Ventily sa dnes nachádzajú takmer všade: v našich domovoch, pod ulicami, v komerčných budovách a na tisíckach miest v elektrárňach a vodárňach, papierňach, rafinériách, chemických závodoch a iných priemyselných a infraštruktúrnych zariadeniach.
Priemysel s ventilmi má skutočne široké spektrum segmentov, od distribúcie vody cez jadrovú energiu až po ťažbu a spracovanie ropy a plynu. Každé z týchto koncových odvetví používa niektoré základné typy ventilov; detaily konštrukcie a materiálov sa však často veľmi líšia. Tu je ukážka:
VODÁREŇ
Vo svete distribúcie vody sú tlaky takmer vždy relatívne nízke a teploty okolité. Tieto dva aplikačné fakty umožňujú množstvo konštrukčných prvkov ventilov, ktoré by sa nenašli na náročnejších zariadeniach, ako sú napríklad vysokoteplotné parné ventily. Okolitá teplota vodovodného potrubia umožňuje použitie elastomérov a gumených tesnení, ktoré nie sú inde vhodné. Tieto mäkké materiály umožňujú vybaviť vodné ventily tak, aby tesne utesnili kvapkanie.
Ďalším faktorom pri výbere vodovodných ventilov je výber konštrukčných materiálov. Liatiny a tvárne liatiny sa vo veľkej miere používajú vo vodovodných systémoch, najmä v potrubiach s veľkým vonkajším priemerom. Veľmi malé potrubia sa dajú celkom dobre spracovať bronzovými ventilovými materiálmi.
Tlak, ktorý väčšina ventilov vodární zaznamená, je zvyčajne výrazne pod 200 psi. To znamená, že nie sú potrebné konštrukcie s hrubšími stenami pre vyšší tlak. Napriek tomu existujú prípady, keď sú vodné ventily konštruované tak, aby zvládli vyšší tlak, až do približne 300 psi. Tieto aplikácie sa zvyčajne nachádzajú na dlhých akvaduktoch blízko zdroja tlaku. Niekedy sa vodné ventily s vyšším tlakom nachádzajú aj v bodoch s najvyšším tlakom vo vysokej priehrade.
Americká asociácia vodární (AWWA) vydala špecifikácie týkajúce sa mnohých rôznych typov ventilov a pohonov používaných vo vodárňach.
ODPADOVÁ VODA
Odvrátenou stranou pitnej vody vstupujúcej do zariadenia alebo stavby je výstup odpadovej vody alebo kanalizácie. Tieto potrubia zhromažďujú všetky odpadové kvapaliny a pevné látky a smerujú ich do čistiarne odpadových vôd. Tieto čistiarne odpadových vôd majú veľa nízkotlakových potrubí a ventilov, ktoré vykonávajú svoju „špinavú prácu“. Požiadavky na ventily odpadových vôd sú v mnohých prípadoch oveľa miernejšie ako požiadavky na dodávku čistej vody. Železné uzávery a spätné ventily sú najobľúbenejšou voľbou pre tento typ služby. Štandardné ventily v tejto službe sú vyrobené v súlade so špecifikáciami AWWA.
ENERGETICKÝ PRIEMYSEL
Väčšina elektrickej energie vyrobenej v Spojených štátoch sa vyrába v parných elektrárňach využívajúcich fosílne palivá a vysokorýchlostné turbíny. Po odkrytí krytu modernej elektrárne by sme videli vysokotlakové potrubné systémy s vysokou teplotou. Tieto hlavné vedenia sú najdôležitejšie v procese výroby parnej energie.
Uzatváracie ventily zostávajú hlavnou voľbou pre aplikácie zapínania/vypínania elektrární, hoci sa vyskytujú aj špeciálne guľové ventily v tvare Y. Vysoko výkonné guľové ventily pre kritické prevádzky získavajú na popularite u niektorých konštruktérov elektrární a presadzujú sa v tomto svete, kde kedysi dominovali lineárne ventily.
Metalurgia je kritická pre ventily v energetických aplikáciách, najmä tie, ktoré pracujú v superkritických alebo ultrasuperkritických prevádzkových rozsahoch tlaku a teploty. V dnešných elektrárňach sa bežne používajú zliatiny F91, F92, C12A spolu s niekoľkými zliatinami Inconel a nehrdzavejúcej ocele. Tlakové triedy zahŕňajú 1500, 2500 a v niektorých prípadoch 4500. Modulačná povaha elektrární so špičkovým výkonom (tých, ktoré pracujú iba podľa potreby) tiež kladie obrovskú záťaž na ventily a potrubia, čo si vyžaduje robustné konštrukcie, ktoré zvládnu extrémnu kombináciu cyklov, teploty a tlaku.
