Задвижка с гибким клином

Краткие характеристики

Размер: 2" - 24" (DN50 - DN600)

Давление: Class 150 - 600 / PN 10-100 (литые), Class 600 - 2500 / PN 100-420 (кованые, уплотнение давлением)

Стандарт: API 600 (литые), API 602 (кованые), ASME B16.34

Материалы корпуса: A216 WCB, A351 CF8M, A351 CF8 (литые, Class 150-600); A182 F22/F91/F316/F304 (кованые, Class 600-2500)

Клин: Гибкий клин — центральный хаб с отклоняющимися крыльями

Крышка: Болтовая крышка (Class 150-600) или уплотнение давлением (Class 600-2500)

Шток: Выдвижной шток OS&Y с маховиком

Концы: Фланцевые или под приварку

Клин, который гнётся, а не заклинивает

Гибкий клин решает одну конкретную проблему — тепловое заклинивание. Это целенаправленное решение, а не универсальное улучшение. Если ваши условия службы не вызывают рассогласования теплового расширения, сплошной клин работает так же хорошо и стоит дешевле. Но если ваш клапан работает на паре выше 350°F, на горячей масляной переработке или в любой службе, где температура колеблется между горячей и холодной при пуске, останове или циклической работе, гибкий клин — это конструкция, которая сохраняет работоспособность клапана, когда сплошной клин заклинит.

Вот что происходит без гибкости. Корпус клапана нагревается. Седловые кольца — обработанные в корпусе или вставленные в него — расширяются наружу, потому что они термически связаны с металлом корпуса. Клин также расширяется, но посадочные поверхности на клине могут иметь другой overlay материал, чем сёдла корпуса. Нержавеющее покрытие на углеродистых стальных сёдлах, твёрдое напыление Stellite на легированных сёдлах — overlay материал имеет другой коэффициент теплового расширения, чем основной металл. Клин растёт с одной скоростью, седловые кольца расширяются с другой. Когда сёдла расширяются шире, чем клин может достичь, клин опускается в зазор и не может уплотнять. Когда сёдла расширяются шире, чем клин может поместиться, клин заклинивает и не может двигаться вообще.

Гибкий клин предотвращает оба отказа. Центральный хаб соединяет два крыла, которые тоньше хаба — эта уменьшенная толщина даёт каждому крылу небольшой предел упругого отклонения. Каждое крыло может двигаться независимо к своему седловому кольцу или от него примерно на 0,5–1 мм. Когда левое седловое кольцо расширяется больше, чем правое (асимметричный нагрев из-за неравномерного распределения пара или ориентации трубы), левое крыло отклоняется наружу, следуя за расширенным седлом, в то время как правое крыно остаётся в позиции. Хаб удерживает два крыла механически вместе, но крылья не жёстко зафиксированы друг относительно друга — они изгибаются независимо в пределах диапазона отклонения.

Та же гибкость компенсирует напряжения трубы. Когда система трубопровода нагружает корпус клапана изгибающими силами от теплового расширения трубных участков, корпус слегка искажается. Седловые кольца смещаются из исходного параллельного положения. Сплошной клин сопротивляется искажению — он пытается сесть против колец, которые больше не параллельны, и не может приспособиться. Гибкие крылья подстраиваются под искажённую геометрию, каждое крыло наклоняясь слегка для поддержания контакта с седлом по всей ширине посадочной поверхности.

Когда это нужно, а когда — нет

Паровая служба выше 350°F — да, указывайте гибкий клин. Это основное применение, и здесь риск теплового заклинивания наивысший. Электростанции, промышленное распределение пара, системы технологического нагрева — всё это работает на задвижках с гибким клином, потому что рабочие температуры и температурные циклы при пуске создают условия расширения, с которыми сплошные клинья не могут справиться.

Горячая нефтегазовая переработка, где температура жидкости превышает 350°F — да. Технологические линии НПЗ, системы нагрева сырой нефти, высокотемпературная химическая переработка — то же рассогласование расширения применимо, даже если жидкость не пар.

Циклическая работа, когда клапан повторно проходит от комнатной температуры до рабочей — да. Циклы пуска и останова создают наихудшие условия для сплошных клиньев, потому что дифференциал расширения меняет направление при каждом цикле. Клин садится при рабочей температуре, затем клапан остывает, и сёдла сжимаются. Если клин остаётся в закрытом положении во время охлаждения, он может заклинить на сжимающихся сёдлах. Гибкий клин accommodate это сжатие без потери контакта с седлом.

Общая служба воды, нефти и газа при умеренных температурах ниже 350°F — вам не нужен гибкий клин. Сплошной клин справляется с этими условиями без заклинивания. Разница в стоимости между сплошным и гибким клином при литых размерах минимальна — около 5-10% от цены клапана. Но если условия службы не требуют этого, дополнительные затраты не нужны. Указывайте гибкий клин, когда служба требует его, а не как модернизацию по умолчанию.

При кованых размерах для Class 600-2500 гибкие клинья — стандарт по умолчанию, а не опция. Тепловое заклинивание при таких рабочих температурах и давлениях — это не риск, который вы принимаете ради экономии на клине.

Литые или кованые — корпус соответствует давлению

Этот клапан выпускается в двух конструкциях корпуса, соответствующих диапазону давления. Class 150-600 использует литые корпуса — A216 WCB, A351 CF8M, A351 CF8 — с болтовыми крышками. Стандартные материалы, стандартная конструкция крышки, проверенные при этих номиналах. Class 600-2500 использует кованые корпуса — A182 F22, F91, F316, F304 — с крышками уплотнения давлением. Кованый корпус устраняет литейную пористость при высоком давлении, а крышка уплотнения давлением использует давление линии как уплотняющее усилие вместо борьбы с ним массивными болтами.

Конструкция клина независима от типа корпуса и крышки. Гибкий клин работает как в литой, так и в кованой конструкции. Гибкость происходит от геометрии крыла, а не от материала корпуса или номинального давления.

О: Каждое крыло отклоняется примерно на 0,5-1 мм независимо. Этот диапазон отклонения компенсирует типичное рассогласование теплового расширения и искажение от напряжения трубы, встречающиеся в полевых условиях, без потери контакта с седлом.

О: При литых размерах (Class 150-600) гибкий клин добавляет около 5-10% к цене клапана. При кованых размерах для высоконапорной службы гибкие клинья — стандартная спецификация, нет варианта экономии со сплошным клином, потому что тепловое заклинивание при таких температурах неприемлемо.

О: Да. Конструкция клина и конструкция крышки независимы. Задвижка с гибким клином и болтовой крышкой при Class 150-600 даёт защиту от теплового расширения со стандартной конструкцией крышки и доступом для обслуживания.

О: Пар выше 350°F, горячая нефтегазовая переработка выше 350°F и любая служба с широкими температурными циклами при пуске и останове. Если рабочая температура остаётся ниже 350°F и не циклирует значительно, сплошной клин работает надёжно.

О: Нет. Секция хаба обеспечивает структурную прочность для передачи клинового усилия. Крылья тоньше хаба специально для обеспечения отклонения, но геометрия хаб-крыло спроектирована так, что клиновое усилие от штока проходит через хаб в оба крыла без перенапряжения более тонких секций крыла.