erosion of valve seats

Seminarski rad – Habanje i erozija ventila i zasuna

VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA

Novi Beograd

Tema:

Habanje i erozija ventila i zasuna

Profesor:

Kandidat: Zoran Todorić

Br. indeksa: 18/2011

Beograd, 2012

1

SEMINARSKI RAD

Predmet:


SADRŽAJ

1. UVOD.................................................................................................................................................3

2. CEVNA ARMATURA............................................................................................................................4

2.1. Cevni zatvarači..................................................................................................................................4

2.2. Konstruktivni elementi zasuna i ventila...........................................................................................7

3. MEHANIZMI OŠTEĆENJA VENTILA I ZASUNA.....................................................................................9

3.1. Osnove erozije u ventilima i zasunima............................................................................................11

3.2. Matematički model.........................................................................................................................11

3.2.1. Koroziona otpornost materijala.........................................................................................12

3.2.2. Pojava kavitacije................................................................................................................12

3.3. Metode za otklanjanje problema....................................................................................................15

3.3.1. Otklanjanje uzroka kavitacije.............................................................................................16

3.3.2 Projektovanje / Izbor ventila...............................................................................................18

4. ODRŽAVANJE VENTILA I ZASUNA.....................................................................................................27

4.1 Sanacija ventila................................................................................................................................27

4.2 Primeri sanacije ventila....................................................................................................................28

4.3. Ispitivanje ventila............................................................................................................................31

5. ZAKLJUČAK.......................................................................................................................................33

6. LITERATURA.....................................................................................................................................34

2


1. UVOD

Ventili i zasuni predstavljaju vrstu zapornih organa koji su sastavni deo cevne armature. Imaju siroku primenu: za regulaciju protoka (promena vrednosti), zatvaranje ili otvaranje, za potrebe račvanja, tehnoloskog odvajanja, dreniranja cevovodnih deonica, u sigurnosne svrhe: disni ventil, sigurnosni ventil, blokadni, dvostruki ventil ili pak za specijalne namene: kontrolni ventil, specijalni ventil, ...

Zbog specifičnog načina na koji ovi zaporni organi zaprečavaju protok fluida, u unutrašnjosti ventila, lokalno, dolazi do povećanja brzine strujanja, pada pritiska. Zavisno od agregatnog stanja, vrste fluida, uslova strujanja i konstrukcionih karakteristika ovi efekti mogu biti manje ili više izraženi. Nakon određenog perioda rada dolazi do oštećenja unutrašnjih delova ventila i zasuna. Od svih vrsta načešća su oštećenja erozijom odn. habanjem.

Obzirom da su regulacioni ventili, pogotovo poznatih svetskih firmi (EMERSON, FLOWSERVE, ... ), dosta skuplji od obicnih – pojedini kostaju 1000 i do 35000 EUR, habanje njihovih unutrašnjih elemenata i sanacije predstavljaju uvek ekonomski povoljnije rešenje. Iz tog razloga je jako važno poznavati uzroke habanja i erozije unutrašnjih elemenata ventila.

Rad poseduje različite primere iz prakse, ali je primarni cilj bio pružanje uvoda u osnovne uzroke oštećenja unutrašnjih elemenata zasuna i ventila i konkretnih predloga kako da se prevaziđu ovi problemi.

3


2. CEVNA ARMATURA

Cevna armatura predstavlja deo cevovodne instalacije i u tom smislu ulazi u sastav složenih sistema za transport fluida. Nju čine različiti fazonski mašinski elementi / uređaji koji služe za promenu, zatvaranje ili otvaranje protoka, za promenu pravca strujanja, za spajanje deonica cevovoda, za račvanje i druge potrebe. Cevovodne deonice bez cevne armature ne bi imale same po sebi nikakvog praktičkog smisla I ne bi mogle ostvarivati svoju tehnološku funkciju.

Uslovno se cevna armatura može podeliti na cevne zatvarače i cevne fitinge.

