Inżynier utrzymania ruchu w specjalistycznym warsztacie chemicznym po raz trzeci w ciągu sześciu miesięcy wymieniał uszczelnienia mechaniczne pompy dozującej. Pompa tłoczyła rozcieńczony kwas solny i za każdym razem, gdy się wyłączała, słup cieczy w pionowym pionie opadał i obracał wirnik w odwrotnym kierunku. Rurociągi wykonano z PCV, ciśnienie w układzie było umiarkowane, a prawdziwą usterką nie była pompa. Zawór zwrotny na przewodzie tłocznym został usunięty kilka tygodni wcześniej, ponieważ ciągle kapał, i nikt go nie wymienił. Kiedy inżynier usiadł, aby zamówić nowy, pierwsze pytanie w zamówieniu było proste: jakie są trzy główne typy zaworów zwrotnych i który z nich należy do tej linii?
To pytanie pojawia się stale w przypadku konserwacji przemysłowej, projektowania systemów rurowych i zamówień części zamiennych. Nie jest to klasyfikacja akademicka. Rodzaj zaworu zwrotnego decyduje o tym, jak duży opór przepływu napotka linia, czy zawór poradzi sobie z brudnymi lub lepkimi mediami, czy można go zainstalować w pionie pionowym oraz czy po zatrzymaniu pompy nastąpi gwałtowne zamknięcie i wytworzenie skoku ciśnienia. W systemie rurociągów z tworzyw termoplastycznych decyzja ma jeszcze większe znaczenie, ponieważ korpus zaworu, kołnierze i sama rura są wykonane z tworzywa sztucznego. Źle dobrany zawór zwrotny może spowodować uderzenie wodne, które powoduje pęknięcie kołnierza, poluzowanie złącza cementowanego rozpuszczalnikiem lub zmęczenie połączenia gwintowego przepływomierza.
Celem artykułu jest udzielenie praktycznej odpowiedzi na to pytanie. Wyjaśnia trzy główne typy zaworów zwrotnych, porównuje je pod względem spadku ciśnienia, orientacji, tendencji do uderzeń wodnych i kompatybilności z mediami, a następnie przechodzi do doboru materiałów, błędów montażowych, zastosowań przemysłowych i porad dotyczących specyfikacji, z których inżynier producenta faktycznie korzysta w hali produkcyjnej.
Wniosek pierwszy: trzy główne typy zaworów zwrotnych to zawór zwrotny wahadłowy, kulowy zawór zwrotny i zawór zwrotny podnoszący. Te trzy grupy są zdefiniowane przez ruchomy element, który blokuje przepływ wsteczny, a każda inna konstrukcja zaworu zwrotnego jest albo odmianą jednego z tych trzech, albo pochodną do zastosowań specjalnych. Na przykład zawór zwrotny płytkowy jest odmianą dwupłytową zoptymalizowaną pod kątem krótkich długości montażowych. Zawór stopowy to kulowy zawór zwrotny ze zintegrowanym filtrem siatkowym na przewodach ssących pompy. Cichy zawór zwrotny zawiera sprężynę i prowadzoną tarczę, co stanowi koncepcję kontroli podnoszenia. Zrozumienie tego grupowania to najkrótsza droga do prawidłowej specyfikacji.
Wszystkie zawory zwrotne działają automatycznie, bez siłownika, dźwigni lub zewnętrznego źródła zasilania. Przepływ do przodu otwiera zawór; przepływ wsteczny lub grawitacja zamyka go. To, co odróżnia trzy główne typy, to geometria elementu zamykającego i droga, jaką płyn musi pokonać przez korpus. Różnice te powodują mierzalne różnice w spadku ciśnienia, niezawodności, szybkości zamykania i akceptowalnej orientacji.
W asortymencie producenta zaworów termoplastycznych różnice te przekładają się bezpośrednio na różne wzory korpusów i style połączeń. Zawory zwrotne klapowe są dostępne z przyłączami kołnierzowymi lub płytkowymi i wybiera się je, gdy linia jest czysta i pozioma. Kulowe zawory zwrotne oferowane są w wersji kołnierzowej i ze złączem prawdziwym, a wersję ze złączem można wyciągnąć z rurociągu bez zakłócania rurociągu. Zawory zwrotne podnoszenia, choć mniej powszechne w systemach z tworzyw sztucznych, nadal pojawiają się w wysokociśnieniowych liniach z tworzyw termoplastycznych, gdzie priorytetem jest szczelne odcięcie. W poniższych sekcjach podano zasadę działania, mocne strony, ograniczenia i typowe zastosowania każdego typu.
Dysk na zawiasach otwiera się przy przepływie do przodu i opada pod wpływem grawitacji. Najlepsze do czystych cieczy w liniach poziomych lub pionowych.
Swobodnie poruszająca się kula unosi się z gniazda i ponownie osadza, gdy przepływ odwróci się. Radzi sobie z lepkimi płynami i lekkimi ciałami stałymi. Możliwość montażu w pobliżu pomp.
