Πού χρησιμοποιούνται βαλβίδες: Παντού!

08 Νοεμβρίου 2017 Γράφτηκε από τον Greg Johnson

Οι βαλβίδες μπορούν να βρεθούν σχεδόν οπουδήποτε σήμερα: στα σπίτια μας, κάτω από το δρόμο, σε εμπορικά κτίρια και σε χιλιάδες μέρη μέσα σε μονάδες παραγωγής ενέργειας και νερού, χαρτοποιεία, διυλιστήρια, χημικά εργοστάσια και άλλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις και εγκαταστάσεις υποδομής.
Η βιομηχανία βαλβίδων είναι πραγματικά ευρεία, με τμήματα που ποικίλλουν από τη διανομή νερού έως την πυρηνική ενέργεια και την παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου ανάντη και κατάντη. Κάθε μία από αυτές τις βιομηχανίες τελικών χρηστών χρησιμοποιεί ορισμένους βασικούς τύπους βαλβίδων. Ωστόσο, οι λεπτομέρειες κατασκευής και τα υλικά είναι συχνά πολύ διαφορετικές. Ακολουθεί ένα δείγμα:

ΥΔΡΕΥΤΙΚΑ ΕΡΓΑ
Στον κόσμο της διανομής νερού, οι πιέσεις είναι σχεδόν πάντα σχετικά χαμηλές και οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Αυτά τα δύο δεδομένα εφαρμογής επιτρέπουν μια σειρά από στοιχεία σχεδιασμού βαλβίδων που δεν θα βρίσκονταν σε πιο απαιτητικό εξοπλισμό, όπως οι βαλβίδες ατμού υψηλής θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος της παροχής νερού επιτρέπει τη χρήση ελαστομερών και ελαστικών σφραγίδων που δεν είναι κατάλληλες αλλού. Αυτά τα μαλακά υλικά επιτρέπουν στις βαλβίδες νερού να είναι εξοπλισμένες για να σφραγίζουν στεγανά τις σταγόνες.

Μια άλλη παράμετρος που πρέπει να ληφθεί υπόψη στις βαλβίδες παροχής νερού είναι η επιλογή των υλικών κατασκευής. Οι χυτοσίδηροι και οι όλκιμοι σίδερα χρησιμοποιούνται εκτενώς σε συστήματα ύδρευσης, ειδικά σε γραμμές μεγάλης εξωτερικής διαμέτρου. Οι πολύ μικρές γραμμές μπορούν να αντιμετωπιστούν αρκετά καλά με υλικά βαλβίδων από μπρούντζο.

Οι πιέσεις που δέχονται οι περισσότερες βαλβίδες ύδρευσης είναι συνήθως πολύ κάτω από 200 psi. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζονται σχέδια υψηλότερης πίεσης με παχύτερα τοιχώματα. Ωστόσο, υπάρχουν περιπτώσεις όπου οι βαλβίδες νερού κατασκευάζονται για να χειρίζονται υψηλότερες πιέσεις, έως και περίπου 300 psi. Αυτές οι εφαρμογές συνήθως βρίσκονται σε μεγάλα υδραγωγεία κοντά στην πηγή πίεσης. Μερικές φορές, βαλβίδες νερού υψηλότερης πίεσης βρίσκονται επίσης στα σημεία υψηλότερης πίεσης σε ένα ψηλό φράγμα.

Η Αμερικανική Ένωση Υδάτινων Έργων (AWWA) έχει εκδώσει προδιαγραφές που καλύπτουν πολλούς διαφορετικούς τύπους βαλβίδων και ενεργοποιητών που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές ύδρευσης.

ΛΥΜΑΤΑ
Η άλλη όψη του φρέσκου πόσιμου νερού που εισέρχεται σε μια εγκατάσταση ή δομή είναι η έξοδος λυμάτων ή υπονόμων. Αυτές οι γραμμές συλλέγουν όλα τα υγρά απόβλητα και τα στερεά και τα κατευθύνουν σε μια μονάδα επεξεργασίας λυμάτων. Αυτές οι μονάδες επεξεργασίας διαθέτουν πολλές σωληνώσεις και βαλβίδες χαμηλής πίεσης για να εκτελούν τη «βρώμικη δουλειά» τους. Οι απαιτήσεις για τις βαλβίδες λυμάτων σε πολλές περιπτώσεις είναι πολύ πιο επιεικές από τις απαιτήσεις για την παροχή καθαρού νερού. Οι σιδερένιες βαλβίδες πύλης και οι βαλβίδες αντεπιστροφής είναι οι πιο δημοφιλείς επιλογές για αυτόν τον τύπο υπηρεσίας. Οι τυπικές βαλβίδες σε αυτήν την υπηρεσία κατασκευάζονται σύμφωνα με τις προδιαγραφές της AWWA.