2.1. Cevni zatvarači

Osnovna zadatak cevnih zatvarača jeste zaprečavanje struje fluida odgovarajućim unutrašnjim zapornim organom. U praksi cevni zatvarači imaju vrlo siroku primenu: za regulaciju protoka (promena vrednosti), zatvaranje ili otvaranje, za potrebe račvanja, tehnoloskog odvajanja, dreniranja cevovodnih deonica, u sigurnosne svrhe: dišni ventil, sigurnosni ventil, blokadni, dvostruki ventil ili pak za specijalne namene: kontrolni ventil, specijalni ventil, ...

Jedna od osnovnih podela cevnih zatvarača je na:

- ventile,

- zasune, i

- slavine.

Svi ovi cevni zatvarači imaju svoju specifičnu konstrukciju. U daljem radu biće ukratko izložene osnovne karateristike pojedinih vrsta.

Ventili predstavljaju uređaje iz grupe cevnih zatvarača, koji služe za regulaciju protoka tečnosti ili gasova [3]. Zaporni organ predstavlja pokretna pečurka sa osovinom koja zaprečava protok fluida naleganjm na sedište unutrašjnosti ventila (slika 2.1). Radi tako što delimično ili potpuno zatvara prolaz kroz cev. Postoje razne konstrukcije za različite primene.

Reč ventil potiče od latinske reči ventus što znači vetar (nlat. ventile) ili oduška. Ona predstavlja, mehaničku napravu, obično od metala, pomoću koje se vrši otvaranje i zatvaranje propusta za vazduh, tečnosti, gasove, pare [1]. Sinonim nemačke rečI klapna (nem. Klappe) je takođe u prevodu ventil i kao takav predstavlja deo mehanizma koji putem

4


pritiska, vrši pomeranje i slične radnje. Služi za zatvaranje ili otvaranje nekog otvora, uključivanje ili isključivanje nekog uređaja.

Uz to, postoje i takozvani kontrolni ventili, koji se ne aktiviraju ručno, već akcijom kontrolnog sistema, obično električnom strujom ili pneumatskim ili hidrauličkim sistemom.

Sigurnosni ventil je posebna vrsta ventila. Njegova namena je da spreči eksploziju kotla ako pritisak pare ili drugog medijuma pređe određeni nivo. Nalaze se po propisu na svim uređajima sa gasovima i tečnostima pod povišenom temperaturom i/ili pritiskom. U kući se može naći u bojleru (grejaču vode), na primer. Pri prevelikom pritisku se sam otvara, čime pritisak pare kotla pada na dozvoljeni nivo, a sigurnosni ventil se tada ponovno sam zatvara.

Ventili su izuzetno česti. U kućama se nalaze na slavinama za vodu, u vodokotlićima, radijatorima, bocama za plin, i drugde.

Slika 2.1 Ventil

Zasuni su cevni zatvarači koji se karakterišu pregradom koja se pomera poprečno na pravac strujanja (Sl. 2.2). Služe za on/off regulaciju protoka. Zbog specifične konstrukcije ne preporučuju se za regulaciju protoka.

5


Slika 2 Zasun

Slavina se karakteriše zakretanjem pregradnog elementa. Ova pregrada najčešće je kugla ili ploča. Kada je pregrada kugla, reč je o kuglastoj slavini, a kada je ploča reč je o leptirastoj slavini (Sl. 2.3).

Slika 2.3 Slavine (leptirasta – levo, kuglasta – desno)

6


2.2. Konstruktivni elementi zasuna i ventila

Na slici 2.4 prikazani su osnovni elementi ručnog zasuna koji je namenjen za ugradnju konusnim zaptivnim NPT navojnim spojem [4]. Konstrukcija zasuna je izvedane u skladu sa američkim standardom ASME B 1.20.1, a slika je preuzeta iz kataloga Trouve & Cauvin iz 2011 god.

Slika 2.4 Osnovni elementi ventila:

1 - kućište, 2 – sedište, 3 – disk, 4 osovina, 5 – navrtka diska, 6 – podloška, 7 – zaptivač poklopca, 8 – poklopac, 9 - zaptivno pakovanje, 10 – kućište, 11 – prirubnica kućišta, 12 –

vijci prirubnice kućišta , 13 – navrtke, 14 – Goli vijak, 15 – navrtka, 16 – čaura, 17 – ručica/točak ventila, 18 – navrtka ručice

7


Kod ovakvih vrsta ventila, funkcija zatvaranja se ostvaruje ručnim okretanjem ručice (Poz.17) koja je navrtkom (Poz.18) pričvršćena za osovinu (4) koja na svom donjem kraju ima zaporni disk (3). Naleganjem diska na sedište (Poz.2) ostvaruje se zaprečavanje toka fluida.

