Промышленный вентиль (globe Valve): ассортимент продукции

Вентиль (globe valve) использует литой или кованый стальной корпус, работающий под давлением, с диском или пробкой, приводимым в движение шпинделем, неподвижным седлом и внутренними элементами (trim), выбираемыми по условиям эксплуатации, для регулирования или перекрытия потока в промышленных трубопроводах. Входное воздействие от маховика, редуктора или исполнительного механизма преобразуется в линейное перемещение шпинделя, постепенно изменяя открытие между диском и седлом при дросселировании и приводя уплотнительные поверхности в контакт для перекрытия; это управляемое сужение обеспечивает эффективное регулирование расхода и давления, тогда как непрямой внутренний проход создаёт более высокие потери давления, чем у запорной арматуры прямоточной конструкции. Поэтому тип корпуса, класс давления, конструкцию крышки, материалы внутренних элементов и условия эксплуатации необходимо оценивать в совокупности для нефтеперерабатывающих, нефтехимических, паровых, энергетических и иных технологических применений.

Стальные вентили могут изготавливаться с литыми или коваными корпусами, с обычными крышками или крышками с самоуплотнением (pressure seal), с различными системами внутренних элементов и с проходами Т-образной, Y-образной или угловой формы. Конструкции вентилей из углеродистой, легированной и нержавеющей стали могут подбираться под условия давления и температуры, рабочую среду, коррозионное воздействие и требуемый режим дросселирования.

 ​​

 

Ассортимент промышленных вентилей

Ассортимент охватывает обычные вентили из литой стали, компактные вентили из кованой стали и конструкции с самоуплотняющейся крышкой (pressure seal). Приведённые данные о продукции содержат следующие ориентировочные диапазоны. Окончательную доступность типоразмеров и классов давления следует подтверждать совместно с выбранным материалом, стандартом конструкции, типом присоединения и способом управления.

Конструкция вентиля	Ориентировочный диапазон размеров	Диапазон условных давлений	Основные материалы	Присоединения	Управление
Вентиль из кованой стали	DN15–DN100 / NPS 1/2–4	PN10–PN420 / Class 150–2500	Углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь	Фланцевое, под приварку встык	Ручное, электрическое, пневматическое, гидравлическое
Вентиль из литой стали	DN50–DN400 / NPS 2–16	PN10–PN250 / Class 150–1500	Углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь	Фланцевое, под приварку встык	Ручное, электрическое, пневматическое, гидравлическое
Вентиль с самоуплотняющейся крышкой (pressure seal)	DN50–DN600 / NPS 2–24	PN10–PN420 / Class 150–2500	Углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь	Фланцевое, под приварку встык	Ручное, электрическое, пневматическое, гидравлическое

Значения PN и классы ASME в таблице представляют собой независимые системы обозначения давления; их не следует интерпретировать как прямые числовые эквиваленты. Фактическая работоспособность по давлению и температуре определяется действующим стандартом на арматуру, группой материала, классом давления и расчётной температурой.

 

Эти три диапазона также соответствуют разным технологическим маршрутам изготовления. Кованые корпуса особенно актуальны для компактной конструкции арматуры, тогда как литые корпуса позволяют выполнять более крупные и сложные геометрии, работающие под давлением. Конструкция с самоуплотняющейся крышкой расширяет возможности конфигурации для проектов, где предусмотрено соединение крышки, нагружаемое давлением.

Принцип работы вентиля

Ручное управление начинается с маховика. Вращение преобразуется в линейное перемещение шпинделя, приближая диск к неподвижному седлу или отводя его от седла. Когда диск поднимается, эффективная площадь прохода у седла увеличивается. Опускание диска уменьшает эту площадь до момента, когда уплотнительные поверхности соприкасаются и обеспечивается перекрытие потока.

Важнейший гидравлический процесс происходит в зоне сужения между диском и седлом. В частично открытом положении поток вынужден проходить через относительно небольшое отверстие и менять направление внутри корпуса вентиля. Локальная скорость и турбулентность в зоне внутренних элементов возрастают, а давление на сужении падает. Именно эта связь между положением диска и эффективной площадью прохода объясняет, почему вентиль способен регулировать промежуточные расходы гораздо эффективнее, чем обычная задвижка.

 

 

Тот же механизм объясняет один из главных инженерных компромиссов. Даже в полностью открытом положении поток по-прежнему следует по непрямому пути через корпус обычного вентиля, поэтому потери давления остаются выше, чем через запорную арматуру прямоточной конструкции. Поэтому допустимые потери давления должны учитываться в расчёте при выборе арматуры, а не рассматриваться как второстепенный фактор.

