האם שסתום שער הוא שסתום בידוד?

האם שסתום שער נחשב כשסתום בידוד? נתחיל עם עקרונות עיצוב ותקנים בתעשייה.

בסיווג של מערכות צנרת, שסתום בידוד מוגדר כמכשיר המשמש לכיבוי או פתיחה מוחלט של זרימת המדיה. דרישת הליבה שלו היא שיעור הדליפה הנמוך ביותר האפשרי כשהוא סגור. אז, האם שסתום שער משותף עונה על התפקיד הזה? התשובה היא כן - שסתום השער הוא אחד מסוגי שסתומי הבידוד המסורתיים והנפוצים ביותר. עם זאת, כדי להבין זאת, עלינו להתעמק במבנה הפנימי ובמנגנון האיטום של שסתום השער.

1. עקרון עבודה של שסתום שער כשסתום בידוד

שסתום שער מסתמך על הגבעול כדי להניע את השער בצורה אנכית, כך שהשער מתאים היטב למושב כדי לחסום את נתיב הזרימה. בניגוד לשסתומי בקרה, שסתומי שער משמשים בדרך כלל רק במצבים פתוחים או סגורים לחלוטין ואינם מתאימים למצערת. כאשר השסתום פתוח לחלוטין, השער נסוג לחלוטין מנתיב הזרימה, וכתוצאה מכך התנגדות זרימה נמוכה מאוד (מקדם זרימה נמוך בדרך כלל עד 0.05~0.1). כשהוא סגור לחלוטין, נוצר משטח איטום מתכת למתכת (או עם טבעת איטום גרפיט גמישה) בין השער למושב, תוך הסתמכות על כוח טריז מכני להשגת כיבוי.

קח אתשסתום שער טריז מפלדה יצוקהכדוגמה: השער שלו מעוצב כמבנה טריז (טריז בודד או טריז כפול). במהלך הסגירה, זווית הטריז (בדרך כלל 5 מעלות ~ 8 מעלות) מאלצת את השער ליצור דחיסה רדיאלית כנגד המושב, ובכך מבטלת את המרווח במשטחי האיטום. עיצוב זה מאפשר לשסתום, תחת דירוגי לחץ מ-Class 150 עד Class 2500, לעמוד בלחץ בדיקת המעטפת (למשל, עבור Class 600 לחץ הבדיקה הוא 15.3 MPa) ובלחץ בדיקת האיטום (פי 1.1 מהלחץ המדורג) המצוין ב-ASME B16.34. לפי API 598, הדליפה המותרת של שסתום שער נמוכה בהרבה מזו של שסתום כדורי או שסתום פרפר קשיח - עבור שסתום שער מושב מתכת, קצב הדליפה לא יעלה על 0.1 מ"ל/(מינ· אינץ') (בגודל נומינלי).

2. מגבלות חומר וטמפרטורה של שסתומי שער פלדה יצוקה

המונחשסתום שער פלדה יצוקהנפוץ בצינורות תעשייתיים. שסתומי שער העשויים מפלדת פחמן יצוקה (למשל, WCB, WCC) או פלדת סגסוגת (למשל, WC6, WC9) הם בעלי טווח טמפרטורות ישים בין -29 מעלות ל-425 מעלות (עבור חומר WCB). לטמפרטורות גבוהות יותר, ניתן לבחור פלדת כרום-מוליבדן (WC9 עד 593 מעלות). בהשוואה לשסתומי שער ברזל יצוק, פלדה יצוקה מציעה חוזק מתיחה גבוה יותר (חוזק מתיחה בטמפרטורת חדר WCB גדול מ-485 MPa או שווה ל-485 MPa) וקשיחות השפעה (גדולה או שווה ל-27 J @ -29 מעלות), מה שמאפשר לה לעמוד בתנודות לחץ ומחזוריות תרמית בקיטור, שמן ומדיה כימית.