Svi unutrašnji elementi se projektuju tako da se u radu mogu održavati. Tako je npr. disk sa navrtkom vezan za osovinu, sedište je navojnom vezom vezano za kućište, zaptivno pakovanje (Poz.9) se može dotezati sa vijcima (Poz.14 i 15) i prirubnicom kućišta(Poz.11)

Na osnovu Americke asocijacije proizvodjača ventila (VMA) [5] navode se 5 vodećih proizvođača kontrolnih ventila:

1) Emerson Process Management

2) Flowserve

3) Dresser Masoneilan

4) Samson Controls

5) Metso Automation

Kod zasuna konstrukcija je nešto drugačija jer se razlikuje zaporni element. Ovo za posledicu ima da je donji deo kućišta drugačiji i da se kod zasuna osovina pomera gore i dole u odnosu na točak ventila.

Osnovne razlike između zasuna i ventila prikazane su na slici 2.5

Slika 2.5 Osnovne razlike između ventila i zasuna:

a - ventil, b - zasun

8


3. MEHANIZMI OŠTEĆENJA VENTILA I ZASUNA

Zbog specifičnog načina na koji zaporni organi cevnih zatvarača zaprečavaju protok fluida, u unutrašnjosti ventila, lokalno, dolazi do povećanja brzine strujanja, pada pritiska. Lokalna erozija-korozija unutrašnjih elemenata ventila – zapornih organa zavisi od:

- agregatnog stanja (tečno, gasovito),- složenosti sistema (višekomponentno, višefazno)- vrste fluida (agresivan, prisustvo čvrstih čestica, gasna faza sa tečnim kapljicama),- uslova strujanja (brzina, pritisak, temperatura, turbulentnost)- konstrukcionih karakteristika zapornog organa

Ovi efekti mogu biti manje ili više izraženi. Nakon određenog perioda rada dolazi do oštećenja unutrašnjih delova ventila i zasuna. Od svih vrsta načešća su oštećenja erozijom odn. habanjem.

Na slikama 3.1 i 3.2 prikazani su pojedini slučajevi iz prakse.

Slika 3.1 Kugla ventila oštećena erozijom

9


o

Slika 3.2 Oštećenje sedišta ventila: korozija-erozija

Ovde treba istaknuti značaj regulacionih ventila. Obzirom da imaju upravlljačku funkciju i da se postavljaju na glavnim tokovima procesnih fluida, to oni češće menjaju svoje uslove strujanja. Ovo ima za posledicu učestalija oštećenja. Ponekad oštećnja zahtevaju značajne resurse za popravku i stoga je neophodno u praksi smanjiti na minimalnu meru oštećenja ovakvih ventila. Za njihovu sanaciju potrebna je mašinska obrada, specijalni alati, ponekad i angažovanje posebne kuće za izvršenje ovih aktivnosti.

Havarijske obustave postrojenja usled kvarova uvek su nepoželjne i treba ih izbeći jer za poslodavca to znači ne planirani trošak resursa i novca.

Donošenjem nove zakonske regulative u R Srbiji u cilju harmonizacije sa Evropskim direktivama potrebno je svake godine vršiti ispitivanja sigurnosne opreme. Obzirom da regulacioni ventili imaju sigurnosnu funkciju, potrebno je nakon sanacije vršiti ispitivanje regulaconih ventila. U našoj zemlji trenutno to mogu da rade samo kuće akreditovane od strane ATS (Akreditacino Telo Srbije), a stupanjem na snagu novih propisa od 01 juna 2012 od strane nadležnog ministarstva za rudarstvo i energetiku imenovane ovlašćene organizacije, koje vrše ocenjivanje usaglašenosti opreme pod pritiskom.

