Kāpēc DN50 klases 300 peldošā vārsta notek ūdens pie 0,2 MPa

01 | Tests, kas paslēpj problēmu

DN50 klases 300 peldošā lodītes vārsts iztur savu korpusa testu un sēdekļa testu pie norādītā reižu skaita virs nominālā spiediena, tiek iepakots, nosūtīts, uzstādīts un pēc tam noplūst pārvades caurulē, kur darbojas 0,2 MPa spiedienā. Vārsts nav defekts. To testēja spiedienā, kuru tas ekspluatācijā nekad neredzēs, un tā noslēgšanas mehānisms nedarbojas pie tā spiediena, kuru tas faktiski saskaras.

Hidrotests smagi slodz mīksto sēdekli un vārsts hermētiski noslēdzas viegli. Pie 0,2 MPa tajā pašā sēdekļa pozīcijā gandrīz nav spiediena palīdzības, un viss ir atkarīgs no sākotnējās piespiedes, kas iebūvēta montāžas laikā. Parastā testēšanas secībā nekas nepārbauda šo stāvokli, ja vien pircējs to speciāli nepieprasa.

1. attēls. DN50 (2 collu) 300. klases peldošais bumbieris vārsts wCB korpusā, ar izmēru, klasi un materiālu uzkorpusa liešanas norādītu. Bumbieris tiek turēts tikai ar diviem sēdekļu gredzeniem. Šanhaja Sjačao Vārsts .

02 | Kontakta sprieguma skaitlis

Sēdekļa noplūde ir kontakta sprieguma problēma, nevis spiediena problēma. Asspiediens ir diferenciālspiediens, reizināts ar caurules diametra laukumu. Kontakta laukums ir sēdekļa apkārtmērs, reizināts ar kontakta joslas platumu. Ja vienu dalīs ar otru, caurules diametrs saīsināsies, un paliks viena vienīga sakarība.

σ aptuveni = dP × D / (4 × w), kur D = sēdekļa caurules diametrs (mm), w = kontakta josla (mm), dP — MPa, σ — MPa

Ar tipisku 3 mm kontakta joslu DN50 vārsts pie 0,2 MPa attīstā aptuveni 0,8 MPa sēdekļa kontaktspriegumu. Pie 5,1 MPa (klases 300 vērtība) tas pats sēdekļa elements pieredz aptuveni 21 MPa. DN25 pie 0,2 MPa ir aptuveni 0,4 MPa. Salīdzinot ar RPTFE sēdekļa materiālu, kura spiedes izturība ir desmitos megapaskalu, zemspiediena gadījumā slodze ir tikai daži procenti no tā, ko materiāls var izturēt. Spiediena ietekme efektīvi ir pazudusi, un blīvējums darbojas tikai uz priekšpiespiedes pamata.

Tabula 1. Orientējošais sēdekļa kontaktspriegums, 3 mm kontaktjosla

Tabula skaidro arī parādību, kas pārsteidz iegādātājus: jo mazāks ir vārsts , jo sliktāka ir zemspiediena darbība. DN25 pie vienādas spiediena starpības rada mazāk nekā puse no kontaktsprieguma, ko rada DN50, jo spēks samazinās proporcionāli caurules diametra kvadrātam, kamēr kontaktapgabala apkārtmērs samazinās tikai lineāri.

Un tā skaidro arī, kāpēc klasei nav ietekmes uz šo bojājumu. DN50 paaugstināšana no klases 300 līdz klasei 600 maina vērtību, bet nekontaktspriegumu pie 0,2 MPa. Ja cauruļvads darbojas pie 0,2 MPa, tad vārsts ir 0,2 MPa vārsts viss, kas ir iepresēts uz korpusa.

03 | Kāpēc priekšslodze laika gaitā izzūd

Priekšslodze ir uzkrātā svira spēka rezultāts — no sēdekļa ģeometrijas, elastomēra kompresijas vai īpaši uzstādītas sviras. Trīs mehānismi to patērē, un visi trīs rūpnīcā nav redzami.

Komprēsijas izmaiņas. Mīksts sēdekļs ilgstošas slodzes ietekmē piedzīvo pastāvīgu deformāciju, un spēks, kas izraisīja šo deformāciju, atslābsta. A vārsts kas vienu gadu bijis aizvērts pie pilnas diferenciālspiediena, pirmo reizi tiek izmantots zemā spiediena režīmā ar mazāku priekšslodzi, nekā tā bija testu stendā.

Termiskā ciklēšana. Katrs cikls no vides temperatūras līdz cauruļvada darba temperatūrai un atpakaļ atslābsta daļu no priekšslodzes, un zudums kumulējas. A vārsts cauruļvadā, kurš ikdienā uzsilst un atdziest, ir citads vārsts pēc divsimt cikliem.

Ilgstoša aizvēršana. Sēdekļs, kas ilgu laiku paliek piespiests pret nekustīgu bumbu, lēnām deformējas. Blīves atvēršana un atkārtota noslēgšana atjauno daļu no kontaktā esošās virsmas, tāpēc operators, kurš divreiz pārvieto noplūdošu vārsts bieži ziņo, ka noplūde ir apstājusies — vismaz uz kādu laiku.

Gāzes serviss padara katru no šiem gadījumiem sliktāku. Gāzei nav nekāda noderīga pašenerģējoša efekta, kamēr spiediens nepalielinās, un tā arī izplatās cauri sēdeklim un atbrīvojas caur to, pārvietojoties uz leju. Mīkstā sēdekļa peldošais vārsts zemā spiedienā ir viens no grūtākajiem gadījumiem jebkurā katalogā, tomēr to parasti norāda kā ūdens lietojumam.