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
Το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στις Ηνωμένες Πολιτείες παράγεται σε ατμοσταθμούς που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα και τουρμπίνες υψηλής ταχύτητας. Αν ανοίξουμε το κάλυμμα ενός σύγχρονου σταθμού παραγωγής ενέργειας, θα μπορούσαμε να δούμε μια εικόνα συστημάτων σωληνώσεων υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας. Αυτές οι κύριες γραμμές είναι οι πιο κρίσιμες στη διαδικασία παραγωγής ατμοηλεκτρικής ενέργειας.

Οι βαλβίδες πύλης παραμένουν η κύρια επιλογή για εφαρμογές ενεργοποίησης/απενεργοποίησης σταθμών παραγωγής ενέργειας, αν και υπάρχουν και σφαιρικές βαλβίδες ειδικής χρήσης σε σχήμα Υ. Οι σφαιρικές βαλβίδες υψηλής απόδοσης και κρίσιμης λειτουργίας κερδίζουν δημοτικότητα σε ορισμένους σχεδιαστές σταθμών παραγωγής ενέργειας και κάνουν την εμφάνισή τους σε αυτόν τον κάποτε κυρίαρχο κόσμο των γραμμικών βαλβίδων.

Η μεταλλουργία είναι κρίσιμη για τις βαλβίδες σε εφαρμογές ισχύος, ειδικά για εκείνες που λειτουργούν σε υπερκρίσιμα ή εξαιρετικά υπερκρίσιμα εύρη λειτουργίας πίεσης και θερμοκρασίας. Τα F91, F92, C12A, μαζί με αρκετά Inconel και κράματα ανοξείδωτου χάλυβα χρησιμοποιούνται συνήθως στους σημερινούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Οι κατηγορίες πίεσης περιλαμβάνουν 1500, 2500 και σε ορισμένες περιπτώσεις 4500. Η διαμορφωτική φύση των μονάδων παραγωγής ενέργειας αιχμής (αυτών που λειτουργούν μόνο όταν χρειάζεται) ασκεί επίσης τεράστια πίεση στις βαλβίδες και τις σωληνώσεις, απαιτώντας στιβαρό σχεδιασμό για την αντιμετώπιση του ακραίου συνδυασμού κύκλων, θερμοκρασίας και πίεσης.
Εκτός από τις κύριες βαλβίδες ατμού, οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας είναι φορτωμένοι με βοηθητικούς αγωγούς, οι οποίοι αποτελούνται από μια πληθώρα βαλβίδων πύλης, σφαιρικής βαλβίδας, αντεπιστροφής, πεταλούδας και σφαιρικής βαλβίδας.

Οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής λειτουργούν με την ίδια αρχή ατμού/υψηλής ταχύτητας τουρμπίνας. Η κύρια διαφορά είναι ότι σε έναν πυρηνικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής, ο ατμός παράγεται από τη θερμότητα που προέρχεται από τη διαδικασία σχάσης. Οι βαλβίδες των πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι παρόμοιες με τις λεγόμενες «ξαδέρφια» τους που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα, εκτός από την καταγωγή τους και την πρόσθετη απαίτηση απόλυτης αξιοπιστίας. Οι πυρηνικές βαλβίδες κατασκευάζονται με εξαιρετικά υψηλά πρότυπα, με την τεκμηρίωση πιστοποίησης και επιθεώρησης να γεμίζει εκατοντάδες σελίδες.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ
Τα πηγάδια πετρελαίου και φυσικού αερίου, καθώς και οι εγκαταστάσεις παραγωγής, χρησιμοποιούν σε μεγάλο βαθμό βαλβίδες, συμπεριλαμβανομένων πολλών βαλβίδων βαρέως τύπου. Παρόλο που δεν είναι πλέον πιθανό να υπάρξουν εκρήξεις πετρελαίου που να εκτοξεύονται εκατοντάδες πόδια στον αέρα, η εικόνα απεικονίζει την πιθανή πίεση του υπόγειου πετρελαίου και φυσικού αερίου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι κεφαλές των πηγαδιών ή τα χριστουγεννιάτικα δέντρα τοποθετούνται στην κορυφή της μακράς σειράς σωλήνων ενός πηγαδιού. Αυτά τα συγκροτήματα, με τον συνδυασμό βαλβίδων και ειδικών εξαρτημάτων, έχουν σχεδιαστεί για να διαχειρίζονται πιέσεις άνω των 10.000 psi. Ενώ σπάνια βρίσκονται σε πηγάδια που σκάβονται στην ξηρά στις μέρες μας, οι εξαιρετικά υψηλές πιέσεις βρίσκονται συχνά σε βαθιά υπεράκτια πηγάδια.

