method 21, TA Luft / VDI 2440 | Подтверждение уровня неорганизованных выбросов. |
SIL 3 | Функциональная безопасность (SIL 3 capable). |
PED 2014/68/EU (Module H) | Европейская директива по оборудованию, работающему под давлением. |
EN ISO 3834-2, ISO 9001:2015 | Требования к качеству сварки и система менеджмента качества. |
NACE MR0103 / ISO 17945, NACE MR0175 / ISO 15156 | Требования к материалам для работы в кислых средах. |
Региональные сертификаты на продукцию (например, по техническим регламентам Евразийского таможенного союза, канадский регистрационный номер) приведены в таблице сертификатов производителя и должны подтверждаться в соответствии с требованиями проекта.
Инженерные решения TLY Enerji для отсечения
Трехэксцентриковые затворы часто выбирают для критичных точек отсечения, где сочетаются высокая температура, требования пожарной безопасности и нулевой протечки. Если в таких точках неправильно выбраны исполнение внутренних деталей, материал и крутящий момент привода, герметичность не достигает ожидаемого уровня. TLY Enerji ведет подбор, рассматривая эти параметры в комплексе.
Исполнение и материал определяются по перепаду давления при закрытии, температуре, среде и типу корпуса, а требования к огнестойкости, выбросам и SIL сверяются со спецификацией проекта. Рекомендации по подбору привода и ориентации монтажа включаются в коммерческое предложение, а сертификаты и протоколы испытаний комплектуются в соответствии с требованиями проекта. Ввод в эксплуатацию и поддержка на объекте координируются по плану проекта, а для служб эксплуатации в документацию добавляются шаги по замене уплотнительного кольца и набивки.
· Выбор исполнения и материалов
· Проверка соответствия спецификации
· Подбор привода
· Сертификаты и протоколы испытаний
· Координация ввода в эксплуатацию
Часто задаваемые вопросы
Что такое трехэксцентриковый затвор?
Трехэксцентриковый затвор — это цельнометаллический дисковый затвор, в котором помимо двух смещений осей вала и диска используется коническая геометрия уплотнения. Благодаря ей диск не трется о седло при повороте и садится на него только в последний момент закрытия. Герметичность достигается контактом металл по металлу и крутящим моментом привода.
Действительно ли трехэксцентриковый затвор обеспечивает нулевую протечку?
Затворы этой серии уплотняются в обоих направлениях без видимой протечки при испытаниях сначала водой под высоким давлением, а затем воздухом под низким давлением. Такие характеристики подтверждаются по критерию Leakage Rate A стандартов ISO 5208 и EN 12266-1, а также по требованию API 598 для арматуры с упругим уплотнением.
Чем трехэксцентриковый затвор отличается от двухэксцентрикового?
В двухэксцентриковых затворах диск на последнем участке хода может кратковременно тереться об уплотнение, и в них обычно применяются мягкие уплотнения. В трехэксцентриковых затворах дополнительная коническая геометрия полностью исключает трение и делает возможной посадку металл по металлу, что важно для задач с высокой температурой и требованиями пожарной безопасности.
На какие перепады давления рассчитан затвор?
Максимально допустимый перепад давления зависит от исполнения внутренних деталей. При температуре окружающей среды он составляет 10 бар для исполнения A, 25 бар для B, 52 бар для C, 110 бар для D и 160 бар для E. Классы давления корпуса — ASME Class 150–1500 и PN 10–250.
Являются ли трехэксцентриковые затворы огнестойкими?
Цельнометаллическая конструкция без эластомеров в системе уплотнения помогает сохранять герметичность в условиях пожара. Серия подтверждена по стандарту огневых испытаний API 607. Если спецификация проекта требует другого стандарта огневых испытаний, это необходимо подтвердить отдельно.
Можно ли использовать трехэксцентриковые затворы для регулирования?
Да. Прочное седло, выполненное заодно с корпусом, и оптимизированные углы посадки позволяют применять затвор как для отсечения, так и для регулирования процесса. Для работы в режиме регулирования привод, позиционер и исполнение внутренних деталей следует выбирать по технологическим данным.