Направление потока должно соответствовать маркировке изготовителя и утверждённой проектной спецификации. Перепад давления, действующий сверху или снизу диска, изменяет гидравлическую нагрузку на запирающий орган и может влиять на требуемое усилие управления и поведение уплотнения.

Основные компоненты вентиля

Рабочие характеристики стального вентиля зависят от соосности и взаимодействия силового контура, шпинделя и внутренних элементов, а не только от материала корпуса.

 

Особенно важна соосность диска и седла. По мере сближения этих поверхностей при дросселировании скорость потока и турбулентность в зоне сужения возрастают. Эрозия, коррозия, заклинивание или небольшой путь утечки могут постепенно повреждать уплотнительные поверхности и снижать качество перекрытия, поэтому конструкция внутренних элементов и обработка седла являются важными элементами производственного контроля.

 

 

Конструкции вентилей: литые, кованые и с самоуплотняющейся крышкой

Вентиль из литой стали

Вентиль из литой стали использует литой корпус, работающий под давлением, который позволяет выполнять изогнутый внутренний проход и более крупную геометрию корпуса, необходимые во многих промышленных установках. Ориентировочные данные о продукции охватывают DN50–DN400 / NPS 2–16 и Class 150–1500 с вариантами из углеродистой, легированной и нержавеющей стали.

Литую конструкцию обычно рассматривают в совокупности с номинальными давлением и температурой, коррозионной стойкостью, качеством литья, выбором внутренних элементов и требованиями контроля. Само по себе качество отливки корпуса не определяет эксплуатационные возможности готового вентиля.

Вентиль из кованой стали

Вентиль из кованой стали использует кованые детали, работающие под давлением, и особенно актуален для компактной конструкции промышленной арматуры. Поставляемый диапазон охватывает от DN15 до DN100 / NPS 1/2 до 4 с условными давлениями до Class 2500 согласно справочным данным.

API 602 охватывает компактные задвижки, вентили и обратные клапаны до DN100 / NPS 4, однако его опубликованный охват по классам давления автоматически не делает каждый кованый вентиль в указанном диапазоне вентилем по API 602. В настоящее время API включает в область действия API 602 классы 150, 300, 600, 800 и 1500; поэтому для кованой конструкции класса Class 2500 требуется подтверждение применимой основы проектирования, а не просто обозначение «API 602».

Вентиль с самоуплотняющейся крышкой (pressure seal)

Вентиль с самоуплотняющейся крышкой заменяет традиционную концепцию уплотнения крышки на внешних болтах соединением, в котором внутреннее давление способствует прижатию уплотнительной системы крышки. Такое решение применяется в отдельных напряжённых условиях эксплуатации по давлению и температуре, когда проектная спецификация требует конструкции с самоуплотнением.

Поставляемый ориентировочный диапазон охватывает от DN50 до DN600 / NPS 2–24 и классы до Class 2500. API 623 непосредственно относится к стальным вентилям с болтовой крышкой, поэтому вентиль с самоуплотняющейся крышкой не следует автоматически называть вентилем по API 623; его основа проектирования должна быть подтверждена с учётом применимых проектных и отраслевых стандартов.

 

 

Типы корпусов вентиля

Тип корпуса вентиля определяет, как поток проходит через зону диск–седло, и напрямую влияет на потери давления, характер дросселирования и компоновку трубопровода. Основные промышленные исполнения - вентили Т-образной, Y-образной и угловой конструкции. В них используется один и тот же базовый механизм «шпиндель–диск–седло», но они различаются внутренней геометрией потока.

Вентиль Т-образной конструкции

Т-образная конструкция - это классическая схема вентиля. Шпиндель перемещается приблизительно перпендикулярно трубопроводу, а поток меняет направление, проходя через отверстие между диском и седлом.

Такое решение обеспечивает эффективное дросселирование и перекрытие, однако непрямой путь потока создаёт сравнительно более высокое сопротивление и потери давления. Обычно его выбирают, когда регулирование расхода важно, а дополнительные потери давления приемлемы.

Вентиль Y-образной конструкции

Вентилями Y-образной конструкции шпиндель, диск и седло наклонены к оси трубопровода, что создаёт более прямой внутренний проход по сравнению с Т-образной схемой.

Более плавный путь потока снижает изменение направления и потери давления, сохраняя дросселирующие возможности вентиля. Подходит там, где требуется управляемая регулировка расхода, но предпочтительно меньшее гидравлическое сопротивление.