Ο σχεδιασμός του εξοπλισμού κεφαλής γεώτρησης καλύπτεται από τις προδιαγραφές API, όπως η 6Α, Προδιαγραφή για Εξοπλισμό Κεφαλής Γεώτρησης και Χριστουγεννιάτικου Δέντρου. Οι βαλβίδες που καλύπτονται στην 6Α έχουν σχεδιαστεί για εξαιρετικά υψηλές πιέσεις αλλά μέτριες θερμοκρασίες. Τα περισσότερα χριστουγεννιάτικα δέντρα περιέχουν βαλβίδες πύλης και ειδικές σφαιρικές βαλβίδες που ονομάζονται στραγγαλιστικά πηνία. Τα στραγγαλιστικά πηνία χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της ροής από το πηγάδι.

Εκτός από τις ίδιες τις κεφαλές των πηγαδιών, πολλές βοηθητικές εγκαταστάσεις κατοικούν σε ένα κοίτασμα πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Ο εξοπλισμός επεξεργασίας για την προεπεξεργασία του πετρελαίου ή του φυσικού αερίου απαιτεί έναν αριθμό βαλβίδων. Αυτές οι βαλβίδες είναι συνήθως από ανθρακούχο χάλυβα, κατάλληλο για χαμηλότερες κατηγορίες.

Περιστασιακά, ένα εξαιρετικά διαβρωτικό υγρό—υδρόθειο—παρουσιάζεται στο ρεύμα ακατέργαστου πετρελαίου. Αυτό το υλικό, που ονομάζεται επίσης όξινο αέριο, μπορεί να είναι θανατηφόρο. Για να αντιμετωπιστούν οι προκλήσεις του όξινου αερίου, πρέπει να ακολουθούνται ειδικά υλικά ή τεχνικές επεξεργασίας υλικών σύμφωνα με την διεθνή προδιαγραφή NACE MR0175.

ΥΠΕΡΑΚΤΙΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ
Τα συστήματα σωληνώσεων για υπεράκτιες πλατφόρμες άντλησης πετρελαίου και εγκαταστάσεις παραγωγής περιέχουν πλήθος βαλβίδων κατασκευασμένων σύμφωνα με πολλές διαφορετικές προδιαγραφές για την αντιμετώπιση της μεγάλης ποικιλίας προκλήσεων ελέγχου ροής. Αυτές οι εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν επίσης διάφορους βρόχους συστήματος ελέγχου και συσκευές εκτόνωσης πίεσης.

Για τις εγκαταστάσεις παραγωγής πετρελαίου, η αρτηριακή καρδιά είναι το πραγματικό σύστημα σωληνώσεων ανάκτησης πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Αν και όχι πάντα στην ίδια την πλατφόρμα, πολλά συστήματα παραγωγής χρησιμοποιούν χριστουγεννιάτικα δέντρα και συστήματα σωληνώσεων που λειτουργούν σε αφιλόξενα βάθη των 10.000 ποδιών ή περισσότερο. Αυτός ο εξοπλισμός παραγωγής είναι κατασκευασμένος σύμφωνα με πολλά αυστηρά πρότυπα του Αμερικανικού Ινστιτούτου Πετρελαίου (API) και αναφέρεται σε διάφορες Συνιστώμενες Πρακτικές (RP) του API.