04 | Trīs risinājumi, kas darbojas

Priekšsprieguma paaugstināšana ir lētākais risinājums. Sēdekļa ar atsperu gredzenu vai stiprāku sēdekļa atsperi paliek kontaktspiediens virs noslēgšanas sliekšņa zemā diferenciālspiedienā. Cena par to parādās citā diapazona galā: lielāks priekšspriegums nozīmē lielāku berzi un lielāku momentu augstā diferenciālspiedienā, un rokturī vadītā DN50 vārstā tas var būt starpība starp rokturi un piedziņu.

Sēdekļa principa maiņa ir izturīgāka risinājuma veida. Spiediena palīdzību saņemošs sēdekļa elements ar atsevišķu pistoni noslēdz mazā efektīvā platībā, tāpēc tas pašs līnijas spiediens rada daudz lielāku kontaktspriegumu. Tomēr ir kompromiss attiecībā uz virzieniskumu: parasti pistona sēdekļa elements noslēdz tikai vienā virzienā un tā orientācija jānorāda specifikācijā; divvirziena versija parasti maksā vairāk. Zemspiediena līnijai, kurai jānoslēdz abos virzienos, šis joprojām bieži ir pareizais risinājums.

Konstrukcijas maiņa ir godīgs risinājums, ja darba apstākļi patiešām ir grūti. DN50 izmēram truniona vai augšējā ieejas korpusa izmantošana ar atsperu slodzītu sēdekļa elementu nodrošina prognozējamu zemspiediena uzvedību, taču tā cena pārsniedz parastā peldošā vārsts elementa iespējas. Tas ir pamatots izdevums līnijai, kurā noplūde rada sekas, bet neekonomisks līnijai, kurā tās nav.

Nedarbojas mazāka izmēra vārsts , augstāka klase vai dārgāka zīmola norādīšana. Neviens no šiem faktoriem nemaina kontaktspriegumu pie 0,2 MPa. Šo skaitli nosaka caurules diametrs, gredzena platums un priekšslodze.

05 | Kas jāiekļauj specifikācijā

Specifikācijā jānorāda zemākais spiediens, pie kura vārsts ir jānoslēdzas, ne tikai augstākais spiediens, ko tā spēj izturēt. Tabula 2 pārvērš parastās lauka sūdzības rindā, kuru vajadzēja iekļaut datu lapā.

Tabula 2. Lauka simptoms, cēlonis un specifikācijas rinda, kas to novērš

Akceptēšanas kritērijs ir tikpat svarīgs kā testa spiediens. Nulles noplūde nav specifikācija; specifikācijas ir noplūdes klases. ISO 5208 A klase nozīmē redzamā veidā nenovērojamu noplūdi, kas parasti ir tas, ko iegādātāji saprot ar „nulles” jēdzienu. B, C un D klase atļauj progresīvi lielāku noplūdi, ko skalē pēc DN, un metāla sēdekļa vārsts vārsts parasti tiek pieņemts pret augstāku klasi nekā elastīgā sēdekļa vārsts. Klases, darba vides un spiediena norādīšana novērš strīdus ekspluatācijas sākumā.

Pieci punkti, secībā:

• Minimālais darba diferenciālspiediens, pie kura vārstam jānodrošina blīvums, norādīts kā vērtību .
• Sēdekļa tests pie šī spiediena papildus standarta augstspiediena sēdekļa testam.
• Noplūdes akceptēšana pēc klases — ISO 5208 A līdz D klase, ar norādītu testa vidi.
• Sēdekļa materiāls un priekšpiespiešanas pamats, ko pieprasa ražotājam, nevis pieņem kā pašsaprotamu.
• Plānotais ciklu skaits un aizvēršanas ilgums, kas nosaka, vai kompresijas izmaiņas ir projektēšanas jautājums.

Pielikums A | Attēlu resursi

Attēls 1 iekļauts sadaļā 01 tā piegādātajā izšķirtspējā. Piegādātais fails ir 1440 x 960 px, kas ir pietiekami web attēlam ar 15 cm platumu, bet drukāšanai to vajadzētu atkārtoti eksportēt no oriģinālās fotogrāfijas.

Pielikums B | Atsauces standarti un datu piezīmes

API 598. Vārsts Pārbaude un testēšana. Nosaka korpusa un sēdekļa testu prasības; sēdekļa testa spiediens ir reizinājums ar nominālo spiedienu, tāpēc tas neatbilst zemspiediena ekspluatācijai.

ISO 5208. Rūpnieciskais vārsti – Metāla vārstu spiediena testēšana. Noplūdes ātrumi A līdz D izteikti kā pieļaujamā noplūde uz DN un vienības laikā, un tie ir pareizais veids, kā formulēt pieņemamības kritēriju.

API 608. Metāla bumbiņvārsts Vārsti – Ar flančiem, ar vītņotiem un metināmiem galiem. Ietver mazā diametra flanču diapazonu, kur peldošās konstrukcijas ir standarta risinājums.

ASME B16.34. Vārsti – Ar flančiem, ar vītņotiem un metināmiem galiem. 300. klases oglekļa tērauda pieļaujamais spiediens 38 °C temperatūrā ir 51,0 bar; šeit tas tiek izmantots tikai kā atsauces spiediens.