Угловой вентиль

Угловой вентиль располагает входной и выходной патрубки приблизительно под 90 градусов. Поток проходит через зону диск–седло, одновременно меняя направление трубопровода внутри корпуса вентиля.

Такая конфигурация полезна, когда компоновка трубопровода уже требует поворота на 90 градусов: регулирование расхода, перекрытие и изменение направления объединяются в одном элементе, что снижает необходимость в отдельном отводе.

Конструкция шпинделя, крышки и сильфонного уплотнения

Крупные обычные промышленные вентили обычно используют схему с выдвижным шпинделем и стойкой (OS&Y). В вентиле конструкции OS&Y рабочая резьба остаётся вне зоны контакта с рабочей средой, а перемещение шпинделя даёт наглядное представление о ходе диска. Сальниковая набивка вокруг шпинделя образует динамическое наружное уплотнение.

Конструкция с болтовой крышкой обеспечивает съёмный доступ к внутренним деталям и является именно тем исполнением крышки, которое непосредственно рассматривается стандартом API 623 для тяжёлых стальных вентилей с фланцевыми и сварными встык торцами. Конструкция с самоуплотняющейся крышкой основана на ином принципе соединения и должна указываться отдельно.

Вентиль с сильфонным уплотнением

Вентиль с сильфонным уплотнением использует металлический сильфон вокруг шпинделя, отделяющий рабочую среду от наружной зоны уплотнения шпинделя. При перемещении шпинделя сильфон растягивается и сжимается вместе с рабочим ходом, обеспечивая дополнительный барьер герметичности, в то время как диск и седло продолжают выполнять обычные функции дросселирования и перекрытия.

Такая конструкция особенно полезна, когда важен контроль утечек по шпинделю, например в паровых, теплоносительных, химических и иных технологических системах, где среда, температура или требования к выбросам предъявляют повышенные требования к системе уплотнения шпинделя. Сильфон не заменяет обычный механизм регулирования потока вентиля; он добавляет специальный уплотнительный элемент вокруг подвижного шпинделя, тогда как положение диска по-прежнему регулирует открытие у седла.

Различные исполнения диска также могут подбираться под режим эксплуатации. В справочных данных представлены обычные, регулирующие, балансированные и направляющие поток конфигурации, что позволяет выбирать вентиль в соответствии с требованиями к перекрытию, характером дросселирования и условиями перепада давления.

Справочная конфигурация: конструкция по EN 13709, сильфон по MSS SP-117, DN15–DN400, PN16 / PN25 / PN40, с фланцевыми или сварными встык соединениями и ориентировочным диапазоном температур от -10 °C до 400 °C. Окончательный материал, исполнение диска и температурные возможности следует подтверждать с учётом фактических условий эксплуатации и проектной спецификации.

Вентиль, задвижка и шаровой кран: сравнение

Выбор арматуры становится яснее, когда напрямую сравниваются требуемые рабочие функции.

Критерий выбора	Вентиль	Задвижка	Шаровой кран
Перемещение запирающего органа	Линейный ход диска	Линейный ход затвора	Поворот шара на четверть оборота
Основная функция	Регулирование, дросселирование и перекрытие	Преимущественно отключение в положениях «полностью открыто/закрыто»	Преимущественно быстрое отключение в обычных конструкциях
Работа в промежуточном положении	Штатный режим конструкции	Обычно не допускается для постоянного дросселирования	Зависит от конструкции шара и седла
Путь потока в полностью открытом положении	Сохраняется непрямой проход в корпусе	Относительно прямой	Очень низкое сопротивление в полнопроходной конструкции
Потери давления	Сравнительно выше	Ниже в полностью открытом положении	Низкие в полнопроходной конструкции
Скорость срабатывания	Многооборотное	Многооборотное	Поворот на четверть оборота

 

Вентиль и задвижка

Главное различие между вентилем и задвижкой - предусмотренное рабочее положение. Вентиль может находиться в промежуточных положениях диска для регулирования расхода. Задвижка предназначена в первую очередь для вывода затвора из прохода для полного потока или опускания его в седло для отключения. В результате вентиль обеспечивает лучшие дросселирующие возможности, а задвижка - меньшее сопротивление потоку в полностью открытом положении.

Вентиль и шаровой кран

При сравнении вентиля и шарового крана: вентиль использует линейный ход диска и регулируемое сужение у седла, тогда как обычный шаровой кран обеспечивает быстрое перекрытие поворотом шара приблизительно на четверть оборота. Полнопроходной шаровой кран даёт значительно более прямой открытый проход. Специализированные конструкции с V-образным отверстием или профилированным управляющим шаром следует рассматривать отдельно от обычных запорных шаровых кранов.