Στις περισσότερες μεγάλες πλατφόρμες πετρελαίου, εφαρμόζονται πρόσθετες διεργασίες στο ακατέργαστο ρευστό που προέρχεται από την κεφαλή του φρέατος. Αυτές περιλαμβάνουν τον διαχωρισμό του νερού από τους υδρογονάνθρακες και τον διαχωρισμό του φυσικού αερίου και των υγρών φυσικού αερίου από τη ροή ρευστού. Αυτά τα συστήματα σωληνώσεων μετά το χριστουγεννιάτικο δέντρο κατασκευάζονται γενικά σύμφωνα με τους κώδικες σωληνώσεων B31.3 της Αμερικανικής Εταιρείας Μηχανολόγων Μηχανικών, με τις βαλβίδες να σχεδιάζονται σύμφωνα με τις προδιαγραφές βαλβίδων API, όπως API 594, API 600, API 602, API 608 και API 609.

Ορισμένα από αυτά τα συστήματα ενδέχεται επίσης να περιέχουν βαλβίδες πύλης, σφαιρικές βαλβίδες και βαλβίδες αντεπιστροφής API 6D. Δεδομένου ότι τυχόν αγωγοί στην πλατφόρμα ή στο πλοίο γεώτρησης βρίσκονται στο εσωτερικό της εγκατάστασης, δεν ισχύουν οι αυστηρές απαιτήσεις χρήσης βαλβίδων API 6D για αγωγούς. Παρόλο που χρησιμοποιούνται πολλαπλοί τύποι βαλβίδων σε αυτά τα συστήματα σωληνώσεων, ο τύπος βαλβίδας που επιλέγεται είναι η σφαιρική βαλβίδα.

Αγωγοί
Αν και οι περισσότεροι αγωγοί είναι κρυμμένοι, η παρουσία τους είναι συνήθως εμφανής. Μικρές πινακίδες που αναφέρουν «πετρελαιαγωγός» αποτελούν μια προφανή ένδειξη της παρουσίας υπόγειων αγωγών μεταφοράς. Αυτοί οι αγωγοί είναι εξοπλισμένοι με πολλές σημαντικές βαλβίδες σε όλο το μήκος τους. Βαλβίδες διακοπής έκτακτης ανάγκης των αγωγών βρίσκονται σε διαστήματα όπως ορίζονται από πρότυπα, κώδικες και νόμους. Αυτές οι βαλβίδες εξυπηρετούν τη ζωτική υπηρεσία της απομόνωσης ενός τμήματος ενός αγωγού σε περίπτωση διαρροής ή όταν απαιτείται συντήρηση.

Επίσης, κατά μήκος της διαδρομής ενός αγωγού υπάρχουν διάσπαρτες εγκαταστάσεις όπου η γραμμή αναδύεται από το έδαφος και υπάρχει πρόσβαση στη γραμμή. Αυτοί οι σταθμοί φιλοξενούν τον εξοπλισμό εκτόξευσης "pig", ο οποίος αποτελείται από συσκευές που εισάγονται στους αγωγούς είτε για την επιθεώρηση είτε για τον καθαρισμό της γραμμής. Αυτοί οι σταθμοί εκτόξευσης pig συνήθως περιέχουν αρκετές βαλβίδες, τύπου πύλης είτε σφαιρικής. Όλες οι βαλβίδες σε ένα σύστημα αγωγών πρέπει να είναι πλήρους ανοίγματος (full-port) για να επιτρέπουν τη διέλευση των pig.

Οι αγωγοί χρειάζονται επίσης ενέργεια για να καταπολεμήσουν την τριβή του αγωγού και να διατηρήσουν την πίεση και τη ροή της γραμμής. Χρησιμοποιούνται σταθμοί συμπιεστών ή αντλιών που μοιάζουν με μικρές εκδοχές μιας μονάδας επεξεργασίας χωρίς τους ψηλούς πύργους πυρόλυσης. Αυτοί οι σταθμοί φιλοξενούν δεκάδες βαλβίδες πύλης, σφαιρικές βαλβίδες και βαλβίδες ελέγχου αγωγών.
Οι ίδιοι οι αγωγοί σχεδιάζονται σύμφωνα με διάφορα πρότυπα και κώδικες, ενώ οι βαλβίδες αγωγών ακολουθούν τις βαλβίδες αγωγών API 6D.
Υπάρχουν επίσης μικρότεροι αγωγοί που τροφοδοτούν σπίτια και εμπορικές κατασκευές. Αυτοί οι αγωγοί παρέχουν νερό και φυσικό αέριο και προστατεύονται από βαλβίδες διακοπής.
Οι μεγάλοι δήμοι, ιδιαίτερα στο βόρειο τμήμα των Ηνωμένων Πολιτειών, παρέχουν ατμό για τις ανάγκες θέρμανσης των εμπορικών πελατών. Αυτές οι γραμμές παροχής ατμού είναι εξοπλισμένες με μια ποικιλία βαλβίδων για τον έλεγχο και τη ρύθμιση της παροχής ατμού. Αν και το ρευστό είναι ατμός, οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες είναι χαμηλότερες από αυτές που υπάρχουν στην παραγωγή ατμού σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Σε αυτήν την υπηρεσία χρησιμοποιείται μια ποικιλία τύπων βαλβίδων, αν και η αξιοσέβαστη βαλβίδα βύσματος εξακολουθεί να είναι μια δημοφιλής επιλογή.