Prowadzona tarcza lub tłok porusza się prosto w stosunku do gniazda. Nadaje się do czystych mediów i wyższych ciśnień, przy większym spadku ciśnienia.
Dwie sprężynowe półtarcze otwierają się i zamykają pomiędzy dwoma kołnierzami. Krótka długość twarzą w twarz; niska waga; reaguje szybko.
Jeśli płyn jest czysty, przepływ jest ciągły, a rura jest pozioma, zwykle pierwszym typem ocenianego zaworu zwrotnego jest zawór zwrotny. Wewnątrz klapy zwrotnej elementem zamykającym jest tarcza osadzona na zawiasie lub sworzniu przy górnej krawędzi ścieżki przepływu. Przepływ do przodu powoduje otwarcie dysku, aż wskoczy on do górnej komory korpusu. Kiedy przepływ zwalnia, zatrzymuje się lub próbuje odwrócić, grawitacja wciąga dysk z powrotem na gniazdo. Ponieważ dysk obraca się, a nie przesuwa, otwarty zawór pozostawia płynowi prawie prostą ścieżkę, co utrzymuje niski opór przepływu.
Ta prosta ścieżka przepływu jest głównym powodem, dla którego wybiera się zawory zwrotne wahadłowe na rurociągach tłocznych pomp, kolektorach wody w zakładach i liniach przesyłu chemikaliów, gdzie liczy się efektywność energetyczna. W zaworach termoplastycznych wykonanych z UPVC, CPVC, PPH lub PVDF konstrukcja wahadłowa pozwala uniknąć krętych kanałów, które sprzyjają erozji i hałasowi przy dużych prędkościach. Korpus jest zazwyczaj dwuczęściową konstrukcją z pokrywą, która zapewnia dostęp w celu kontroli gniazda i wymiany dysku bez konieczności demontażu zaworu z rurociągu.
Kompromisem jest prędkość zamykania. Tarcza wahadłowa jest ciężka w stosunku do dostępnej siły zamykania i jeśli przepływ gwałtownie się zatrzyma, tarcza może uderzyć w gniazdo, powodując skok ciśnienia zwany uderzeniem wodnym. Ten sam efekt występuje, gdy pompa wyłącza się i kolumna płynu szybko się odwraca. Z tego powodu zawory zwrotne nie są zalecane w przypadku pomp o krótkim cyklu lub na liniach, na których przepływ nagle się odwraca. Tam, gdzie problemem jest uderzenie wodne, lepszym punktem wyjścia jest tarcza wspomagana sprężyną lub szybciej zamykający się kulowy lub płytkowy zawór zwrotny.
Orientacja to kolejne praktyczne ograniczenie. Zawór zwrotny klapowy należy zamontować na rurze poziomej lub na rurze pionowej z przepływem w górę. Przy przepływie pionowym w dół dysk nie może opaść z powrotem na gniazdo, ponieważ grawitacja utrzymuje go w pozycji otwartej. W liniach poziomych zawias musi znajdować się u góry, aby tarcza niezawodnie się zamykała. Warto również sprawdzić minimalne ciśnienie robocze: przy bardzo małej prędkości przepływu tarcza wahadłowa może wisieć częściowo w pozycji otwartej i trzepotać o gniazdo, powodując szybkie zużycie powierzchni gniazda. Jeśli lina często porusza się z małą prędkością, zamiast tego rozważ typ kuli lub podnośnika.
Typowe punkty serwisowe zaworów zwrotnych obejmują tłoczenie pompy podczas przesyłu wody, płozy dozowania chemikaliów z czystymi cieczami, kolektory sprężonego powietrza i obiegi wody chłodzącej. Materiał gniazda, zwykle kauczuk syntetyczny lub elastomer wklejony wewnątrz plastikowego korpusu, należy wybrać po sprawdzeniu temperatury płynu i zgodności chemicznej, ponieważ korpus i gniazdo narażone są na różne warunki ekspozycji.
Zawór zwrotny wahadłowy with Low Flow Resistance and Easy Maintenance W tym zaworze zwrotnym wahadłowym zastosowano tarczę ramieniową, która stawia niewielki opór przepływowi i umożliwia serwisowanie poprzez zdjęcie samej pokrywy silnika. Nadaje się do zastosowań z czystymi cieczami, takich jak rozładunek pomp i dozowanie chemikaliów, z opcjami zależnymi od temperatury i kompatybilności chemicznej. Zobacz produkt → Gdy płyn jest lepki, zawiera zawieszone ciała stałe lub pompa często uruchamia się i zatrzymuje, kulowy zawór zwrotny jest konstrukcją bardziej wyrozumiałą. Kulowy zawór zwrotny wykorzystuje kulistą kulę jako element zamykający. W pozycji otwartej przepływ do przodu unosi piłkę z siedziska i omija ją. Kiedy przepływ do przodu ustanie, kula opada lub jest wpychana z powrotem do gniazda, gdzie tworzy okrągłą uszczelkę wokół otworu. Nie ma zawiasów, które mogłyby się zaciąć, dysku, który by trzepotał, ani prowadnicy, która mogłaby zostać zablokowana przez zanieczyszczenia. Piłka zawsze wraca do najniższego punktu korpusu, czyli do miejsca, w którym jest najlepsze uszczelnienie.
