Neden DN50 Sınıf 300 Yüzen Vana 0,2 MPa’da Sızdırır?

01 | Sorunu Gizleyen Test

DN50 Sınıf 300 yüzen küresel valf derecelendirmesinin belirtilen katı kadar basınçta kabuk testini ve oturma yüzeyi testini başarıyla geçer; daha sonra ambalajlanır, sevk edilir, monte edilir ve 0,2 MPa’lık bir transfer hattında damlamaya başlar. Bu vana kusurlu değildir. Hizmet hayatı boyunca asla karşılaşmayacağı bir basınçta test edilmiştir ve sızdırmazlığı için dayandığı mekanizma, gerçek çalışma basıncında çalışmaz.

Hidrolik test, yumuşak oturma yüzeyini yoğun şekilde yükler ve valf kolayca sızdırmazlık sağlar. 0,2 MPa’da aynı oturma yüzeyi neredeyse hiç basınç yardımı sağlamaz ve her şey montaj sırasında oluşturulan ön yüklemeye bağlıdır. Alıcı özel olarak talep etmedikçe, normal bir test sırası bu koşulu kontrol etmez.

Şekil 1. DN50 (2 inç) Class 300 yüzen küre valf wCB gövde ile, boyutu, sınıfı ve malzemesi gövde dökümü üzerine işaretlenmiştir. Küre yalnızca iki oturma halkası tarafından tutulur. Shanghai Xiazhao Valf .

02 | Temas Gerilmesi Sayısı

Oturma yüzeyi sızıntısı bir basınç sorunu değil, bir temas gerilmesi sorunudur. Eksenel kuvvet, diferansiyel basınçın delik alanıyla çarpımına eşittir. Temas alanı ise oturma yüzeyi çevresinin temas bandı genişliğiyle çarpımına eşittir. Birini diğerine böldüğünüzde, delik terimi sadece tek bir ilişki bırakacak şekilde sadeleşir.

sigma ≈ dP × D / (4 × w); D = oturma yüzeyi deliği (mm), w = temas bandı (mm), dP MPa cinsinden, sigma MPa cinsinden

Tipik 3 mm’lik bir temas bandı ile bir DN50 valf 0,2 MPa'de yaklaşık 0,8 MPa'lik oturma temas gerilimi oluşturur. 5,1 MPa (Class 300 derecelendirmesi) değerinde aynı oturma yüzeyi yaklaşık 21 MPa'lik gerilime maruz kalır. Bir DN25 boru 0,2 MPa'de yaklaşık 0,4 MPa civarında bir temas gerilimine sahiptir. Sıkıştırma dayanımı onlarca megapaskal seviyesinde olan bir RPTFE oturma yüzeyine karşı düşük basınç durumu, malzemenin taşıyabileceği yükün yalnızca birkaç yüzdesiyle yüklendirilir. Basınç katkısı etkili bir şekilde kaybolmuştur ve sızdırmazlık yalnızca ön yük ile sağlanmaktadır.

Tablo 1. Gösterge niteliğinde oturma temas gerilimi, 3 mm temas bandı

Tablo ayrıca alıcıları şaşırtan bir eğilimi de açıklar: boyut ne kadar küçükse valf , düşük basınç davranış o kadar kötüleşir. Aynı basınç farkında bir DN25’in temas gerilimi, DN50’ninkinin yarısından daha azdır; çünkü itme kuvveti açıklığın karesiyle azalırken temas çevresi yalnızca doğrusal olarak azalır.

Ayrıca bu arızanın sınıf derecesinden bağımsız olmasının nedenini de açıklar. DN50’yi Class 300’ten Class 600’e yükseltmek, derecelendirmeyi değiştirir ancak 0,2 MPa’deki temas gerilimini değiştirmez. Eğer hat 0,2 MPa’de çalışıyorsa valf 0,2 MPa’dedir valf gövde üzerine bastırılan her şey.

03 | Neden Ön Yükleme Zamanla Kaybolur

Ön yükleme, koltuk geometrisinden, elastomer sıkıştırmasından veya açık bir yaydan kaynaklanan depolanan bir yay kuvvetidir. Üç mekanizma bu yükü tüketir ve üçü de fabrikada görünmezdir.

Sıkıştırma seti. Yumuşak bir koltuk, yük altında kalıcı bir şekil değişimi yaşar ve bu deformasyona neden olan kuvvet azalır. Bir valf tam diferansiyelde bir yıl boyunca kapalı kalan koltuk, ilk düşük basınçlı görevine test tezgâhındaki ön yüklemeden daha az ön yüklemeyle başlar.

Termal çevrim. Ortam sıcaklığından işletme sıcaklığına ve tekrar geriye doğru her çevrim, ön yükün bir kısmını azaltır ve bu kayıp birikir. Bir valf günlük olarak ısınan ve soğuyan bir boru hattında kullanılan koltuk, iki yüz çevrim sonra farklı bir valf hal alır.

Uzun süre kapalı tutulma. Hareketsiz bir topa sürekli bastırılan bir koltukta sürünme oluşur. Contayı bozmak ve yeniden oturtmak, bir miktar teması geri kazandırır; bu yüzden sızdıran bir valf valfi iki kez hareket ettiren bir operatör, en azından bir süreliğine sızıntının durduğunu bildirir.

Gaz servisi, bunların her birini daha da kötüleştirir. Bir gazın, basınç oluşuncaya kadar faydalı bir kendiliğinden enerjilendirme etkisi yoktur; ayrıca oturma yüzeyini de geçirir ve aşağı doğru hareket ederken bu yüzeyden dışarıya doğru basıncını kaybeder. Düşük basınçlı gazda kullanılan yumuşak oturaklı yüzen bir vana, her katalogda çözülmesi en zor durumlardan biridir ve genellikle su için belirlenmiş gibi tanımlanır.