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΟ ΚΑΙ ΠΕΤΡΟΧΗΜΙΚΑ
Οι βαλβίδες διυλιστηρίων αντιπροσωπεύουν μεγαλύτερη βιομηχανική χρήση βαλβίδων από οποιοδήποτε άλλο τμήμα βαλβίδων. Τα διυλιστήρια φιλοξενούν τόσο διαβρωτικά υγρά όσο και, σε ορισμένες περιπτώσεις, υψηλές θερμοκρασίες.
Αυτοί οι παράγοντες υπαγορεύουν τον τρόπο κατασκευής των βαλβίδων σύμφωνα με τις προδιαγραφές σχεδιασμού βαλβίδων API, όπως οι API 600 (βαλβίδες πύλης), API 608 (σφαιρικές βαλβίδες) και API 594 (βαλβίδες αντεπιστροφής). Λόγω της σκληρής λειτουργίας που αντιμετωπίζουν πολλές από αυτές τις βαλβίδες, συχνά απαιτείται επιπλέον ανοχή διάβρωσης. Αυτή η ανοχή εκδηλώνεται μέσω μεγαλύτερων πάχους τοιχωμάτων που καθορίζονται στα έγγραφα σχεδιασμού API.

Σχεδόν κάθε σημαντικός τύπος βαλβίδας μπορεί να βρεθεί σε αφθονία σε ένα τυπικό μεγάλο διυλιστήριο. Η πανταχού παρούσα βαλβίδα πύλης εξακολουθεί να είναι ο βασιλιάς του λόφου με τον μεγαλύτερο πληθυσμό, αλλά οι βαλβίδες τετάρτου στροφής καταλαμβάνουν ολοένα και μεγαλύτερο μέρος του μεριδίου αγοράς τους. Τα προϊόντα τετάρτου στροφής που σημειώνουν επιτυχημένη διείσδυση σε αυτόν τον κλάδο (ο οποίος κάποτε κυριαρχούνταν επίσης από γραμμικά προϊόντα) περιλαμβάνουν βαλβίδες πεταλούδας τριπλής μετατόπισης υψηλής απόδοσης και σφαιρικές βαλβίδες με μεταλλική έδρα.

Οι τυπικές βαλβίδες πύλης, σφαίρας και αντεπιστροφής εξακολουθούν να υπάρχουν μαζικά και, λόγω του εύχρηστου σχεδιασμού τους και της οικονομίας κατασκευής τους, δεν θα εξαφανιστούν σύντομα.
Οι ονομαστικές πιέσεις για τις βαλβίδες διυλιστηρίου κυμαίνονται από την Κλάση 150 έως την Κλάση 1500, με την Κλάση 300 να είναι η πιο δημοφιλής.
Οι απλοί χάλυβες άνθρακα, όπως ο βαθμός WCB (χυτός) και ο A-105 (σφυρηλατημένος), είναι τα πιο δημοφιλή υλικά που προσδιορίζονται και χρησιμοποιούνται σε βαλβίδες για διυλιστήρια. Πολλές εφαρμογές διεργασιών διύλισης ωθούν τα ανώτερα όρια θερμοκρασίας των απλών χαλύβων άνθρακα και για αυτές τις εφαρμογές καθορίζονται κράματα υψηλότερης θερμοκρασίας. Οι πιο δημοφιλείς από αυτούς είναι οι χάλυβες χρωμίου/μολυβδαινίου όπως 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr και 9% Cr. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες και τα κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο χρησιμοποιούνται επίσης σε ορισμένες ιδιαίτερα σκληρές διεργασίες διύλισης.

ΧΗΜΙΚΗ ΟΥΣΙΑ
Η χημική βιομηχανία χρησιμοποιεί σε μεγάλο βαθμό βαλβίδες όλων των τύπων και υλικών. Από μικρές μονάδες παραγωγής μέχρι τα τεράστια πετροχημικά συγκροτήματα που βρίσκονται στην ακτή του Κόλπου, οι βαλβίδες αποτελούν τεράστιο μέρος των συστημάτων σωληνώσεων χημικών διεργασιών.