Okrem hlavných parných ventilov sú elektrárne zaťažené pomocnými potrubiami, ktoré sú osadené nespočetným množstvom uzatváracích, guľových, spätných, motýľových a guľových ventilov.
Jadrové elektrárne fungujú na rovnakom princípe pary/vysokorýchlostnej turbíny. Hlavný rozdiel spočíva v tom, že v jadrovej elektrárni sa para vytvára teplom z procesu štiepenia. Ventily jadrových elektrární sú podobné svojim bratrancom na fosílne palivá, s výnimkou ich pôvodu a dodatočnej požiadavky na absolútnu spoľahlivosť. Jadrové ventily sa vyrábajú podľa extrémne vysokých štandardov, pričom kvalifikačná a kontrolná dokumentácia zaberá stovky strán.
ŤAŽBA ROPY A PLYNU
Ropné a plynové vrty a ťažobné zariadenia sú intenzívnymi užívateľmi ventilov vrátane mnohých vysokovýkonných ventilov. Hoci sa už pravdepodobne nevyskytnú trysky ropy chrliace stovky metrov do vzduchu, obrázok ilustruje potenciálny tlak podzemnej ropy a plynu. Preto sa na vrchol dlhého potrubia vrtu umiestňujú hlavice vrtov alebo vianočné stromčeky. Tieto zostavy s kombináciou ventilov a špeciálnych armatúr sú navrhnuté tak, aby zvládli tlaky až do 10 000 psi. Hoci sa v súčasnosti na vrtoch vykopaných na pevnine vyskytujú len zriedka, extrémne vysoké tlaky sa často vyskytujú na hlbokých vrtoch na mori.
Konštrukcia zariadení na ústie vrtu je pokrytá špecifikáciami API, ako napríklad 6A, Špecifikácia pre ústie vrtu a zariadenia na vŕtanie vianočných stromčekov. Ventily uvedené v 6A sú navrhnuté pre extrémne vysoké tlaky, ale mierne teploty. Väčšina vŕtacích stromčekov obsahuje uzatváracie ventily a špeciálne guľové ventily nazývané tlmivky. Tlmivky sa používajú na reguláciu prietoku z vrtu.
Okrem samotných vrtných hlavíc sa v ropnom alebo plynovom poli nachádza mnoho pomocných zariadení. Procesné zariadenia na predúpravu ropy alebo plynu vyžadujú množstvo ventilov. Tieto ventily sú zvyčajne vyrobené z uhlíkovej ocele s nižšími triedami.
V surovom ropnom prúde sa občas nachádza vysoko korozívna kvapalina – sírovodík. Táto látka, nazývaná aj kyslý plyn, môže byť smrteľná. Na prekonanie problémov so kyslým plynom je potrebné dodržiavať špeciálne materiály alebo techniky spracovania materiálov v súlade s medzinárodnou špecifikáciou NACE MR0175.
POBREŽNÝ PRIEMYSEL
Potrubné systémy pre ropné plošiny a výrobné zariadenia na mori obsahujú množstvo ventilov vyrobených podľa rôznych špecifikácií, aby zvládli širokú škálu problémov s reguláciou prietoku. Tieto zariadenia tiež obsahujú rôzne regulačné slučky a zariadenia na poistné ventily.
Pre zariadenia na ťažbu ropy je srdcom tepny samotný potrubný systém na ťažbu ropy alebo plynu. Hoci nie vždy priamo na plošine, mnohé produkčné systémy používajú vianočné stromčeky a potrubné systémy, ktoré fungujú v nehostinných hĺbkach 10 000 stôp alebo viac. Toto produkčné zariadenie je vyrobené podľa mnohých prísnych noriem Amerického ropného inštitútu (API) a je uvedené v niekoľkých odporúčaných postupoch (RP) API.
Na väčšine veľkých ropných plošín sa na surovú kvapalinu prichádzajúcu z ústia vrtu aplikujú ďalšie procesy. Patria sem oddelenie vody od uhľovodíkov a oddelenie plynu a kvapalín zo zemného plynu od prúdu kvapaliny. Tieto potrubné systémy po „vianočnom stromčeku“ sa vo všeobecnosti stavajú podľa predpisov Americkej spoločnosti strojných inžinierov pre potrubia B31.3 s ventilmi navrhnutými v súlade so špecifikáciami ventilov API, ako sú API 594, API 600, API 602, API 608 a API 609.
Niektoré z týchto systémov môžu obsahovať aj uzatváracie, guľové a spätné ventily API 6D. Keďže všetky potrubia na plošine alebo vrtnej lodi sú vnútorné v rámci zariadenia, prísne požiadavky na používanie ventilov API 6D pre potrubia sa na ne nevzťahujú. Hoci sa v týchto potrubných systémoch používa viacero typov ventilov, preferovaným typom ventilu je guľový ventil.