04 | İşe Yarayan Üç Çözüm

Ön yükü artırmak, en ucuz çözümdür. Bir yay washer’ı veya daha güçlü bir oturma yüzeyi yayına sahip bir oturma yüzeyi, düşük diferansiyel basınçta sızdırmazlık eşiğini aşan temas gerilimini korur. Ancak bu çözümün maliyeti aralığın diğer ucunda ortaya çıkar: daha yüksek ön yük, daha fazla sürtünme ve yüksek diferansiyel basınçta daha fazla tork anlamına gelir; bir koluyla çalışan DN50 vana için bu fark, koluyla çalışan bir vana ile dişli mekanizmalı bir vana arasındaki fark olabilir.

Koltuk prensibini değiştirmek, daha sağlam çözümdür. Ayrık bir pistonla donatılmış basınç destekli bir koltuk, küçük bir etkili alana sızdırmazlık sağlar; bu nedenle aynı boru basıncı, çok daha yüksek temas gerilimi üretir. Bunun karşılığı yön bağımlılığıdır: Bir piston koltuğu genellikle tek yönde sızdırmazlık sağlar ve montaj yönüne göre belirtilebilir; çift yönlü bir versiyon ise genellikle daha pahalıdır. Hem ileri hem geri yönde tutma gereken düşük basınçlı bir boru hattı için bu çözüm yine de çoğunlukla doğru cevaptır.

Görev gerçekten zor olduğunda, tasarımı değiştirmek dürüst bir çözümdür. DN50’de, yayla yüklenmiş bir koltuğa sahip bir trunnion veya üstten girişli gövde, düşük basınç davranışını öngörülebilir kılar; ancak bu, bir standart yüzen valf kapsülün ulaşamayacağı bir maliyetle gelir. Sızıntıya bağlı sonuçların olduğu bir boru hattında bu değerlidir; ancak sonuçların olmadığı bir boru hattında israf olur.

İşe yaramayan şey, daha küçük bir valf , daha yüksek bir sınıf ya da daha pahalı bir marka belirtmektir. Bunlardan hiçbiri 0,2 MPa’deki temas gerilimini değiştirmez. Bu değer, açıklık çapı, bant genişliği ve ön yük tarafından belirlenir.

05 | Spesifikasyonda Neler Olmalı

Spesifikasyon, sadece dayanması gereken en yüksek basıncı değil, aynı zamanda valf sızdırmazlık sağlaması gereken en düşük basıncı da tanımlamalıdır. Tablo 2, yaygın saha şikâyetlerini veri sayfasına eklenmesi gereken satıra dönüştürür.

Tablo 2. Saha belirtisi, nedeni ve bunu önleyen spesifikasyon satırı

Kabul kriteri, test basıncı kadar önemlidir. Sıfır sızıntı bir özellik değildir; sızıntı sınıflarıdır. ISO 5208 Hız A, görsel olarak algılanabilir sızıntı olmamasını ifade eder ve bu, alıcıların genellikle sıfır anlamına geldiği şeydir. Hız B, C ve D, DN’ye göre ölçeklenerek giderek artan miktarlara izin verir ve metal oturaklı bir vana, yumuşak oturaklı bir vana karşıya göre genellikle daha yüksek bir hız sınıfına göre kabul edilir. valf hız sınıfının, akışkanın cinsinin ve basıncın belirtilmesi, devreye alma aşamasında tartışmayı ortadan kaldırır.

Sırayla beş satır:

• Vananın sızdırmazlık sağlaması gereken en düşük çalışma diferansiyel basıncı, bir değer .
• O basınçta oturma yüzeyi testi; standart yüksek basınçlı oturma yüzeyi testine ek olarak.
• ISO 5208 Hız A’dan D’ye kadar sızıntı kabul sınıfları; test akışkanı adı ile birlikte belirtilir.
• Oturma yüzeyi malzemesi ve ön yük temeli; üreticiden talep edilir, varsayılmaz.
• Beklenen çevrim sayısı ve kapalı kalma süresi; bunlar sıkışma deformasyonunun tasarım sorunu olup olmadığını belirler.

Ek A | Görsel Varlık

Şekil 1, teslim edilen çözünürlüğünde 01 bölümüne yerleştirilmiştir. Teslim edilen dosya 1440 x 960 piksel boyutundadır; bu, 15 cm’lik bir web görüntüsü için yeterlidir ancak basım amaçlı kullanımda orijinal fotoğraftan yeniden dışa aktarılmalıdır.

Ek B | Atıfta Bulunulan Standartlar ve Veri Notları

API 598. Valf Muayene ve Test. Kabuk ve koltuk test gereksinimlerini tanımlar; koltuk test basıncı, derecelendirme değerinin bir katıdır; bu nedenle düşük basınçlı kullanım koşullarını temsil etmez.

ISO 5208. Endüstriyel vanalar - Metal vanaların basınç testi. Sızıntı oranları A ile D arası, her DN ve birim zaman başına izin verilen sızıntı olarak ifade edilir ve kabul kriterini belirtmenin doğru yoludur.

API 608. Metal Küre Vanalar - Flanşlı, Dişli ve Kaynak Uçlar. Kürenin kaymadığı tasarımların standart olduğu küçük çaplı flanşlı aralığı kapsar.

ASME B16.34. Vanalar - Flanşlı, Dişli ve Kaynak Uç. 38 °C’deki 300 sınıf karbon çeliği basınç derecelendirmesi 51,0 bar’dır; burada yalnızca bir referans basıncı olarak kullanılır.