Οι περισσότερες εφαρμογές σε χημικές διεργασίες έχουν χαμηλότερη πίεση από πολλές διεργασίες διύλισης και παραγωγής ενέργειας. Οι πιο δημοφιλείς κατηγορίες πίεσης για βαλβίδες και σωληνώσεις χημικών εργοστασίων είναι οι κατηγορίες 150 και 300. Τα χημικά εργοστάσια έχουν επίσης αποτελέσει τον μεγαλύτερο παράγοντα για την κατάκτηση μεριδίου αγοράς που οι σφαιρικές βαλβίδες έχουν κατακτήσει από τις γραμμικές βαλβίδες τα τελευταία 40 χρόνια. Η σφαιρική βαλβίδα με ανθεκτική έδρα, με διακοπή μηδενικής διαρροής, είναι ιδανική για πολλές εφαρμογές χημικών εργοστασίων. Το συμπαγές μέγεθος της σφαιρικής βαλβίδας είναι επίσης ένα δημοφιλές χαρακτηριστικό.
Υπάρχουν ακόμη ορισμένα χημικά εργοστάσια και εργοστασιακές διεργασίες όπου προτιμώνται οι γραμμικές βαλβίδες. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι δημοφιλείς βαλβίδες σχεδιασμένες με API 603, με λεπτότερα τοιχώματα και ελαφρύτερα βάρη, είναι συνήθως οι προτιμώμενες βαλβίδες πύλης ή σφαιρικής βαλβίδας. Ο έλεγχος ορισμένων χημικών ουσιών επιτυγχάνεται επίσης αποτελεσματικά με βαλβίδες διαφράγματος ή pinch.
Λόγω της διαβρωτικής φύσης πολλών χημικών ουσιών και διεργασιών παραγωγής χημικών, η επιλογή υλικού είναι κρίσιμη. Το υλικό που χρησιμοποιείται στην κατασκευή είναι ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας ποιότητας 316/316L. Αυτό το υλικό λειτουργεί καλά για την καταπολέμηση της διάβρωσης από μια σειρά από μερικές φορές δυσάρεστα υγρά.

Για ορισμένες πιο σκληρές διαβρωτικές εφαρμογές, απαιτείται μεγαλύτερη προστασία. Άλλες υψηλής απόδοσης ποιότητες ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα, όπως οι 317, 347 και 321, επιλέγονται συχνά σε αυτές τις περιπτώσεις. Άλλα κράματα που χρησιμοποιούνται κατά καιρούς για τον έλεγχο χημικών ρευστών περιλαμβάνουν τα Monel, Alloy 20, Inconel και 17-4 PH.

ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΥΦΑ ΚΑΙ ΑΕΡΙΟΥ
Τόσο το υγρό φυσικό αέριο (LNG) όσο και οι διεργασίες που απαιτούνται για τον διαχωρισμό αερίων βασίζονται σε εκτεταμένες σωληνώσεις. Αυτές οι εφαρμογές απαιτούν βαλβίδες που μπορούν να λειτουργούν σε πολύ χαμηλές κρυογονικές θερμοκρασίες. Η βιομηχανία LNG, η οποία αναπτύσσεται ραγδαία στις Ηνωμένες Πολιτείες, επιδιώκει συνεχώς να αναβαθμίζει και να βελτιώνει τη διαδικασία υγροποίησης αερίου. Για τον σκοπό αυτό, οι σωληνώσεις και οι βαλβίδες έχουν γίνει πολύ μεγαλύτερες και οι απαιτήσεις πίεσης έχουν αυξηθεί.

Αυτή η κατάσταση έχει αναγκάσει τους κατασκευαστές βαλβίδων να αναπτύξουν σχέδια που να ανταποκρίνονται σε αυστηρότερες παραμέτρους. Οι σφαιρικές βαλβίδες και οι βαλβίδες πεταλούδας ενός τετάρτου της στροφής είναι δημοφιλείς για την υπηρεσία LNG, με το 316ss [ανοξείδωτο ατσάλι] το πιο δημοφιλές υλικό. Η κλάση ANSI 600 είναι το συνηθισμένο ανώτατο όριο πίεσης για τις περισσότερες εφαρμογές LNG. Αν και τα προϊόντα ενός τετάρτου της στροφής είναι οι πιο δημοφιλείς τύποι βαλβίδων, οι βαλβίδες πύλης, σφαιρικής στροφής και αντεπιστροφής μπορούν επίσης να βρεθούν στις μονάδες.

