Wêr't kleppen brûkt wurde: Oeral!

08 novimber 2017 Skreaun troch Greg Johnson

Kleppen kinne hjoed de dei hast oeral fûn wurde: yn ús huzen, ûnder de strjitte, yn kommersjele gebouwen en op tûzenen plakken yn enerzjy- en wettersintrales, papierfabriken, raffinaazjes, gemyske fabriken en oare yndustriële en ynfrastruktuerfoarsjennings.
De fentylyndustry is echt breedskalige, mei segminten dy't fariearje fan wetterdistribúsje oant kearnsintrales oant upstream en downstream oalje en gas. Elk fan dizze einbrûkersyndustryen brûkt guon basistypen fentilen; de details fan konstruksje en materialen binne lykwols faak hiel oars. Hjir is in foarbyld:

WETTERWURKEN
Yn 'e wrâld fan wetterdistribúsje binne de drukken hast altyd relatyf leech en de temperatueren omjouwingsfreonlik. Dy twa tapassingsfeiten meitsje in oantal klepûntwerpeleminten mooglik dy't net te finen binne op mear útdaagjende apparatuer lykas hege-temperatuer stoomkleppen. De omjouwingstemperatuer fan wettertsjinst makket it gebrûk fan elastomeren en rubberen ôfslutingen mooglik dy't earne oars net geskikt binne. Dizze sêfte materialen meitsje it mooglik om wetterkleppen te foarsjen om drippen goed ôf te sluten.

In oare oerweging by wettertsjinstkleppen is de kar fan konstruksjematerialen. Giet- en duktylizer wurde in soad brûkt yn wettersystemen, benammen yn liedingen mei in grutte bûtendiameter. Hiel lytse liedingen kinne frij goed behannele wurde mei brûnzen klepmaterialen.

De druk dy't de measte kleppen fan wetterwurken sjogge, leit meastal fier ûnder de 200 psi. Dit betsjut dat dikkerwandige ûntwerpen foar hegere druk net nedich binne. Dat sei hawwende, binne der gefallen wêr't wetterkleppen boud binne om hegere druk te behanneljen, oant sawat 300 psi. Dizze tapassingen binne meastal op lange akwadukten tichtby de drukboarne. Soms wurde wetterkleppen mei hegere druk ek fûn op 'e punten mei de heechste druk yn in hege daam.

De American Water Works Association (AWWA) hat spesifikaasjes útjûn dy't in protte ferskillende soarten kleppen en aktuators omfetsje dy't brûkt wurde yn wetterwurkapplikaasjes.

AFVALWATER
De oare kant fan swiet drinkwetter dat in foarsjenning of struktuer yn giet, is de ôffalwetter- of rioelútfier. Dizze liedingen sammelje alle ôffalfloeistoffen en fêste stoffen en liede se nei in rioelwettersuveringsynstallaasje. Dizze suveringsynstallaasjes hawwe in protte leechdrukpipen en kleppen om har "smerige wurk" út te fieren. De easken foar ôffalwetterkleppen binne yn in protte gefallen folle milder as de easken foar skjinne wettertsjinst. Izeren poarte- en kontrôlekleppen binne de populêrste karren foar dit type tsjinst. Standertkleppen yn dizze tsjinst wurde boud neffens AWWA-spesifikaasjes.

KRACHTYNDUSTRY
It measte fan 'e elektryske enerzjy dy't yn 'e Feriene Steaten opwekt wurdt, wurdt opwekt yn stoomsintrales mei fossile brânstoffen en hege-snelheidsturbines. It losmeitsjen fan 'e omslach fan in moderne enerzjysintrale soe in sicht jaan op hege-druk, hege-temperatuer piipsystemen. Dizze haadlinen binne it meast kritysk yn it proses fan stoomenerzjyopwekking.