עבור פרמטרים ספציפיים, שסתום שער טריז מפלדה יצוקה DN200 (8 אינץ') הוא בעל גובה כולל כשהוא פתוח לחלוטין של כ-1.2~1.5 פעמים מאורך הגוף (למשל, אורך גוף 750 מ"מ, גובה כולל כ. 950 מ"מ). יש לשלוט במומנט ההידוק בבלוטת האריזה כשהיא סגורה בהתאם ל-MSS SP-91. הגבעול עשוי מפלדת אל חלד 13Cr או מפלדת אל חלד מתקשות משקעים 17-4PH, עם קשיות פני השטח של 35~45 HRC כדי לעמוד בפני שחיקה במהלך מחזורי פתיחה/סגירה מרובים.

3. תרגול הנדסי של שסתומי שער המופעלים ידנית

בצינורות רבים שאינם דורשים בקרה אוטומטית (למשל, מערכות מי אש, קווי קיטור בלחץ נמוך),שסתום שער המופעל ידניתהיא עדיין הבחירה הראשונה. שסתומי שער גזע לא בעליה המופעלים על ידי גלגל יד (סוג OS&Y או סוג גזע לא עולה) מעלים ומורידים את השער באמצעות הילוכים בורגיים. קוטר גלגל היד ומומנט הפעולה עומדים בתקן ISO 5210: עבור שסתום שער Class 150, DN100, כוח גלגל היד המרבי לא יעלה על 360 N (כ. 36 kgf), בעוד ש-DN400 דורש סיוע בתיבת הילוכים.

זמן הפתיחה/סגירה של שסתום שער ידני תלוי במוביל הגזע. עבור חוט טרפז עם מוביל של 10 מ"מ ומהלך גזע כולל של 200 מ"מ, גלגל היד צריך 20 סיבובים. מאפיין פתיחה/סגירה איטי זה מועיל למעשה לבידוד - הוא מונע פטיש מים הנגרם כתוצאה מפעולה מהירה, וניתן להפחית את תנודות הלחץ הנמדדות ביותר מ-70% (לעומת שסתומי כיבוי מהירים). יתרה מכך, פעולה ידנית אינה מסתמכת על ספקי אוויר או כוח, ועומדת בעקרון הכשל בטוח של צינורות.

4. השוואה בין שסתומי שער לבין שסתומי בידוד אחרים

חלק מהמהנדסים שואלים: משטחי האיטום של שסתום שער חווים חיכוך במהלך הפתיחה/סגירה (שער הטריז מגרד את המושב ברגע המגע). האם לאחר שימוש ארוך טווח, האם הוא עדיין יכול לשמור על אפס דליפה? נתונים מראים שאחרי 500 מחזורי פעימה מלאה, שיעור הדליפה של שסתום שער טריז מפלדה יצוק באיכות גבוהה עדיין יכול לעמוד ב-API 598 Grade A (כלומר, אין דליפה נראית לעין). לשם השוואה, שסתום פרפר רך באותם תנאים עלול לחוות הזדקנות אלסטומר לאחר 300 מחזורים.

נקודת נתונים נוספת: על פי דו"ח תחזוקה משנת 2019 מבית זיקוק בינלאומי, מבין 200 שסתומי שער ידניים שהיו בשירות במשך יותר מ-10 שנים, 82% עדיין עברו בדיקת אוויר בלחץ נמוך באתר (0.6 MPa אוויר, שיטת בועות). זה מצביע על כך ששסתומי שער מתוכננים כהלכה מציעים ביצועי בידוד אמינים לטווח ארוך.

5. מסקנה

חזרה לשאלה המקורית:האם שסתום שער הוא שסתום בידוד?

כן, שסתום שער עונה במלואו על ההגדרה של שסתום בידוד - הוא מספק איטום דו-כיווני, מעבר זרימה עם קדח מלא ושיעורי דליפה נמוכים מאושרים על פי תקנים.

בין אם זה אשסתום שער פלדה יצוקהעבור יישומים בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה, או א שסתום שער המופעל ידניתלשירות הפעלה/כיבוי פשוט, כל עוד הוא נבחר ומתוחזק כהלכה, שסתום השער נשאר בחירה חזקה בפתרונות בידוד צינורות. בעת בחירת שסתום בידוד, אין צורך להטיל ספק בתפקידו של שסתום השער; במקום זאת, יש לשים לב אם דירוג הלחץ שלו, חומר האיטום (STL hardfacing או13 Cr), ושיטת ההפעלה מתאימות לתנאי ההפעלה הספציפיים.