Ten prosty mechanizm zapewnia kulowym zaworom zwrotnym kilka praktycznych zalet w przemysłowych rurociągach z tworzyw sztucznych. Po pierwsze, zamyka się szybciej niż zawór zwrotny klapowy, gdy przepływ jest odwrotny, co zmniejsza siłę uderzenia wodnego w wielu zastosowaniach pomp. Po drugie, radzi sobie z płynami przenoszącymi drobne cząstki stałe, ponieważ kula całkowicie się przesuwa i nie opiera się na precyzyjnym zawiasie. Po trzecie, linia uszczelniająca ma kształt okręgu, co sprawia, że zawór jest mniej wrażliwy na niewielkie ilości kamienia lub resztek polimeru tworzących się na gnieździe.
Główną wadą jest spadek ciśnienia. W pozycji otwartej kula zajmuje część ścieżki przepływu, więc płyn musi wokół niej zmieniać kierunek. Współczynnik przepływu jest niższy niż współczynnik klapowego zaworu zwrotnego, co oznacza, że kulowy zawór zwrotny będzie zużywał więcej ciśnienia w linii o dużej prędkości. Częstym błędem jest przewymiarowanie kulowego zaworu zwrotnego: jeśli zawór jest o jeden lub dwa nominalne rozmiary większy od rury, kula może unosić się i wibrować przy niskim przepływie, powodując zużycie gniazda. Zawór należy dobierać w oparciu o zakres prędkości przepływu, a nie tylko o średnicę rury.
W przypadku systemów termoplastycznych kulowe zawory zwrotne produkowane są w wersjach korpusowych z kołnierzem i złączem prawdziwym. Wersja ze złączem prawdziwym jest szczególnie przydatna w instalacjach wymagających konserwacji, ponieważ można otworzyć korpus i wyjąć kulę bez przecinania rury lub naruszania kołnierzy. Sama kula jest często wykonana z litego tworzywa sztucznego, takiego jak PPH lub PVDF, a gniazdo jest z elastomeru wybranego pod kątem zgodności chemicznej. W instalacjach z bardzo agresywnymi cieczami materiał kulki powinien być dopasowany do materiału rury, aby uniknąć pęcznienia lub ataku powierzchni.
Typowe zastosowania kulowych zaworów zwrotnych obejmują transport kwasu solnego, linie dozowania ługu, linie zawiesiny z małą zawartością cząstek stałych, cyrkulację kąpieli galwanicznej i dowolne tłoczenie pompy, gdzie potrzebny jest kompaktowy, szybko zamykający się zawór zwrotny. Wersja kołnierzowa nadaje się do rzadko demontowanych linii; typ złącza jest idealny do zaworów wymagających okresowego czyszczenia.
Kulowy zawór zwrotny kołnierzowy do mediów korozyjnych zawierających cząstki stałe W pełni kulista konstrukcja kulki jest odporna na blokowanie przez zawieszone cząstki, a opcjonalna kulka z PTFE poprawia uszczelnienie i odporność na korozję. Idealny do linii dozowania i przesyłu, które wymagają kompaktowego, samoczyszczącego zaworu zwrotnego z przyłączami kołnierzowymi do montażu na stałe. Zobacz produkt → Zawór zwrotny podnoszący jest trzecim z trzech głównych typów i zdobywa swoje miejsce dzięki jakości uszczelnienia, a nie wydajności przepływu. Wewnątrz zaworu zwrotnego podnośnikiem elementem zamykającym jest tarcza lub tłok, który porusza się prosto w górę i w dół wewnątrz prowadnicy, prostopadle do gniazda. Przepływ do przodu podnosi dysk z gniazda; gdy przepływ zatrzymuje się lub odwraca, dysk opada i osadza się ciasno. Wewnętrzny kształt korpusu nawiązuje do wzoru zaworu kulowego, a tarcza jest prowadzona tak, aby za każdym razem powracała dokładnie do tej samej pozycji.
Ponieważ dysk jest prowadzony, zawór zwrotny zapewnia niezawodne i powtarzalne uszczelnienie. Dzięki temu jest przydatny do gazów, czystych cieczy o niskiej lepkości oraz do systemów pracujących przy wyższych ciśnieniach, gdzie wyciek przez element zamykający byłby niebezpieczny lub marnotrawny. Gniazdo może być obrobione zgodnie z wyższym standardem jakości niż gniazdo z tarczą wahliwą, ponieważ tarcza zbliża się do gniazda wzdłuż stałej osi, a nie po łuku.
