Порівняння міжЗасувки клиновіі розширення засувок для вибору промислової арматури

При виборі промислової арматури часто плутають клинові засувки та шиберні засувки. Обидва підпадають під загальну категорію засувок, але принципово відрізняються механізмом ущільнення, відповідними умовами експлуатації та надійністю. Базуючись на стандартах API 600, API 6D і ASME B16.34, у цій статті порівнюються два типи за трьома параметрами: структура, принцип ущільнення та класифікація витоків, зосереджуючись на відповіді на два ключових питання, які найбільше хвилюють інженерів.

• Який клапан запобігає заїданню та витоку за умов високого перепаду тиску або температурних циклів?
• Яким стандартам класифікації витоків відповідають два клапани відповідно та як вони перевіряються?

 

Різниця у структурі ущільнення - Фіксований кут клина порівняно з механічним розширенням

 

Засувка клинова: Ворота є єдиним клиноподібним-компонентом (зазвичай із кутом клина 5 градусів). Ущільнення досягається за рахунок посадки з натягом між клином і двома бічними сідлами під тиском штока клапана вниз. Тиск у сідлі визначається точністю кута клина та крутним моментом штока клапана. Поширені конструкції включають гнучкі клини (здатні компенсувати незначні деформації) і суцільні клини.

 

Засувка, що розширюється: Заслона складається з основної та вторинної заслінки, які приводяться в дію кулачковим механізмом або похилим повзуном у нижній частині штока клапана. Під час закриття двоє воріт розходяться перпендикулярно до шляху потоку, доки метал--метал не контактує з сидіннями. Ця конструкція засувки з паралельним розширенням базується на механічному зміщенні для створення сили ущільнення, а не на куті клина.

 

Ключові дані: Для клапанів NPS 6 (DN150) крутний момент штока клапана клинового затвора зазвичай становить 340–680 Н·м (відповідно до Додатку E API 600), у той час як крутний момент закриття шиберного клапана, що розширюється, може бути зменшений на 30%, оскільки його ущільнювальна сила незалежно створюється механічним запірним механізмом без постійного тиску штока клапана.

 

Ефективність ущільнення та класифікація протікання - від класу V до нульового протікання

Відповідно до ANSI/FCI 70-2, клапани з м’яким-сидінням зазвичай досягають класу VI (-непроникний витік). Для засувок з металевим сідлом:

 

Засувка клинова: За ідеальних умов (температура навколишнього середовища, середовище, вільне-частинок) він може досягати класу IV (максимальна швидкість витоку: 38 мл/хв для DN150). Однак після 200 термічних циклів (наприклад, від 30 градусів до 400 градусів) відмінності в коефіцієнтах теплового розширення між клином і сідлами можуть спричинити розслаблення напруги на ущільнювальних поверхнях, при цьому виміряні показники витоку знижуються до рівнів класу III (Джерело: звіт про випробування циклу клапана TÜV Nord 2021).

 

Засувка, що розширюється: Завдяки радіальному розширенню затворів після закриття для усунення зазорів він підтримує клас V (швидкість витоку менше або дорівнює 1,8 мл/хв для DN150) або навіть нульовий витік після 500 термічних циклів. Його здатність подвійного блокування та стравлювання робить його кращим розширювальним засувком API 6D для нафто- та газопроводів.

 

Інженерна справа: На платформі на родовищі нафти в Північному морі, Норвегія, внутрішній витік відбувався кожні 6 місяців у трубопроводах для впорскування азоту, спочатку обладнаних клиновими засувками. Після заміни засувками, що розширюються (номінальний тиск класу 1500, дуплексна нержавіюча сталь F51), було зафіксовано безперервну роботу протягом 26 місяців без витоків.

 

Застосовні умови обслуговування та режими несправностей

Умови обслуговування	Засувка клинова	Засувка, що розширюється
Temperature fluctuation >150 градусів	Wedge prone to seizure (thermal expansion difference >0,05 мм)	Механічна компенсація розширення, відсутність заїдань
Носії, що містять тверді частинки (наприклад, FCC)	Тиск на посадку зменшується після зносу поверхні клина	Хід розширення затвора компенсує знос (до 3 мм)
High-frequency cycling (>500 циклів/рік)	Оцінка втоми ущільнювальних поверхонь сідла	Коротший час контакту, менший знос

 

Резюме та рекомендації щодо вибору

 

Виберіть клинову засувку: низький-тиск, -температура навколишнього середовища, застосування чистих середовищ (вода, пара, повітря) з чутливістю до вартості.

 

Виберіть шиберний клапан: високий-тиск (вищий або дорівнює класу 600), високі-температурні цикли, послуги із вмістом-частинок, або сценарії зберігання та транспортування природного газу та водню, які вимагають засувки з нульовим витоком.

 

Для подальшої перевірки зверніться до кривих тиску-температури в MSS SP-135 (Стандарт для розширювальних засувок) і API 602 (Стандарт для малих кованих сталевих засувок).