Obzirom da su regulacioni ventili, pogotovo poznatih svetskih firmi (EMERSON, FLOWSERVE, ... ), dosta skuplji od obicnih – pojedini kostaju 1000 i do 25000 EUR, sanacije predstavljaju uvek ekonomski povoljnije rešenje jer iznose samo 5-35% od investicione vrednosti. Iz tog razloga je jako važno poznavati uzroke habanja i erozije unutrašnjih

10


elemenata ventila, kao i načine za sanaciju. Osim kontrolnih u ovu grupu spadaju i obični ventili i zasuni velikih dimenzija, koji su izrađeni od visoko ili nisko legiranog čelika.

3.1. Osnove erozije u ventilima i zasunima

Do erozije-korozije unurašnjih elemenata kontrolnih ventila i zasuna može doći iz više razloga:

- kod ventila koji rade sa gasovitim i/ili agresivnim fluidom, pri pojavi tečne faze,- kod ventila koji rade sa gasovitim fluidom, pri pojavi čvrste faze – klasična erozija

u dvofaznim višekomponenznim sistemima,- kod ventila koji rade sa tečnim fluidom, pri pojavi gasovite faze – kavitacija.

U sva tri slučaja može se konstatovati da ventil / zasun ne radi u projektovanom režimu rada. Povoljnim projektovanjem i izborom ventila svi ovi problemi se mogu rešiti.

Prvi slučaj se u praksi može lako rešiti ugradnjom pratećeg grejanja pa iz tog razloga nije zanimljiv za dalje izučavanje.

Kod drugog slučaja imamo stalno prisustvo čvrstih čestica. U zavisnosti od frakcionog sastava, koncentracije u osnovnoj struji, uslova strujanja (pritisak, temperatura, brzina, turbulentnost) dolazi do manjeg ili većeg oštećenja najpre zapornih elemenata. Sedište i pečurka ventila su u tom smislu prvi na udaru struje fluida. Ovaj roblem se može rešiti ugradnjom sedišta i pečurke od visoko legiranog materijala otpornog na eroziju, stelitizacijom elemenata (HFS – hard facet seat) ili specifičnom konstrukcijom ventila.

Treći slučaj, koji je i naj zanimljiviji za proučavanje, biće detaljnije razrađivan u daljem tekstu rada

3.2. Matematički model

Postoji više pristupa kada je reč o modeliranju erozionih procesa delova ventila, pa se u radu daje samo pregled naj zastupljenijih.

Oni se odnose prvenstveno na korozionu otpornsot mateirijala, Sigma metod, određivanje koeficijenta kavitacije i određivanje otpornosti na kavitaciju.

11


3.2.1. Koroziona otpornost materijala

U literaturi [5] je zastupljen pristup za određivanje otpornosti na koroziju ugljeničnih čelika u prisustvu vlažne vodene pare. Na bazi ispitivanja 58 vrsta čelika zaključeno je da do korozije-erozije neće doći ukoliko je koeficijent otpornosti na koroziju-eroziju (R) veća od 1,0.

R = 0,61 + 2,43 Cr +1,64 Cu + 0.3 Mo

Uslov da ne dodje do korozije-erozije je: R > 1,0 .

Dalje u tabeli 3.1 daje se uporedni pregled različitih materijala od kojih se prave kućišta ventila.

Tabela 3.1 Hemijski sastav najčešćih tipova kućišta ventila [6]

Tabelu 3.1 treba tumačiti na sledeći način: komercijalno naj zastupljeniji ASTM A105 materijal ima duplo bolju otpornost od S235JRG2, dok A216 WCB ima čak 40 puta bolju otpornost na eroziju od ugljeničnog čelika.

Ovo svakako treba prihvatiti samo kao jedan aspekat prilikom projektovanja jer se ovde ne uzimaju u obzir uslovi strujanja fluida. Tačnije, ova realcija važi u sistemima zagrejača vode, isparivača vode i vlažne pare.

3.2.2. Pojava kavitacije

Prolaskom struje fluida između diska i sedišta, obzirom na naglo smanjenje poprečnog preseka za strujanje fluida, dolazi do velikog lokalnog povećanja brzine strujanje fluida. Ova velika brzina izaziva veliko eroziono delovanje sedišta ventila. Sa druge strane, zbog velike brzine strujanja, osnovnim zakonima mehanike fluida pad pritiska poraste sa kvadratom brzine. Iza sedišta ventila strujni pritisak fluida je manji za lokalni gubitak odn. pad pritiska na sedistu ventila. Kada je radni fluid tecnost, ovo je vazan parametar jer

12


ukoliko pritisak padne ispod dozvoljene granice (parcijalni pritisak) doći će do isparavanja komponenti tečne faze i pojave gasnih mehurova.