Kompromisem jest spadek ciśnienia. Płyn musi się obracać na wejściu do zaworu, omijać tarczę i ponownie obracać się na wyjściu, co jest znacznie bardziej krętą ścieżką niż w przypadku zaworu zwrotnego wahadłowego lub kulowego. W przypadku długich rurociągów skumulowana strata ciśnienia na zaworze zwrotnym może wystarczyć do zmiany punktu pracy pompy. To samo ograniczenie geometryczne sprawia, że zawory zwrotne nie nadają się do płynów zawierających zawieszone ciała stałe, które mogą osadzać się w prowadnicy i ostatecznie zatrzeć tarczę.
Orientacja zależy od konstrukcji nadwozia. Wzór poziomy posiada dysk, który porusza się pionowo w płaszczyźnie prostopadłej do osi rury, dlatego należy go montować maską do góry. Wzór pionowy jest przeznaczony dla linii pionowych z przepływem w górę, gdzie dysk unosi się wzdłuż osi rury. Niektóre zawory zwrotne podnośnika można przekształcić między wzorami poziomymi i pionowymi poprzez zmianę układu gniazd, ale w przypadku zaworów z tworzywa sztucznego korpus jest zwykle odlewany tylko w jednej orientacji.
W przypadku rurociągów z tworzyw termoplastycznych podnośnikowe zawory zwrotne pojawiają się głównie w wysokociśnieniowych liniach przyrządów, w układach wtrysku substancji chemicznych o małej średnicy oraz w instalacjach gazowych lub próżniowych, gdzie ważniejsze jest szczelne zamknięcie niż mała strata ciśnienia. Gdy wymagany jest kompaktowy zawór o szybkiej reakcji, dostępny jest również cichy zawór zwrotny ze sprężyną, oparty na zasadzie podnoszenia; wykorzystuje sprężynę do dociskania dysku do zamknięcia, co zmniejsza uderzenie wodne.
Waflowy zawór zwrotny należy do tej dyskusji, ponieważ jest najczęstszą kompaktową alternatywą dla trzech głównych typów. Czasami nazywany jest zaworem zwrotnym dwupłytowym lub dwupłytowym. Zamiast jednego dużego elementu zamykającego, zawór zwrotny płytkowy wykorzystuje dwie półkoliste płytki lub półtarcze zamontowane na centralnym sworzniu zawiasu, który przebiega pionowo przez korpus zaworu. W przypadku braku przepływu płyty są utrzymywane w pozycji zamkniętej przez sprężyny skrętowe. Przepływ do przodu otwiera je pod sprężynami; gdy przepływ odwraca się, sprężyny i ciśnienie wsteczne zatrzaskują płyty.
Pierwszą zaletą zaworu zwrotnego waflowego jest rozmiar i waga. Korpus zaworu to zasadniczo krótki cylinder, który mieści się pomiędzy dwoma kołnierzami rurowymi i jest utrzymywany na miejscu za pomocą śrub kołnierza. Jego długość zabudowy jest znacznie krótsza niż w przypadku zaworu zwrotnego wahadłowego lub kulowego o tej samej średnicy, a jego waga jest mniejsza. W przypadku dużych średnic, na przykład DN200 i większych, zapewnia to znaczne oszczędności w zakresie konstrukcji wsporczych i nakładu pracy instalacyjnej, szczególnie w rurociągach pionowych, gdzie ciężkie zawory są trudne w obsłudze.
Drugą zaletą jest szybkość zamykania. Ponieważ obie płyty pokonują niewielką odległość, zawór zwrotny płytkowy szybko reaguje na przepływ wsteczny, co zmniejsza uderzenie wodne. Siła sprężyny zapewnia również, że płyty zaczynają się zamykać, gdy tylko spadnie prędkość przepływu do przodu, zamiast czekać na działanie grawitacji. To sprawia, że konstrukcja waflowa jest popularna przy wyładunku pomp, które często pracują.
Głównym wymaganiem instalacyjnym jest dokładne centrowanie. Zawór musi być osadzony koncentrycznie pomiędzy dwoma kołnierzami, tak aby obie płytki otwierały się równomiernie, a sworzeń zawiasu nie ocierał się o uszczelkę. Jeżeli zawór jest zamontowany niecentrycznie, jedna z płyt może się zaciąć w pozycji półotwartej lub przy dokręcaniu śrub kołnierza może dojść do uszkodzenia uszczelki. W rurach z tworzyw sztucznych korpus płytki jest zwykle formowany z PCV, CPVC, PPH lub PVDF i wyposażony w odporną na korozję sprężynę. Stopy na bazie niklu są często stosowane na sprężyny i sworznie zawiasów w agresywnych instalacjach chemicznych.
W przypadku zastosowań korozyjnych zawór zwrotny waflowy należy dobierać z taką samą ostrożnością, jak materiał korpusu, ponieważ sprężyna jest pierwszą częścią, która ulega uszkodzeniu w przypadku zaatakowania jej przez płyn. Plastikowy korpus z metalową sprężyną jest tak samo odporny na korozję jak sprężyna. Dla małych średnic istnieją konstrukcje sprężyn wykonane w całości z tworzywa sztucznego, ale w przypadku większych rozmiarów materiał sprężyny musi być zgodny ze specyfikacją płynu.