Η υπηρεσία διαχωρισμού αερίων περιλαμβάνει τη διαίρεση του αερίου στα επιμέρους βασικά του στοιχεία. Για παράδειγμα, οι μέθοδοι διαχωρισμού αέρα αποδίδουν άζωτο, οξυγόνο, ήλιο και άλλα ίχνη αερίων. Η πολύ χαμηλή θερμοκρασία της διαδικασίας σημαίνει ότι απαιτούνται πολλές κρυογονικές βαλβίδες.

Τόσο οι μονάδες διαχωρισμού LNG όσο και οι μονάδες διαχωρισμού αερίου διαθέτουν βαλβίδες χαμηλής θερμοκρασίας που πρέπει να παραμένουν λειτουργικές σε αυτές τις κρυογονικές συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι το σύστημα στεγανοποίησης βαλβίδων πρέπει να ανυψώνεται μακριά από το ρευστό χαμηλής θερμοκρασίας μέσω της χρήσης στήλης αερίου ή στήλης συμπύκνωσης. Αυτή η στήλη αερίου εμποδίζει το ρευστό να σχηματίσει μια μπάλα πάγου γύρω από την περιοχή στεγανοποίησης, η οποία θα εμπόδιζε την περιστροφή ή την ανύψωση του στελέχους της βαλβίδας.

ΕΜΠΟΡΙΚΑ ΚΤΙΡΙΑ
Εμπορικά κτίρια μας περιβάλλουν, αλλά αν δεν δώσουμε ιδιαίτερη προσοχή καθώς κατασκευάζονται, έχουμε ελάχιστη ιδέα για το πλήθος των ρευστών αρτηριών που είναι κρυμμένες μέσα στους τοίχους τους από τοιχοποιία, γυαλί και μέταλλο.

Ένας κοινός παρονομαστής σε σχεδόν κάθε κτίριο είναι το νερό. Όλες αυτές οι κατασκευές περιέχουν μια ποικιλία συστημάτων σωληνώσεων που μεταφέρουν πολλούς συνδυασμούς της ένωσης υδρογόνου/οξυγόνου με τη μορφή πόσιμων υγρών, λυμάτων, ζεστού νερού, γκρίζου νερού και πυροπροστασίας.

Από την άποψη της επιβίωσης των κτιρίων, τα συστήματα πυρασφάλειας είναι τα πιο κρίσιμα. Η πυροπροστασία στα κτίρια τροφοδοτείται και γεμίζεται σχεδόν καθολικά με καθαρό νερό. Για να είναι αποτελεσματικά τα συστήματα πυρασφάλειας, πρέπει να είναι αξιόπιστα, να έχουν επαρκή πίεση και να βρίσκονται σε βολική τοποθεσία σε όλη την κατασκευή. Αυτά τα συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να ενεργοποιούνται αυτόματα σε περίπτωση πυρκαγιάς.
Τα πολυώροφα κτίρια απαιτούν την ίδια παροχή νερού υπό πίεση στους τελευταίους ορόφους όπως και στους κάτω ορόφους, επομένως πρέπει να χρησιμοποιούνται αντλίες και σωληνώσεις υψηλής πίεσης για την ανύψωση του νερού. Τα συστήματα σωληνώσεων είναι συνήθως Κλάσης 300 ή 600, ανάλογα με το ύψος του κτιρίου. Σε αυτές τις εφαρμογές χρησιμοποιούνται όλοι οι τύποι βαλβίδων. Ωστόσο, τα σχέδια των βαλβίδων πρέπει να εγκρίνονται από τα Underwriters Laboratories ή την Factory Mutual για την παροχή υπηρεσιών πυρασφάλειας.