Slútkleppen bliuwe in wichtige kar foar oan/út-tapassingen fan enerzjysintrales, hoewol spesjale doelen, Y-patroan globekleppen ek fûn wurde. Hege prestaasjes, krityske tsjinst kogelkleppen winne oan populariteit by guon ûntwerpers fan enerzjysintrales en meitsje foarútgong yn dizze eartiids lineêr-dominearre wrâld.

Metallurgy is kritysk foar kleppen yn enerzjytapassingen, foaral dyjingen dy't wurkje yn 'e superkrityske of ultra-superkrityske wurkbereiken fan druk en temperatuer. F91, F92, C12A, tegearre mei ferskate Inconel- en roestfrij stiellegeringen wurde faak brûkt yn hjoeddeistige enerzjysintrales. Drukklassen omfetsje 1500, 2500 en yn guon gefallen 4500. De modulerende aard fan pykkrêftsintrales (dyjingen dy't allinich wurkje as it nedich is) set ek in enoarme druk op kleppen en piping, wêrtroch robuuste ûntwerpen nedich binne om de ekstreme kombinaasje fan syklussen, temperatuer en druk te behanneljen.
Neist de wichtichste stoomkleppen binne krêftsintrales laden mei helppipelines, befolke troch in mannichte oan skûl-, globe-, kontra-, flinter- en kogelkleppen.

Kearnsintrales wurkje op itselde prinsipe fan stoom/hegesnelheidsturbines. It wichtichste ferskil is dat yn in kearnsintrale de stoom makke wurdt troch waarmte út it splitsingsproses. Kearnsintralekleppen binne fergelykber mei harren fossile brânstofnifers, útsein harren stambeam en de ekstra eask fan absolute betrouberens. Kearnsintralekleppen wurde produsearre neffens ekstreem hege noarmen, wêrby't de kwalifikaasje- en ynspeksjedokumintaasje hûnderten siden follet.

Oalje- en gasproduksje
Oalje- en gasputten en produksjefasiliteiten brûke faak kleppen, ynklusyf in protte swiere kleppen. Hoewol't it net mear wierskynlik is dat der oaljespuiten hûnderten fuotten de loft yn spuiten, yllustrearret de ôfbylding de potinsjele druk fan ûndergrûnske oalje en gas. Dêrom wurde putkoppen of krystbeammen boppe-oan de lange piipstring fan in put pleatst. Dizze gearstallingen, mei har kombinaasje fan kleppen en spesjale fittings, binne ûntworpen om druk oant 10.000 psi te behanneljen. Hoewol't se tsjintwurdich selden te finen binne op putten dy't op lân groeven binne, wurde de ekstreem hege druk faak fûn op djippe offshore putten.

It ûntwerp fan putkopapparatuer falt ûnder API-spesifikaasjes lykas 6A, Spesifikaasje foar putkop- en krystbeamapparatuer. De kleppen dy't yn 6A behannele wurde, binne ûntworpen foar ekstreem hege druk mar matige temperatueren. De measte krystbeammen befetsje slûskleppen en spesjale globekleppen dy't chokes neamd wurde. De chokes wurde brûkt om de stream út 'e put te regeljen.

Neist de putkoppen sels binne der in soad helpfoarsjennings dy't in oalje- of gasfjild befolkje. Prosesapparatuer om de oalje of it gas foar te behanneljen fereasket in oantal kleppen. Dizze kleppen binne meastentiids makke fan koalstofstiel dat geskikt is foar legere klassen.

Sa no en dan is der in tige korrosive floeistof - wetterstofsulfide - oanwêzich yn 'e rauwe petroleumstream. Dit materiaal, ek wol soer gas neamd, kin deadlik wêze. Om de útdagings fan soer gas te oerwinnen, moatte spesjale materialen of materiaalferwurkingstechniken neffens NACE International-spesifikaasje MR0175 folge wurde.

OFFSHORE YNDUSTRY
De piipsystemen foar offshore oaljeplatfoarms en produksjefasiliteiten befetsje in mannichte fentilen dy't boud binne neffens in protte ferskillende spesifikaasjes om de grutte ferskaat oan útdagings foar streamkontrôle oan te kinnen. Dizze fasiliteiten befetsje ek ferskate kontrôlesysteemlussen en drukferlieningsapparaten.

