клапаны Angel

Что такое угловой регулирующий клапан?

В угловом регулирующем клапане входной и выходной патрубки расположены перпендикулярно друг другу: среда входит сбоку, проходит зону плунжера и седельного кольца и затем выходит прямо вниз. В отличие от S-образного пути потока в проходном седельном корпусе, после седельного кольца нет резкой смены направления. Такая геометрия уменьшает воздействие на стенки корпуса сред, которые вскипают (испаряются) при снижении давления или несут твердые частицы, и помогает контролируемо вынести зону повреждений из клапана в выходной трубопровод.

Угловые корпуса сочетаются с различными архитектурами трима: от разгруженных тримов с направляющей клеткой и неразгруженных тримов со штоковым направлением до конструкций с цилиндрическим направлением и специальных исполнений с горловиной типа Вентури. Поскольку многие семейства клапанов предлагают как проходные, так и угловые корпуса, выбор корпуса определяется прежде всего поведением среды, компоновкой трубопровода и доступом для обслуживания.

Типичные задачи — рециркуляция питательной воды котла, регулирование остаточных масел и склонных к коксованию жидкостей, работа со шламами, а также линии сброса жидкости из сепараторов и скрубберов при добыче нефти и газа.

Как регулируется поток в угловом корпусе?

Принцип регулирования в угловом клапане такой же, как в проходном седельном: привод линейно перемещает плунжер, и изменяется проходное сечение между плунжером и седельным кольцом. Разница заключается в пути потока после седельного кольца.

1.      Боковой вход: Среда поступает через боковой патрубок и направляется в зону трима. Во многих угловых клапанах поток в зависимости от условий можно подавать под плунжер или на плунжер.

2.      Дросселирование в триме: Положение плунжера задает проходное сечение через окна клетки, профиль плунжера со штоковым направлением или конструкцию с цилиндрическим направлением. Здесь срабатывается основная часть перепада давления.

3.      Прямой выход: Пройдя седельное кольцо, поток выходит непосредственно через нижний патрубок. Паро-жидкостная смесь, образовавшаяся при вскипании, или твердые частицы попадают в выходной трубопровод, не ударяясь о стенку корпуса.

4.      Регулирование и перекрытие: Пружинно-мембранный или поршневой привод устанавливает плунжер через позиционер или цифровой контроллер клапана; герметичность перекрытия зависит от типа трима и седла.

Варианты направления трима

Односедельный трим со штоковым направлением — простая и прочная конструкция для тяжелых общепромышленных задач, в том числе для вязких и трудных сред. Трим с направляющей клеткой поддерживает плунжер по всей окружности, обеспечивая устойчивость при больших перепадах давления, и выпускается в разгруженном и неразгруженном исполнении. Для коксующихся и содержащих частицы жидкостей предпочтительны конструкции с цилиндрическим направлением.

Специальные тримы для тяжелых условий

Для жидкостей с перепадом давления выше 207 bar (3000 psi), например при рециркуляции питательной воды котла, применяются специальные угловые, проходные или смещенные проходные тримы, рассчитанные на борьбу с кавитацией. Загрязненные жидкости с частицами можно обрабатывать антикавитационными тримами для больших перепадов давления, а для остаточных масел и коксующихся жидкостей используются конструкции выхода с горловиной типа Вентури.

Ключевые особенности

·         Прямой нижний выход: Поток выходит без смены направления после седла, перенося эффекты вскипания и воздействия частиц из корпуса в выходную линию.

·         Широкий выбор тримов: Тримы со штоковым, клеточным и цилиндрическим направлением, в разгруженном и неразгруженном исполнении.

·         Износостойкие материалы: Тримы из нержавеющей стали, кобальт-хромовая наплавка на поверхностях уплотнения и направления или трим из карбида вольфрама.

·         Металлическое или мягкое седло: Исполнения с металлическим уплотнением или мягким седлом из PTFE в зависимости от условий.

·         Широкий диапазон классов давления: PN 10–100 и CL150–CL600 для общепромышленных задач; CL900–CL3200 и промежуточные классы ASME для высокого давления.

·         Разнообразные присоединения: Резьбовые, фланцевые (RF/FF), RTJ, в раструб под сварку и под приварку встык — в зависимости от семейства.

·         Мощные приводы: Пружинно-мембранные и поршневые приводы двустороннего действия; приводы для тяжелых условий развивают типовое максимальное усилие порядка 45000 lbf.

Технические характеристики

Угловые регулирующие клапаны предлагаются в нескольких семействах; в таблице показан общий диапазон, охватываемый этими семействами.

Значения зависят от семейства клапанов, размера и трима; окончательные значения определяются расчетом по технологическим данным.

Основные преимущества

·         Контроль повреждений от вскипания: Испаряющийся поток выводится в выходную линию, не ударяясь о корпус клапана.

·         Более долгий срок службы на жидкостях с частицами: Прямой путь потока и твердые материалы трима ограничивают эрозионный износ.

·         Меньше коксования и отложений: Конструкции выхода типа Вентури помогают сохранять путь потока чистым при работе с коксующимися жидкостями.

·         Компактная обвязка: Переход под прямым углом позволяет исключить отвод и сэкономить место в компоновке трубопровода.

·         Самодренирование: Геометрия с нижним выходом уменьшает задержку жидкости в клапане, что удобно для задач сброса.

·         Очень широкая область применения: Один тип корпуса — от общепромышленных задач до условий высокого давления класса CL3200.