Οι ίδιες κατηγορίες και τύποι βαλβίδων που χρησιμοποιούνται για τις βαλβίδες πυροσβεστικής χρησιμοποιούνται και για τη διανομή πόσιμου νερού, αν και η διαδικασία έγκρισης δεν είναι τόσο αυστηρή.
Τα εμπορικά συστήματα κλιματισμού που βρίσκονται σε μεγάλες επιχειρηματικές κατασκευές, όπως κτίρια γραφείων, ξενοδοχεία και νοσοκομεία, είναι συνήθως κεντρικά. Διαθέτουν μια μεγάλη μονάδα ψύξης ή λέβητα για την ψύξη ή τη θέρμανση του ρευστού που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά ψύχους ή υψηλής θερμοκρασίας. Αυτά τα συστήματα συχνά πρέπει να χειρίζονται ψυκτικά μέσα όπως R-134a, έναν υδροφθοράνθρακα ή, στην περίπτωση των μεγάλων συστημάτων θέρμανσης, ατμό. Λόγω του μικρού μεγέθους των βαλβίδων πεταλούδας και των σφαιρικών βαλβίδων, αυτοί οι τύποι έχουν γίνει δημοφιλείς στα συστήματα ψύξης HVAC.

Από την πλευρά του ατμού, ορισμένες βαλβίδες τετάρτου στροφής έχουν κάνει την εμφάνισή τους, ωστόσο πολλοί υδραυλικοί εξακολουθούν να βασίζονται σε γραμμικές βαλβίδες πύλης και σφαιρικές βαλβίδες, ειδικά εάν οι σωληνώσεις απαιτούν άκρα με συγκόλληση. Για αυτές τις μέτριες εφαρμογές ατμού, ο χάλυβας έχει αντικαταστήσει τον χυτοσίδηρο λόγω της συγκολλησιμότητας του χάλυβα.

Ορισμένα συστήματα θέρμανσης χρησιμοποιούν ζεστό νερό αντί για ατμό ως ρευστό μεταφοράς. Αυτά τα συστήματα εξυπηρετούνται καλά από χάλκινες ή σιδερένιες βαλβίδες. Οι σφαιρικές βαλβίδες και οι βαλβίδες πεταλούδας με ελαστική έδρα ενός τετάρτου της στροφής είναι πολύ δημοφιλείς, αν και εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ορισμένα γραμμικά σχέδια.

ΣΥΝΑΨΗ
Παρόλο που τα στοιχεία για τις εφαρμογές των βαλβίδων που αναφέρονται σε αυτό το άρθρο μπορεί να μην είναι ορατά κατά τη διάρκεια μιας επίσκεψης στα Starbucks ή στο σπίτι της γιαγιάς, μερικές πολύ σημαντικές βαλβίδες βρίσκονται πάντα κοντά. Υπάρχουν ακόμη και βαλβίδες στον κινητήρα του αυτοκινήτου που χρησιμοποιούνται για να φτάσουν σε αυτά τα σημεία, όπως αυτές στο καρμπυρατέρ που ελέγχουν τη ροή καυσίμου στον κινητήρα και εκείνες στον κινητήρα που ελέγχουν τη ροή της βενζίνης στα έμβολα και την έξοδο ξανά. Και αν αυτές οι βαλβίδες δεν είναι αρκετά κοντά στην καθημερινότητά μας, σκεφτείτε την πραγματικότητα ότι οι καρδιές μας χτυπούν τακτικά μέσω τεσσάρων ζωτικών συσκευών ελέγχου ροής.

Αυτό είναι απλώς ένα ακόμη παράδειγμα της πραγματικότητας ότι: οι βαλβίδες είναι πραγματικά παντού. VM
Το Μέρος II αυτού του άρθρου καλύπτει επιπλέον βιομηχανίες όπου χρησιμοποιούνται βαλβίδες. Επισκεφθείτε το www.valvemagazine.com για να διαβάσετε για χαρτοπολτό και χαρτί, θαλάσσιες εφαρμογές, φράγματα και υδροηλεκτρική ενέργεια, ηλιακή ενέργεια, σίδηρο και χάλυβα, αεροδιαστημική, γεωθερμική και βιοτεχνική ζυθοποιία και απόσταξη.

Ο ΓΚΡΕΓΚ ΤΖΟΝΣΟΝ είναι πρόεδρος της United Valve (www.unitedvalve.com) στο Χιούστον. Είναι αρθρογράφος στο περιοδικό VALVE, πρώην πρόεδρος του Συμβουλίου Επισκευής Βαλβίδων και νυν μέλος του διοικητικού συμβουλίου της VRC. Είναι επίσης μέλος της Επιτροπής Εκπαίδευσης και Κατάρτισης της VMA, αντιπρόεδρος της Επιτροπής Επικοινωνίας της VMA και πρώην πρόεδρος της Εταιρείας Τυποποίησης Κατασκευαστών.