Foar oaljeproduksjefasiliteiten is it arteriële hert it eigentlike oalje- of gaswinningspiipsysteem. Hoewol net altyd op it platfoarm sels, brûke in protte produksjesystemen krystbeammen en piipsystemen dy't operearje yn 'e ûngastfrije djipten fan 10.000 foet of mear. Dizze produksjeapparatuer is boud neffens in protte strange noarmen fan it American Petroleum Institute (API) en wurdt ferwiisd nei yn ferskate API Recommended Practices (RP's).

Op de measte grutte oaljeplatfoarms wurde ekstra prosessen tapast op 'e rau floeistof dy't út 'e putkop komt. Dizze omfetsje it skieden fan wetter fan 'e koalwetterstoffen en it skieden fan gas- en ierdgasfloeistoffen fan 'e floeistofstream. Dizze post-krystbeam-piipsystemen wurde oer it algemien boud neffens de B31.3-piipkoades fan 'e American Society of Mechanical Engineers, wêrby't de kleppen ûntwurpen binne neffens API-klepspesifikaasjes lykas API 594, API 600, API 602, API 608 en API 609.

Guon fan dizze systemen kinne ek API 6D-poarte-, kûgel- en kontrôlekleppen befetsje. Om't alle pipelines op it platfoarm of boarskip yntern binne oan 'e foarsjenning, binne de strange easken foar it brûken fan API 6D-kleppen foar pipelines net fan tapassing. Hoewol meardere kleppentypen wurde brûkt yn dizze piipsystemen, is it kleptype fan kar de kûgelklep.

PIPELIJNEN
Hoewol't de measte pipelines ferburgen binne, is harren oanwêzigens meastal dúdlik. Lytse buordsjes mei de tekst "petroleumpipeline" binne in dúdlike yndikator fan 'e oanwêzigens fan ûndergrûnske transportpipen. Dizze pipelines binne foarsjoen fan in protte wichtige kleppen oer harren hiele lingte. Needôfslutingskleppen foar pipelines binne te finen op yntervallen lykas oantsjutte troch noarmen, koades en wetten. Dizze kleppen tsjinje de fitale tsjinst fan it isolearjen fan in seksje fan in pipeline yn gefal fan in lek of as ûnderhâld nedich is.

Ek ferspraat lâns in pipelinerûte binne foarsjennings dêr't de line út 'e grûn komt en tagong ta de line beskikber is. Dizze stasjons binne it thús foar "pig" lansearapparatuer, dat bestiet út apparaten dy't yn 'e pipelines ynfoege wurde om de line te ynspektearjen of skjin te meitsjen. Dizze pig-lansearstasjons befetsje meastentiids ferskate kleppen, of fan it type poarte of bal. Alle kleppen op in pipelinesysteem moatte full-port (folslein iepen) wêze om de trochgong fan pigs mooglik te meitsjen.

Pipelines hawwe ek enerzjy nedich om de wriuwing fan 'e piiplieding te bestriden en de druk en stream fan 'e line te behâlden. Kompressor- of pompstasjons dy't lykje op lytse ferzjes fan in prosesynstallaasje sûnder de hege kraaktuorren wurde brûkt. Dizze stasjons binne it thús fan tsientallen slút-, kûgel- en kontrôlepiipliedingkleppen.
De pipelines sels binne ûntwurpen neffens ferskate noarmen en koades, wylst pipelinekleppen API 6D Pipeline Valves folgje.
Der binne ek lytsere pipelines dy't yn huzen en kommersjele gebouwen fiede. Dizze pipen leverje wetter en gas en wurde befeilige troch ôfslútkleppen.
Grutte gemeenten, benammen yn it noardlike diel fan 'e Feriene Steaten, leverje stoom foar de ferwaarmingsbehoeften fan kommersjele klanten. Dizze stoomfoarsjenningslinen binne foarsjoen fan in ferskaat oan kleppen om de stoomfoarsjenning te kontrolearjen en te regeljen. Hoewol de floeistof stoom is, binne de druk en temperatueren leger as dy fûn yn stoomopwekking fan enerzjysintrales. In ferskaat oan kleptypen wurde brûkt yn dizze tsjinst, hoewol de earbiedweardige stopklep noch altyd in populêre kar is.