Slika 3.3 Pojava kavitacije[8]

Na slici 3.4 prikazana je zavisnost protoka i pada pritiska. Svaki ventil ima svoju karakteristiku Cv pri kojoj se može izračunati protok na osnovu poznatog pada pritiska. Ove vrednosti se određuju eksperimentalno.

Slika 3.4 Zavisnost protoka i pada pritiska [7]

13


Kada padom pritiska dođe do isparavanja tečne faze, ulazi se u zonu kavitacije u kojoj dolazi do odstupanja, a daljim povećavanjem pada pritiska i do zagušenja protoka. Formiranjem mehurića erozija se višestruko ubrzava, dolazi do pada performansi ventila, rastu amplitude nastalih vibracija ventila i izlaznog cevovoda, dolazi do pojave buke, uočava se pojava oscilacija izlaznog pritiska i intenzivno se oštećuje izlazni deo ventila. Iako ova pojava višestruko ugrožava bezbednost čitavog transportnog sistema, ipak naj ugroženiji je sam ventil.

Dva su osnovna mehanizma erozije-korozije: Isparavanjem tečne faze nastaju udari visokog pritiska koji mogu izazvati plastične deformacije, površinski piting i lom unutrašnjih elemenata i čak samog kućišta ventila.

Za izbor ventila postoje dijagrami ali oni imaju manu da je nivo kavitacije na njima vezan samo za kapacitet a ne za tačku kada buka i vibracije nastaju, tako da se praktično ne može pouzdano izbeći ova oblast.

Kako bi se kvalitetno odabrao ventil koji će pouzdano raditi bez pojave kavitacije, uveden je Sigma metod:

σ= p1−pvp1−p2

gde su:

p1 – pritisak ispred sedištap2 – pritisak iza sedištapv – parcialni pritisak parne faze

Potencijal korozije se povećava smanjivanjem sigma vrednosti.

Na drugi način formulisan, koeficijent kavitacije prema [9] iznosi:

xFZ=p1−p2p1−pmin

gde je:

pmin – min.izmereni pritisak iza zapornog organa

Na proces kavitacije prema [9] znatno utiču sledeći parametri:

- xFZ vrednost kontrolnog ventila- xF radni odnos- razlika pritisaka p2 − pV- geometrija kontrolnog ventila iza zapornog organa- koncentracija gasa u tečnosti- gustina fluida- viskoznost fluida- površinski napon tečnosti

14


Navedeni uticaji mogu se grupisati u: strujne, geometrijske i fizičke osobine.

Prema Bergeru otpornost na kavitaciju data je jednačinom [9]:

gde je:

Rm, zatezna čvrstoćaRP 0.2, grnica razvlačenja 0.2%HV, tvrdoća po VikersuE, modul elastičnosti materijala

3.3. Metode za otklanjanje problema

Svi metode koje se koriste mogu se uslovno podeliti u dve grupe akcija:

- preventivne i - korektivne

U preventivne ubrajaju se i aktivnosti na projektovanju ventila. Vrlo je važno otkoniti ove probleme u radu jer mogu imati za posledicu:

- neplanirane obustave postrojenja- gubitak proizvoda- povećane troškove održavanja- smanjenu proizvodnu efikasnost- povećan nivo buke- Oštećenje dika i sedišta- Vibracije ventila i cevovoda- Curenje ventila- Eroziju u cevovodu- Potrebna manuelna kontrola ventila

15


3.3.1. Otklanjanje uzroka kavitacije

Otklanjanje kavitacije mogu se otkloniti prilikom projektovanja i u toku eksploatacije. Uzroci se mogu otkloniti na sledeće načine:

Promena režima rada ventila, izborom povoljnije geometrije

Ovo se najpre odnosi na brzinu strujanja fluida. Primer je dat na slici 3.5. Diskretizacijom postiže se stepenasto upravljanje izlaznom brzinom i ne dolazi se u kavitacioni režim jer pritisak u opsegu radnih režima ne pada ispod kritične vrednosti.