Скачать: Industrial Globe Valve Technical Reference.pdf

Материалы и выбор внутренних элементов вентиля

Вентиль испытывает разные нагрузки и механизмы износа в различных узлах. Материал корпуса определяет основной силовой контур, а зона диск–седло воспринимает концентрированную гидравлическую нагрузку при дросселировании. Поэтому выбор материалов должен выполняться как системная задача.

 

 

Действующий ассортимент трубопроводной арматуры GNEE уже включает семейства материалов из углеродистой стали, для низких температур, нержавеющей стали, легированных и специальных сплавов. Однако для конкретного заказа вентиля точное сочетание материалов должно привязываться к выбранной конструкции, классу, температуре и требованиям к внутренним элементам, а не исходить из предположения, что каждый перечисленный сплав применим во всём диапазоне типоразмеров.

 

 

Вентиль из нержавеющей стали становится актуальным, когда корпус и контактирующие со средой детали требуют большей коррозионной стойкости, чем может обеспечить конструкция из углеродистой стали. Выбору внутренних элементов по-прежнему требуется отдельное внимание, поскольку сам по себе нержавеющий материал корпуса не определяет стойкость к эрозии при дросселировании или заклиниванию седла.

Вентиль по API 623 и применимые стандарты

Спецификации на промышленные вентили обычно объединяют стандарт на изделие с требованиями к силовому контуру, размерам, подготовке торцов и испытаниям.

Стандарт	Основное назначение
API 623	Тяжёлые стальные вентили с болтовой крышкой с фланцевыми и сварными встык торцами
API 602	Компактные задвижки, вентили и обратные клапаны до DN100 / NPS 4
ASME B16.34	Номинальные давление и температура, материалы, размеры и допуски, неразрушающий контроль, испытания и маркировка для применимых конструкций арматуры
ASME B16.10	Строительные длины (фасонные и полные) и расстояния от оси до торца для угловых вентилей
ASME B16.25	Подготовка торцов под сварку встык
API 598	Контроль, освидетельствование и гидравлические испытания арматуры

API описывает конструкцию вентиля по API 623 как тяжёлую серию стальных вентилей с болтовой крышкой для нефтеперерабатывающих заводов и смежных применений. API 602 охватывает компактную арматуру до NPS 4, а ASME B16.34 устанавливает более широкие рамки по давлению-температуре, материалам, неразрушающему контролю, испытаниям и маркировке для охватываемых конструкций арматуры.

ASME B16.10 регламентирует монтажные размеры, включая расстояния от оси до торца, актуальные для угловых вентилей, а ASME B16.25 регламентирует подготовку торцов под сварку встык.

Применимое сочетание стандартов должно подтверждаться в спецификации на закупку. Наличие типоразмера или класса в таблице поставок само по себе не подтверждает соответствие конкретному стандарту на арматуру.

Критерии выбора промышленного вентиля

Полезная последовательность выбора для проекта начинается с требований технологического процесса и завершается контролем и документированием.

1. Определите режим эксплуатации. Подтвердите, будет ли вентиль выполнять постоянное дросселирование, эпизодическую регулировку, управляемый запуск, снижение давления, перекрытие или сочетание этих функций. Частое дросселирование повышает важность геометрии внутренних элементов и износостойкости.

2. Определите рабочую среду. Выясните коррозионный потенциал, содержание твёрдых частиц, вязкость и совместимость с материалами корпуса, седла, диска, шпинделя и уплотнений. Пульпы и сильно загрязнённые среды требуют дополнительного анализа, поскольку суженный проход вентиля может подвергаться засорению и ускоренной эрозии.

3. Установите давление и температуру. Эти исходные данные определяют требуемый класс давления и влияют на материал корпуса и крышки, набивку, прокладку, крепёж и конструкцию крышки.

4. Проверьте допустимые потери давления в системе. Обычная Т-образная конструкция создаёт большее сопротивление, чем Y-образная или прямоточная запорная арматура. Поэтому гидравлические требования влияют на выбор типа корпуса.

5. Выберите применимый стандарт и конструкцию. Определите, подпадает ли требование под конструкцию с болтовой крышкой по API 623, компактную конструкцию по API 602, исполнение с сильфонным уплотнением по EN, конструкцию с самоуплотнением или иной утверждённый проектный стандарт.

6. Завершите техническую спецификацию. Подтвердите тип корпуса, материалы корпуса и внутренних элементов, исполнение крышки, направление потока, тип присоединения и ручное или исполнительное управление.