RAFFINADERIJ EN PETROCHEMIKA
Raffinaderijkleppen binne ferantwurdlik foar mear yndustrieel klepgebrûk as hokker oar klepsegment dan ek. Raffinaderijen binne it thús fan sawol korrosive floeistoffen as yn guon gefallen hege temperatueren.
Dizze faktoaren bepale hoe't kleppen boud wurde neffens API-klepûntwerpspesifikaasjes lykas API 600 (skuifkleppen), API 608 (kogelkleppen) en API 594 (kontrôlekleppen). Fanwegen de swiere tsjinst dy't in protte fan dizze kleppen ûnderfine, is faak ekstra korrosjebeheining nedich. Dizze beheining komt ta utering troch gruttere wanddikten dy't spesifisearre binne yn 'e API-ûntwerpdokuminten.

Praktysk elk wichtich fentyltype is yn oerfloed te finen yn in typyske grutte raffinaazje. De alomtegenwoordige poarteklep is noch altyd de kening fan 'e heuvel mei de grutste populaasje, mar kwartslagkleppen nimme in hieltyd grutter diel fan har merkoandiel yn beslach. De kwartslagprodukten dy't suksesfol yn dizze sektor (dy't eartiids ek dominearre waard troch lineêre produkten) omfetsje hege prestaasjes triple offset flinterkleppen en metalen kûgelkleppen.

Standert poarte-, globe- en kontrôlekleppen wurde noch altyd massaal fûn, en fanwegen de hertlikheid fan har ûntwerp en ekonomyske produksje sille se net gau ferdwine.
Drukbeoardielingen foar raffinaazjekleppen rinne it spektrum fan klasse 150 oant klasse 1500, mei klasse 300 de populêrste.
Gewoane koalstofstiel, lykas klasse WCB (getten) en A-105 (smeid) binne de populêrste materialen dy't spesifisearre en brûkt wurde yn kleppen foar raffinaazjetsjinst. In protte raffinaazjeprosesapplikaasjes triuwe de boppeste temperatuergrinzen fan gewoane koalstofstiel, en hegere temperatuerlegeringen wurde spesifisearre foar dizze tapassingen. De populêrste hjirfan binne de chrome/moly-stiel lykas 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr en 9% Cr. RVS en hege-nikkellegeringen wurde ek brûkt yn guon bysûnder rûge raffinaazjeprosessen.

GEMYSK
De gemyske yndustry is in grutte brûker fan kleppen fan alle soarten en materialen. Fan lytse batchfabriken oant de enoarme petrochemyske kompleksen dy't te finen binne oan 'e Golfkust, kleppen binne in enoarm ûnderdiel fan gemyske prosesliedingsystemen.

De measte tapassingen yn gemyske prosessen hawwe in legere druk as in protte raffinaazjeprosessen en enerzjyopwekking. De populêrste drukklassen foar kleppen en pipen fan gemyske fabriken binne klassen 150 en 300. Gemyske fabriken binne ek de grutste driuwfear west fan 'e merkoandieloername dy't kûgelkleppen de ôfrûne 40 jier fan lineêre kleppen hawwe oernommen. De fearkrêftige kûgelklep, mei syn nul-lekkage-ôfsluting, is in perfekte fit foar in protte tapassingen yn gemyske fabriken. De kompakte grutte fan 'e kûgelklep is ek in populêre funksje.
Der binne noch altyd guon gemyske fabriken en fabryksprosessen dêr't lineêre kleppen de foarkar hawwe. Yn dizze gefallen binne de populêre API 603-ûntworpen kleppen, mei tinnere muorren en lichtere gewichten, meastentiids de foarkar foar skûtel- of globekleppen. Kontrôle fan guon gemikaliën wurdt ek effektyf berikt mei diafragma- of knypkleppen.
Fanwegen de korrosive aard fan in protte gemikaliën en gemyske produksjeprosessen is materiaalseleksje krúsjaal. It standertmateriaal is de 316/316L-klasse austenitisch roestfrij stiel. Dit materiaal wurket goed om korrosje fan in protte soms nare floeistoffen te bestriden.