POTRUBIA
Hoci väčšina potrubí je skrytá, ich prítomnosť je zvyčajne zrejmá. Malé značky s nápisom „ropovod“ sú jedným z jasných indikátorov prítomnosti podzemného prepravného potrubia. Tieto potrubia sú po celej svojej dĺžke vybavené mnohými dôležitými ventilmi. Núdzové uzatváracie ventily potrubia sa nachádzajú v intervaloch určených normami, predpismi a zákonmi. Tieto ventily slúžia na izoláciu úseku potrubia v prípade úniku alebo keď je potrebná údržba.
Pozdĺž trasy potrubia sa nachádzajú aj zariadenia, kde potrubie vystupuje zo zeme a je k nemu možný prístup. Tieto stanice slúžia ako zariadenie na spúšťanie „čiapočiek“, ktoré pozostáva zo zariadení vložených do potrubia buď na kontrolu, alebo čistenie potrubia. Tieto stanice na spúšťanie čiapočiek zvyčajne obsahujú niekoľko ventilov, buď uzatváracích, alebo guľových. Všetky ventily v potrubnom systéme musia byť plne otvorené, aby umožnili prechod čiapočiek.
Potrubia tiež potrebujú energiu na boj proti treniu v potrubí a na udržanie tlaku a prietoku v potrubí. Používajú sa kompresorové alebo čerpacie stanice, ktoré vyzerajú ako menšie verzie spracovateľského závodu bez vysokých krakovacích veží. Tieto stanice sú domovom desiatok uzatváracích, guľových a spätných ventilov potrubia.
Samotné potrubia sú navrhnuté v súlade s rôznymi normami a predpismi, zatiaľ čo potrubné ventily zodpovedajú norme API 6D.
Existujú aj menšie potrubia, ktoré sú napájané domy a komerčné budovy. Tieto vedenia zabezpečujú vodu a plyn a sú chránené uzatváracími ventilmi.
Veľké obce, najmä v severnej časti Spojených štátov, dodávajú paru na vykurovanie komerčných zákazníkov. Tieto parné potrubia sú vybavené rôznymi ventilmi na riadenie a reguláciu dodávky pary. Hoci je kvapalinou para, tlaky a teploty sú nižšie ako pri výrobe pary v elektrárňach. V tejto službe sa používa množstvo typov ventilov, hoci úctyhodný zátkový ventil je stále obľúbenou voľbou.
RAFINÉRIA A PETROCHÉMIA
Rafinérijské ventily sa používajú častejšie ako v ktoromkoľvek inom segmente. Rafinérie sú domovom korozívnych kvapalín a v niektorých prípadoch aj vysokých teplôt.
Tieto faktory určujú, ako sa ventily konštruujú v súlade s konštrukčnými špecifikáciami API, ako sú API 600 (šoupátkové ventily), API 608 (guľové ventily) a API 594 (spätné ventily). Vzhľadom na náročné podmienky prevádzky mnohých z týchto ventilov je často potrebný dodatočný prídavok na koróziu. Tento prídavok sa prejavuje väčšími hrúbkami stien, ktoré sú špecifikované v konštrukčnej dokumentácii API.
Prakticky každý hlavný typ ventilu sa dá nájsť v hojnom množstve v typickej veľkej rafinérii. Všadeprítomný uzatvárací ventil je stále kráľom s najväčšou populáciou, ale štvrťotáčkové ventily si získavajú čoraz väčší podiel na trhu. Medzi štvrťotáčkové produkty, ktoré sa úspešne presadzujú v tomto odvetví (ktorému kedysi dominovali aj lineárne produkty), patria vysokovýkonné trojito odsadené motýlikové ventily a guľové ventily s kovovým sedlom.
Štandardné uzatváracie, guľové a spätné ventily sa stále vyskytujú vo veľkom a vďaka premyslenej konštrukcii a hospodárnosti výroby v dohľadnej dobe nezmiznú.
Tlakové hodnotenia pre rafinérske ventily siahajú od triedy 150 do triedy 1500, pričom najobľúbenejšia je trieda 300.
Uhlíkové ocele bez obsahu uhlíka, ako napríklad trieda WCB (liata) a A-105 (kovaná), sú najobľúbenejšie materiály špecifikované a používané vo ventiloch pre rafinérie. Mnohé aplikácie v rafinačných procesoch posúvajú horné teplotné limity ľahkých uhlíkových ocelí a pre tieto aplikácie sa špecifikujú zliatiny s vyšším obsahom teplôt. Najobľúbenejšie z nich sú chróm/molybdénové ocele, ako napríklad 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr a 9% Cr. Nerezové ocele a zliatiny s vysokým obsahom niklu sa tiež používajú v niektorých obzvlášť náročných rafinačných procesoch.
Čas uverejnenia: 10. júla 2020