Zawór zwrotny płytkowy o zwartej konstrukcji do rurociągów korozyjnych Dzięki niewielkiej długości montażowej ten lekki zawór zwrotny waflowy upraszcza instalację w ciasnych przestrzeniach. Oferowany w wersji z UPVC, CPVC i PPH, jest odporny na korozję; jednakże materiał sprężyny należy sprawdzić pod kątem agresywnych płynów, a kołnierze PPH mogą wymagać fazowania w celu uzyskania szerszego kąta otwarcia. Zobacz produkt → Zawór stopowy jest praktyczną odpowiedzią na bardzo specyficzny problem: utrzymanie poziomu cieczy w przewodzie ssawnym pompy. Gdy pompa znajduje się powyżej poziomu cieczy w zbiorniku lub studni, przewód ssawny musi pozostać pełny, aby pompa mogła zalać się przy następnym uruchomieniu. Jeśli ciecz spłynie z powrotem po zatrzymaniu pompy, pompa utraci siłę zasysania i zacznie pracować na sucho, co niszczy uszczelnienia mechaniczne i wirniki.
Zawór stopowy to zasadniczo kulowy zawór zwrotny z dodatkowym sitkiem na wlocie. Montuje się go w dolnej części pionowego przewodu ssącego, zanurzonego w cieczy. Kiedy pompa pracuje, ciecz jest pobierana w górę obok kuli, która podnosi się z gniazda. Kiedy pompa się zatrzyma, słup cieczy nad zaworem dociska kulę z powrotem do gniazda, uszczelniając linię. Filtr siatkowy zapobiega przedostawaniu się większych cząstek i zanieczyszczeń do rury ssawnej i docierania do pompy.
Zawory stopowe są dostępne w wersjach kołnierzowych i złączkowych, wykonanych z tych samych materiałów termoplastycznych, co inne zawory zwrotne. Wersja złączkowa upraszcza konserwację filtra siatkowego, który jest najczęstszym punktem serwisowym: sito stopniowo zatyka się zanieczyszczeniami znajdującymi się w brudnej wodzie, a spadek ciśnienia na zaworze wzrasta, powodując kawitację w pompie. Regularne czyszczenie filtra siatkowego jest ważniejsze niż jakikolwiek inny etap konserwacji.
Konfiguracja gniazda i kuli jest zasadniczo identyczna jak w przypadku kulowego zaworu zwrotnego, więc logika wyboru materiału jest taka sama. Sprężyna, jeśli jest obecna, służy jedynie do delikatnego utrzymywania kuli w miejscu w okresach niskiego przepływu; większość zaworów stopowych działa bez sprężyn, aby uniknąć ograniczania przepływu ssania. Przy doborze zaworu stopowego prędkość przez sito powinna być utrzymywana na niskim poziomie, aby uniknąć nadmiernego spadku ciśnienia po stronie ssawnej pompy.
W poniższej tabeli porównano trzy główne typy i dwa najczęstsze warianty pod kątem czynników decydujących o praktycznym wyborze. To samo porównanie dotyczy zaworów metalowych i termoplastycznych, chociaż granice ciśnienia i temperatury różnią się w zależności od materiału korpusu.
| Wpisz | Element zamykający | Typowa orientacja | Spadek ciśnienia | Tendencja do uderzeń wodnych | Najlepszy stan płynu | Główne ograniczenie |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kontrola swingu | Dysk na zawiasach | Poziomo lub pionowo w górę | Niski | Średni (uderzenie dysku przy nagłym zatrzymaniu) | Czyste ciecze o niskiej lepkości | Słabe z brudnymi mediami; potrzebuje miejsca na podróż dysku |
| Kontrola piłki | Swobodnie poruszająca się piłka | Poziomo lub pionowo w górę | Średni | Niski to medium | Lepkie ciecze, lekkie ciała stałe | Większa utrata głowy; piłka może wibrować przy niskim przepływie |
| Kontrola podnoszenia | Prowadzona tarcza lub tłok | Poziomo (maska do góry) lub pionowo do góry | Wysoka | Niski if spring-assisted | Oczyść ciecze i gazy pod wyższym ciśnieniem | Wysoka pressure drop; unsuitable for solids |
| Wafel / podwójny talerz | Dwie płyty sprężynowe | Dowolne, z kołnierzami po obu stronach | Niski to medium | Niski | Czyste lub lekko zabrudzone ciecze | Wymaga dokładnego centrowania pomiędzy kołnierzami |
| Zawór stopowy | Kula plus sitko | Pionowy, zanurzony na końcu liny | Średni; rises as screen plugs | Niski | Linie ssące pomp | Wymaga okresowego czyszczenia sitka |
Poniższy wykres ilustruje względny spadek ciśnienia każdej rodziny przy tym samym natężeniu przepływu i rozmiarze rury. Wartości są znormalizowanymi szacunkami dla typowych rozmiarów przemysłowych.