Foar guon dreger korrosive tapassingen is mear beskerming nedich. Oare hege prestaasjesklassen fan austenitysk roestfrij stiel, lykas 317, 347 en 321, wurde faak keazen yn dizze situaasjes. Oare legeringen dy't fan tiid ta tiid brûkt wurde om gemyske floeistoffen te kontrolearjen binne ûnder oaren Monel, Alloy 20, Inconel en 17-4 PH.

LNG EN GAS SKIEDING
Sawol floeiber ierdgas (LNG) as de prosessen dy't nedich binne foar gasskieding binne ôfhinklik fan útwreide piping. Dizze tapassingen fereaskje kleppen dy't kinne wurkje by heul lege kryogene temperatueren. De LNG-yndustry, dy't rap groeit yn 'e Feriene Steaten, is konstant op syk nei it opwurdearjen en ferbetterjen fan it proses fan gasfloeiber meitsjen. Hjirfoar binne piping en kleppen folle grutter wurden en binne de drukeasken ferhege.

Dizze situaasje hat fentylfabrikanten twongen om ûntwerpen te ûntwikkeljen om te foldwaan oan strangere parameters. Kwartslag-kogel- en flinterkleppen binne populêr foar LNG-tsjinst, mei 316ss [rostfrij stiel] as it populêrste materiaal. ANSI Klasse 600 is it gewoane drukplafond foar de measte LNG-tapassingen. Hoewol kwartslagprodukten de populêrste kleptypen binne, kinne skoat-, globe- en kontrôlekleppen ek yn 'e fabriken fûn wurde.

Gasskiedingstsjinst omfettet it ferdielen fan gas yn syn yndividuele basiseleminten. Bygelyks, loftskiedingsmetoaden jouwe stikstof, soerstof, helium en oare spoargassen. De heul lege temperatuer fan it proses betsjut dat in protte kryogene kleppen nedich binne.

Sawol LNG- as gasskiedingsplanten hawwe leechtemperatuerkleppen dy't ûnder dizze kryogene omstannichheden wurkje moatte. Dit betsjut dat it kleppakkingsysteem fan 'e leechtemperatuerfloeistof ferhege wurde moat troch it brûken fan in gas- of kondensearjende kolom. Dizze gaskolom foarkomt dat de floeistof in iisbal om it pakkingsgebiet foarmet, wat soe foarkomme dat de klepsteel draait of omheech giet.

KOMMERSJELE GEBOUWEN
Kommersjele gebouwen omringe ús, mar útsein as wy goed omtinken jouwe as se boud wurde, hawwe wy net folle idee fan 'e mannichte floeibere arterijen ferburgen yn har muorren fan metselwurk, glês en metaal.

In mienskiplike neamer yn praktysk elk gebou is wetter. Al dizze struktueren befetsje in ferskaat oan piipsystemen dy't in protte kombinaasjes fan 'e wetterstof/soerstofferbining drage yn 'e foarm fan drinkbere floeistoffen, ôffalwetter, waarm wetter, griis wetter en brânbeskerming.