7. Определите требования к сдаче. Спецификация на закупку должна закрепить прослеживаемость материалов, размерный и функциональный контроль, гидравлические испытания и требуемую документацию до отгрузки.

Производство, контроль и гидравлические испытания

 

Области применения промышленных вентилей

Промышленные вентили наиболее полезны там, где технологическая линия требует управляемой регулировки в дополнение к перекрытию. Их ценность определяется плавным изменением открытия между диском и седлом, поэтому условия эксплуатации важнее отраслевого названия.

Регулирование технологических потоков на НПЗ

Технологические линии могут требовать от оператора или исполнительного механизма многократной корректировки расхода при изменении условий эксплуатации. Вентиль обеспечивает предсказуемые промежуточные положения благодаря линейному ходу шпинделя, а корпус и внутренние элементы подбираются под среду, температуру и ожидаемый режим дросселирования.

Пар, конденсат и вспомогательные системы

Паровые и вспомогательные системы часто требуют постепенного ввода или сокращения расхода при пуске, нормальной эксплуатации и останове. Условия повышенных температур дополнительно повышают значимость конструкции крышки, набивки, прокладок, крепежа и совместимости внутренних элементов.

Химические и коррозионные технологические линии

Конструкция вентиля из углеродистой, легированной или нержавеющей стали может выбираться в соответствии с совместимостью со средой. Диск и седло требуют отдельного рассмотрения, поскольку при дросселировании внутренние элементы подвергаются концентрированному воздействию скорости, турбулентности, коррозии и возможной эрозии.

Байпасные и пусковые линии

Вентиль позволяет постепенно устанавливать поток через байпас при заполнении, прогреве, выравнивании давления или пуске оборудования. Фактический типоразмер вентиля и исполнение внутренних элементов следует проверять по перепаду давления и режиму эксплуатации, а не выбирать только по диаметру линии.

Трубопроводы, требующие регулирования и смены направления

Угловой вентиль полезен, когда компоновка трубопровода требует смены направления в том же месте, где происходит дросселирование или перекрытие. Корпус с расположением патрубков под 90 градусов объединяет эти функции и снижает необходимость в отдельном отводе.

Скачать: Industrial Globe Valve Selection Technical Reference.pdf

Поставка вентилей GNEE и проектная поддержка

GNEE поставляет конфигурации промышленных вентилей, охватывающие конструкции из литой и кованой стали и с самоуплотняющейся крышкой, с вариантами материалов из углеродистой, легированной и нержавеющей стали для нужд нефтеперерабатывающих, химических, энергетических и смежных технологических трубопроводов.

Проектная поддержка может формироваться вокруг типоразмера и класса давления арматуры, применимого стандарта конструкции, типа корпуса, материалов корпуса и внутренних элементов, конструкции крышки, фланцевых или сварных встык торцов, ручного или исполнительного управления, требований к контролю и документации. Специальные конфигурации, например вентили с сильфонным уплотнением, могут рассматриваться отдельно, когда условия эксплуатации требуют дополнительного барьера герметичности по шпинделю.

Окончательная сдача должна соответствовать подтверждённой спецификации на продукцию, а не применять максимальные каталожные типоразмеры, классы давления или диапазоны материалов к каждой конфигурации.

Бесплатный расчёт стоимости

Часто задаваемые вопросы

Соответствует ли кованый вентиль Class 2500 автоматически стандарту API 602?

Нет. API 602 охватывает компактные вентили до NPS 4, но его опубликованный охват по классам давления включает классы 150, 300, 600, 800 и 1500. Для кованого вентиля Class 2500 требуется подтверждение иной применимой основы проектирования или проектной спецификации.

Когда следует указывать вентиль с сильфонным уплотнением?

Конструкцию с сильфонным уплотнением рассматривают, когда технологический процесс требует дополнительного контроля утечек по шпинделю. Материал сильфона, расчётное число циклов, условия давления и температуры и применимый стандарт следует подтверждать для фактической среды и режима эксплуатации.

Почему направление потока имеет значение для вентиля?

Перепад давления действует на диск и изменяет гидравлическое усилие, которое шпиндель и привод должны преодолеть. Поэтому указанное направление монтажа должно соответствовать утверждённой конструкции вентиля и маркировке направления потока изготовителя.

Какая информация нужна для запроса коммерческого предложения на вентиль?

Укажите среду, расчётные давление и температуру, типоразмер и класс вентиля, требуемый стандарт, тип корпуса, материалы корпуса и внутренних элементов, тип крышки, присоединение, способ управления, направление потока, требования к контролю и документации.

 

Запросить цену сейчас!