Niżej jest lepiej. Szacunki oparte na typowych wartościach Cv dla termoplastycznych zaworów zwrotnych przy tej samej średnicy nominalnej.
Bardziej szczegółowe spojrzenie na charakterystykę działania korpusu zaworu zwrotnego i jego konstrukcję ścieżki przepływu można znaleźć w artykule na temat jak wybrać najlepszy zawór zwrotny dla swojego płynu wyjaśnia wpływ rozkładu przepływu, kąta siedziska i geometrii tarczy na osiągi w świecie rzeczywistym.
Właściwy proces doboru rozpoczyna się od płynu, następnie układu rur, następnie dopuszczalnej straty ciśnienia, a na końcu konsekwencji awarii. Praca w tej kolejności pozwala uniknąć najczęstszego błędu specyfikacji, jakim jest wybór wzoru korpusu zaworu przed uwzględnieniem warunków eksploatacyjnych.
Gdy wybór jest nadal niepewny, najlepszym podejściem jest porównanie trybu niepowodzenia każdego kandydata. Jeśli zawór zwrotny klapowy zostanie wybrany dla przepływu pulsacyjnego, prawdopodobną awarią będzie zużycie gniazda. Jeśli na linii zawierającej drobne cząstki zamontowany zostanie zawór zwrotny, prowadnica tarczy będzie się zacinać. Jeśli zawór zwrotny płytkowy zostanie zamontowany niecentrycznie, płyta uniemożliwi pełne zamknięcie. Wybór przeciwnego typu w każdym przypadku zwykle pozwala uniknąć awarii.
Krzywe pokazują, że spadek ciśnienia rośnie wraz z prędkością przepływu dla wszystkich typów, ale zawór zwrotny dźwigowy zużywa najwięcej ciśnienia, a zawór zwrotny klapowy najmniej przy tej samej prędkości.
Aby uzyskać uporządkowane porównanie dostępnych opcji i pytań, na które specyfikator powinien odpowiedzieć przed złożeniem zamówienia, zobacz który typ zaworu zwrotnego najlepiej nadaje się do konkretnego zastosowania .
Wybór spośród trzech głównych typów to połowa specyfikacji. Druga połowa to materiał korpusu i siedziska. Zawór zwrotny klapowy przeznaczony do czystej wody nie wytrzyma przewodu z gorącym kwasem, jeśli korpus jest wykonany z niewłaściwego polimeru, a kulowy zawór zwrotny z gniazdem z naturalnego kauczuku szybko pęcznieje w węglowodorach. W przemysłowych instalacjach rurowych z tworzyw sztucznych materiał zaworu musi być dopasowany do cieczy, temperatury i ciśnienia znamionowego dokładnie w taki sam sposób, jak sama rura.
Termoplastyczne zawory zwrotne są produkowane z tych samych rodzin żywic, co systemy rurowe, które obsługują. Każdy materiał ma górną granicę temperatury i profil kompatybilności chemicznej, a gniazdo zaworu stanowi dalsze ograniczenie, ponieważ elastomery miękną, pęcznieją lub twardnieją w zależności od płynu.
Materiał siedziska zasługuje na taką samą uwagę jak korpus. Większość termoplastycznych zaworów zwrotnych wykorzystuje gniazda z elastomeru, np. z EPDM, FPM (FKM) lub z wykładziną PTFE. EPDM jest odporny na gorącą wodę, parę, zasady i wiele kwasów. FPM jest odporny na oleje, paliwa i agresywne chemikalia w wyższych temperaturach. Wykładziny PTFE zapewniają prawie uniwersalną odporność chemiczną, ale zachowują się w pewnym stopniu przy płynięciu na zimno pod długotrwałym ściskaniem. W przypadku kulowego zaworu zwrotnego materiał kulki również ma znaczenie: nie należy oczekiwać, że kula z litego PVDF w korpusie z PCV będzie działać dokładnie tak samo, jak kula z litego PPH, ponieważ gęstość i twardość powierzchni wpływają zarówno na uszczelnienie, jak i zużycie.
Dla producenta dostarczającego kompletne systemy rur z tworzyw termoplastycznych zaletą dopasowania zaworu zwrotnego do materiału rury jest przewidywalność kosztów i jedno źródło odpowiedzialności. Jeśli rura jest wykonana z CPVC, określenie zaworu zwrotnego CPVC z kompatybilnym gniazdem elastomerowym pozwala uniknąć niedopasowań galwanicznych i rozszerzalności cieplnej, które mogą wystąpić, gdy metalowy zawór zwrotny jest zamontowany w przewodzie z tworzywa sztucznego. W niektórych zakładach na rurach z tworzyw sztucznych nadal stosuje się metalowe zawory zwrotne, ale połączenia gwintowe lub kołnierzowe, ciężar i różnica w zakresie korozji pomiędzy korpusem a rurą powodują długoterminowe problemy konserwacyjne.