Fanút it eachpunt fan it oerlibjen fan gebouwen binne brânsystemen it wichtichst. Brânbeskerming yn gebouwen wurdt hast universeel fiede en fol mei skjin wetter. Foar effektyf brânwettersystemen moatte se betrouber wêze, genôch druk hawwe en handich yn 'e struktuer pleatst wêze. Dizze systemen binne ûntworpen om automatysk yn gefal fan brân te aktivearjen.
Hege gebouwen fereaskje deselde wetterdruk op 'e boppeste ferdjippings as op 'e ûnderste ferdjippings, dus moatte hegedrukpompen en piipliedingen brûkt wurde om it wetter omheech te krijen. De piipliedingsystemen binne meastentiids fan klasse 300 of 600, ôfhinklik fan 'e hichte fan it gebou. Alle soarten kleppen wurde brûkt yn dizze tapassingen; de klepûntwerpen moatte lykwols goedkard wurde troch Underwriters Laboratories of Factory Mutual foar brânwachttsjinst.

Deselde klassen en soarten kleppen dy't brûkt wurde foar brânwachtkleppen wurde brûkt foar drinkwetterdistribúsje, hoewol it goedkarringsproses net sa strang is.
Kommersjele airconditioningsystemen dy't fûn wurde yn grutte bedriuwsgebouwen lykas kantoargebouwen, hotels en sikehuzen binne meastentiids sintraal. Se hawwe in grutte koeler-ienheid of boiler om floeistof te koelen of te ferwaarmjen dy't brûkt wurdt foar it oerdragen fan kâld of hege temperatuer. Dizze systemen moatte faak koelmiddels behannelje lykas R-134a, in hydrofluorkoalstof, of yn it gefal fan grutte ferwaarmingssystemen, stoom. Fanwegen de kompakte grutte fan flinter- en kûgelkleppen binne dizze typen populêr wurden yn HVAC-koelersystemen.

Oan 'e stoomkant hawwe guon kwartslagkleppen foarútgong makke yn gebrûk, mar in protte loodgieters fertrouwe noch altyd op lineêre poarte- en globekleppen, foaral as de piipwurken stomplas-einen nedich binne. Foar dizze matige stoomtapassingen hat stiel de plak ynnommen fan getten izer fanwegen de lasberens fan stiel.

Guon ferwaarmingssystemen brûke hjit wetter ynstee fan stoom as oerdrachtfloeistof. Dizze systemen wurde goed betsjinne troch brûnzen of izeren kleppen. Kwartslag kûgel- en flinterkleppen mei in elastyske sitting binne tige populêr, hoewol guon lineêre ûntwerpen noch altyd brûkt wurde.

KONKLÚZJE
Hoewol bewiis fan 'e kleppen dy't yn dit artikel neamd wurde miskien net sichtber is tidens in besite oan Starbucks of nei beppe har hûs, binne der altyd guon tige wichtige kleppen yn 'e buert. Der binne sels kleppen yn 'e motor fan 'e auto dy't brûkt wurde om by dy plakken te kommen, lykas dy yn 'e fergasser dy't de stream fan brânstof yn 'e motor kontrolearje en dy yn 'e motor dy't de stream fan benzine yn 'e pistons en wer út kontrolearje. En as dy kleppen net ticht genôch by ús deistich libben binne, beskôgje dan de realiteit dat ús herten regelmjittich kloppe fia fjouwer fitale streamkontrôle-apparaten.

Dit is gewoan in oar foarbyld fan 'e realiteit dat: kleppen echt oeral binne. VM
Diel II fan dit artikel behannelet ekstra yndustryen dêr't kleppen brûkt wurde. Gean nei www.valvemagazine.com om te lêzen oer pulp en papier, marine tapassingen, dammen en wetterkrêft, sinne-enerzjy, izer en stiel, loftfeart, geotermyske enerzjy, en ambachtlike brouwen en distillearjen.

GREG JOHNSON is presidint fan United Valve (www.unitedvalve.com) yn Houston. Hy is in bydrage-redakteur oan VALVE Magazine, eardere foarsitter fan 'e Valve Repair Council en in hjoeddeistich bestjoerslid fan VRC. Hy sit ek yn 'e Opliedings- en Trainingskommisje fan VMA, is fise-foarsitter fan 'e Kommunikaasjekommisje fan VMA en is eardere presidint fan 'e Manufacturers Standardization Society.