Отрасли и области применения

Угловые регулирующие клапаны выбирают там, где среда меняет фазовое состояние внутри клапана или обладает абразивными свойствами.

Энергетика

Рециркуляция питательной воды котла, водяные линии с большим перепадом давления и линии с риском вскипания.

Нефтепереработка и нефтехимия

Регулирование остаточных масел и коксующихся жидкостей; работа со шламами при одновременном большом перепаде давления и вскипании.

Добыча нефти и газа

Сброс жидкости из сепараторов и скрубберов, дросселирование при высоком давлении и задачи закачки.

Общепромышленные процессы

Вязкие и трудные среды, а также регулирование чистых жидкостей и газов при большом перепаде давления.

Критерии выбора углового регулирующего клапана

Преимущество углового корпуса реализуется полностью только при правильном выборе трима, материалов и схемы установки.

Среда и тяжесть условий

·         Вероятность вскипания, кавитации или двухфазного потока

·         Твердые частицы, мелочь катализатора или склонность к коксованию

·         Вязкость и диапазон температур

·         Максимальный перепад давления и давление перекрытия

Класс давления и размер

·         Класс PN/ASME для расчетного давления и температуры

·         Требуемый Cv и диапазон регулирования

·         Размер входа/выхода и тип присоединения

·         Эрозионная стойкость выходного трубопровода

Трим и материалы

·         Трим со штоковым, клеточным или цилиндрическим направлением

·         Необходимость твердосплавной наплавки или карбида вольфрама

·         Металлическое или мягкое седло и требуемый класс герметичности

·         Направление потока (под плунжер или на плунжер)

Привод

·         Требуемое усилие и положение при отказе

·         Позиционер или цифровой контроллер клапана

·         Необходимость ручного дублера

·         Задачи сброса, требующие быстрого открытия

Стандарты и классы герметичности

Герметичность перекрытия угловых регулирующих клапанов классифицируется по международным стандартам на протечки.

Класс герметичности является стандартным или опциональным в зависимости от семейства и конфигурации трима.

Подход TLY Enerji

Решение об угловом клапане часто начинается с проблемы: постоянно размываемый проходной седельный клапан, поврежденный отвод на выходе или трим, который быстро забивается из-за коксования. Поэтому выбор углового регулирующего клапана TLY Enerji начинает с изучения истории отказов и поведения процесса.

Наша команда также оценивает, можно ли улучшить существующий клапан за счет изменения трима или материалов вместо полной замены.

Расчеты вскипания и кавитации, требуемый Cv и класс давления, тип направления трима и варианты материалов оцениваются совместно, а для выходной линии и компоновки трубопровода готовятся рекомендации. Альтернативные конфигурации сравниваются с техническим обоснованием на этапе предложения, а потребности в пусконаладке и поддержке на площадке планируются в рамках проекта.

·         Анализ истории отказов и условий эксплуатации

·         Расчет и выбор трима

·         Оценка материалов и наплавки

·         Подбор привода и принадлежностей

·         Координация пусконаладки и поддержки на площадке

Часто задаваемые вопросы

Когда угловой регулирующий клапан предпочтительнее проходного седельного?

Угловой корпус, как правило, больше подходит там, где среда вскипает внутри клапана, несет твердые частицы или склонна к коксованию. Поскольку после седельного кольца поток не меняет направления, высокоскоростной поток меньше ударяет в стенку корпуса. Для чистых сред с небольшим перепадом давления проходного седельного корпуса часто достаточно, и он экономичнее.

Как выбирается направление потока в угловом клапане?

Направление потока определяется типом трима, тяжестью условий и требованиями к перекрытию. В одних применениях поток подается под плунжер, в других — на плунжер; в эрозионных средах для уменьшения повреждений может быть предпочтительно определенное направление. Правильное направление оценивается по технологическим данным при расчете клапана.

Какие угловые клапаны применяются на линиях сброса из сепараторов?

При добыче нефти и газа для сброса жидкости из сепараторов и скрубберов могут применяться угловые регулирующие клапаны NPS 1 и 2 классов CL150–CL1500. С учетом высокой скорости и износа при сбросе выбирают такие характеристики, как быстрооткрывающая или равнопроцентная, и тримы с твердосплавной наплавкой.

Какая конструкция рекомендуется для коксующихся жидкостей?

Для склонных к коксованию жидкостей, например остаточных масел, рассматриваются угловые конструкции с цилиндрическим направлением и выходной горловиной типа Вентури. Эти конструкции могут применяться и для шламов, когда одновременно возникают большой перепад давления и вскипание. Доступны износостойкие варианты трима, например из карбида вольфрама.

Какие классы давления доступны для угловых регулирующих клапанов?

Угловые клапаны для общепромышленных и тяжелых условий предлагаются в классах PN 10–100 и CL125–CL600. Для высокого давления угловые корпуса доступны в классах CL900, CL1500, CL2500, CL3200 и промежуточных классах ASME. Подходящий класс выбирается по расчетному давлению, температуре и материалу корпуса.

Что делать при очень большом перепаде давления на жидкости?

При перепаде давления выше 207 bar, например при рециркуляции питательной воды котла, применяются специальные многоступенчатые тримы, предотвращающие кавитацию. Такие тримы поставляются с угловыми, проходными или смещенными проходными корпусами. При выборе также следует учитывать минимальный расход, частоту циклов и класс герметичности.