Zawór zwrotny, który ulega awarii wkrótce po instalacji, często nie jest wadą produkcyjną. Częściej jest to spowodowane niewłaściwą orientacją, niewłaściwym wymiarem lub złym przygotowaniem rury. Każdy z trzech głównych typów ma określone zasady instalacji, a najczęstsze awarie w terenie wynikają z jednego z poniższych błędów.
W systemach termoplastycznych obowiązuje dodatkowa zasada montażu: czynności związane z cementowaniem i spawaniem należy zakończyć przed zamontowaniem zaworu zwrotnego, a nie po nim. Opary cementu rozpuszczalnikowego mogą atakować gniazda elastomeru, a ciepło powstające podczas spawania może zdeformować gniazdo sąsiedniego zaworu. Zawór zwrotny powinien być ostatnim elementem instalowanym w nowym odcinku rurociągu i powinien być trzymany za plastikowy korpus, a nie za kołnierze, aby uniknąć obciążeń zginających, które zniekształcają powierzchnię uszczelnienia.
W każdej branży preferowany jest jeden lub dwa typy zaworów zwrotnych, a preferencje opierają się na warunkach cieczy, a nie na przyzwyczajeniu. Poniższe podsumowanie zestawia typowe usługi z zalecaną rodziną zaworów i uzasadnieniem.
Piłka and swing checks dominate. Ball checks suit viscous reagents and slurries; swing checks handle clean acids and solvents with minimal head loss.
Huśtaj się checks on clean water lines, ball checks on polymer dosing and sludge lines. Wafer checks are used in skids where space is limited.
Piłka check valves are preferred because plating baths contain suspended hydroxide solids. CPVC bodies handle hot chrome and nickel solutions.
Zawory zwrotne kulowe i membranowe z PVDF zapewniają czyste, wolne od szczelin powierzchnie. Złącza umożliwiają okresowy demontaż w celu czyszczenia.
Płytki i kulki PVDF sprawdzają się w liniach kwasowych o wysokiej czystości. Niska przenikalność PVDF chroni systemy dystrybucji ultraczystych chemikaliów.
Zawory stopowe utrzymują zalewanie na ssaniu pompy odśrodkowej. Zawory kulowe zabezpieczają punkty wtrysku nawozu przed cofaniem się do zbiornika dozującego.
W każdej branży typ zaworu to tylko pierwsza warstwa. Elastomer gniazda, rodzaj połączenia i ciśnienie znamionowe uzupełniają specyfikację. Linia galwaniczna pracująca w rurze CPVC w temperaturze 75 stopni Celsjusza powinna wykorzystywać kulowy zawór zwrotny CPVC z gniazdem FKM lub EPDM, a nie zawór UPVC z gniazdem nitrylowym, niezależnie od tego, który z trzech głównych typów zostanie wybrany.
Trzy główne typy to zawory zwrotne wahadłowe, zawory zwrotne kulowe i zawory zwrotne podnoszące. Są one klasyfikowane według elementu zamykającego. Wahliwy zawór zwrotny wykorzystuje tarczę zawiasową, kulowy zawór zwrotny wykorzystuje swobodnie poruszającą się kulistą kulę, a zawór zwrotny podnoszący wykorzystuje prowadzoną tarczę lub tłok, który porusza się prosto w stosunku do gniazda. Zawory zwrotne i zawory stopowe są powszechnymi wariantami tych rodzin, a nie całkowicie odrębnymi kategoriami.
Zawór zwrotny wahadłowy charakteryzuje się najniższym spadkiem ciśnienia, ponieważ jego dysk obraca się całkowicie poza ścieżką przepływu, pozostawiając prawie prosty kanał. Dlatego też w przypadku zaworów termoplastycznych konstrukcja wahadłowa jest preferowana w przypadku tłoczenia pomp i długich linii przesyłowych, gdzie strata ciśnienia przekłada się bezpośrednio na koszt energii. Zawór zwrotny podnoszący powoduje najwyższy spadek ciśnienia ze wszystkich trzech typów, a zawór zwrotny kulowy znajduje się pomiędzy nimi.
Kulowy zawór zwrotny można zamontować w linii pionowej z przepływem do góry. W tej pozycji grawitacja pomaga piłce powrócić na miejsce, gdy pompa się zatrzyma. Kulowego zaworu zwrotnego nie należy stosować w linii pionowej z przepływem w dół, ponieważ strumień skierowany w dół może utrzymać kulę z dala od gniazda. Zawór stopowy, czyli kulowy zawór zwrotny z filtrem siatkowym, został zaprojektowany specjalnie dla dolnej części pionowej linii ssawnej.
Tarcza wahadłowa jest ciężka i porusza się po długim łuku. Kiedy przepływ do przodu nagle się zatrzymuje, kolumna płynu odwraca się i z dużą prędkością uderza w gniazdo. Styk powoduje powstanie skoku ciśnienia, który przemieszcza się przez rurę. Rozwiązania obejmują wybór zaworu zwrotnego płytkowego lub kulowego, który zamyka się szybciej, dodanie sprężyny wspomagającej tarczę wahliwą lub zmniejszenie prędkości przepływu. W przypadku rur z tworzyw termoplastycznych uderzenia wodne są szczególnie szkodliwe, ponieważ kołnierze z tworzyw sztucznych i złącza cementowane rozpuszczalnikiem są mniej sprężyste niż stal spawana.
Zawór zwrotny to pojedynczy zawór automatyczny, który zatrzymuje przepływ wsteczny w jednym kierunku. Izolator przepływu zwrotnego to zespół zawierający dwa zawory zwrotne i króciec testowy w jednym urządzeniu, stosowany tam, gdzie konieczne jest fizyczne oddzielenie połączeń krzyżowych wody pitnej i zanieczyszczonego płynu procesowego. Izolatory przepływu zwrotnego są wymagane przepisami wodnymi; sam zawór zwrotny zwykle nie jest akceptowany jako substytut urządzenia zapobiegającego przepływowi zwrotnemu na przyłączach wody pitnej. Te dwa terminy są często mylone w utrzymaniu roślin.
W przypadku płynów korozyjnych termoplastyczny zawór zwrotny jest często bardziej niezawodny niż metalowy, ponieważ korpus nie rdzewieje ani nie zgorzeli się. Części robocze są jednak inne: plastikowa kulka lub dysk jest lżejszy, a gniazdo jest elastomerowe, dlatego należy przestrzegać kompatybilności temperaturowej i chemicznej. Jeśli zawór jest prawidłowo dopasowany do temperatury cieczy, plastikowe zawory zwrotne zapewniają długą żywotność przy niższym ciężarze i koszcie. Najczęstsze przedwczesne awarie wynikają z wyboru gniazda elastomerowego, które jest niezgodne z płynem lub z uderzenia wodnego, które przekracza ciśnienie znamionowe korpusu z tworzywa sztucznego.
Połączenie kołnierzowe jest mocniejszą i sztywniejszą opcją, odpowiednią do dużych średnic i dużych obciążeń zginających. Połączenie typu True-Union umożliwia otwarcie lub usunięcie zaworu z rurociągu poprzez poluzowanie nakrętek złączkowych, bez demontażu sąsiednich kielichów rurowych. W przypadku kulowych zaworów zwrotnych w rurach z tworzywa sztucznego najlepszym wyborem w zakresie konserwacji jest typ z prawdziwym złączem, ponieważ można sprawdzić kulę i gniazdo na miejscu. W przypadku zaworów zwrotnych typu płytkowego preferowane są połączenia kołnierzowe, ponieważ sam korpus płytki jest umieszczony pomiędzy dwoma kołnierzami.
Najkrótszą drogą do niezawodnej specyfikacji zaworu zwrotnego jest podanie najpierw nazwy rodziny. Jeśli płyn jest czysty, a linia pozioma i stabilny przepływ, należy zastosować zawór zwrotny. Jeśli płyn jest lepki, zawiera cząstki lub pompa często się uruchamia i zatrzymuje, należy zastosować kulowy zawór zwrotny. Jeśli instalacja wymaga wysokiego ciśnienia, jest czysta i wymaga szczelnego uszczelnienia, należy określić zawór zwrotny podnoszenia. Jeśli przestrzeń montażowa jest ciasna lub zawór musi pracować w dowolnej orientacji, należy zastosować zawór zwrotny płytkowy. Jeśli zawór znajduje się na dole przewodu ssącego pompy, użyj zaworu stopowego.
Po wybraniu rodziny należy sprawdzić cztery szczegóły decydujące o tym, czy zawór przetrwa pierwszy rok pracy: materiał korpusu pod względem cieczy i temperatury, elastomer gniazda pod względem odporności na agresję chemiczną, ciśnienie znamionowe w odniesieniu do maksymalnego ciśnienia udarowego, w tym uderzenia wodnego, oraz typ połączenia zgodnie z planem konserwacji. W systemach termoplastycznych te cztery szczegóły odpowiadają za prawie każdą przedwczesną awarię zaworu zwrotnego zaobserwowaną w terenie.
Dla inżynierów zarządzających instalacjami z agresywnymi płynami chemicznymi termoplastyczny zawór zwrotny producenta z własnym asortymentem zaworów i rurociągów stanowi zaletę: zawór, rura i złączki pochodzą z tego samego systemu materiałowego, więc rozszerzalność cieplna, odporność chemiczna i wartości znamionowe ciśnienia są spójne w całej linii. W tym systemie istnieją trzy główne typy zaworów zwrotnych, a właściwym wyborem jest ten, którego mechanizm pasuje do płynu i profilu przepływu, a nie ten, który wygląda najbardziej znajomo.
Rozpocznij swoją podróż we współpracy z Baodim
Linki
Kontakt
baodivalve@bdsjfm.com
+86-574-86817753
+86-574-86812190
After-Hours Hotline：
+86-18395898313
NO.42 Yongjiang Road, Beilun, miasto Ningbo, prowincja Zhejiang, Chiny
Hurtowi producenci przemysłowych zaworów z tworzyw sztucznych