Slika 3.5 Kontrola izlazne brzine fluida – diskretizacija [10]

Promena kvaliteta materijala sedišta (upotreba legiranih materijala)

16


Nanošenje anti-abrazivnog sloja na bazi tungstena(karbida) ili keramike Nanošenje anti-abrazivnog sloja fuzijom na temperaturama preko 1000 oC Zavarivanje sloja (stelit) kao najčešći vid zaštite. Može se nanositi mašinski ili ručno,

moguća je ponovna popravka nanesenog sloja. Debljina sloja može varirati. Nanošenje zaštitnog sloja laserskom tehnologijom Upotreba specijalnih sedišta (oblika prikazanog na slici 3.6)

Slika 3.6 Specijalni oblik sedista ventila [10]

Upotreba visoko legiranih elemenata ventila

Osnovni uslov da ne dođe do kavitacije je ukoliko koeficijent kavitacije X FZ manji od granicne vrednosti (pmin=pv) u celom opsegu radnih tačaka.

Tabela 3.2 Kritične vrednosti xF [9]

Vrsta ventila xF krit[-]

Dp, krit[bar]

Linerarni jednostepeni 0,7 15

Linerarni jednostepeni sa 0,7 25

3-stepeni linearni 1,0 100

5-stepeni linearni 1,0 200

Ventil sa rotacionim jezgrom 0,4 10

Leptir i kuglasti ventil 0,25 5

17


3.3.2 Projektovanje / Izbor ventila

Pravilnim izborom ventila mogu se izbeći nepoželjni uslovi rada, pojava erozije-korozije i svi negativni prateći efekti koji su ranije nabrojani.

Preliminarni izbor tipa ventila zavisi prvenstveno od namene i on se mora sprovesti na početku, dok se dimenzionisanje ventila razlikuje u zavisnosti da li se radi o tečnoj ili čvrstoj fazi ili je u pitanju vodena para.

Sumirani aspekti prilikom izbora ventila su:

- preliminarni izbor tipa ventila- dimenzionisanje- pojava kavitacija- hidrodinamička buka- određivanje koeficijenta ventila- moment pritezanja- dimenzionisanje aktuatora- izbor trokrakog ventila (prečnik, kv, tip pečurke, karakteristične krive, kvs,

zaptivača vretena, serije ventila, pogonskog mehanizma, nominalnog pritiska)- izbor materijala- ispitivanje- održavanje

U daljem tekstu rada, daje se primer proračunske procedure za dimenzionisanje ventila za rada sa tečnom fazom.

3.3.2.1Dimenzionisanje

Dimenzionisanje ventila podrazumeva da posedujemo neke generalne informacije. U praksi nije slučaj da ih uvek imamo, ali je svakako poželjno da se poseduje generalna slika, šta se želi postići ugradnjom ovog ventila i da se imaju sledeći polazni podaci:

ulazni pritisak opseg temepartura: minimalna i maksimalna vrstu radnog fluida opseg radnih protoka: minimalni, normalni i maksimalni pritisak gasovite faze nazivna veličina cevovoda: spoljašnji prečnik i debljinu gustina radnog fluida kritični pritisak fluida

Zatim se određuju i ostale karakteristične veličine ventila. U daljem tekstu rada je prikazana proračunska procedura FLOSERVE Durco ventila.

18


- Određivanje koeficijenta ventila:

C v=Q

√∆ pSG- Određivanje dozvoljenog pada pritiska:

∆ pall=FL2 ∙( p1−rc ∙ pv )

- Određivanje koeficijenta ventila u režimu zagrcavanja (neposredno pred nastupanje kavitacije, slika 3.4 ):

C v=Q

√∆ pallSG

gde su:

SG, gustina fluidap, pad pritiskap all, maksimalni dozvoljeni pad pritiska (režim zagrcavanja)FL, zapreminski protokQ, maseni protok p1, ulazni pritisakpv, pritisak parne fazerc, faktor

Posebne napomene:

Koja vrednost p ili p all ce se upotrebiti za proračun koeficijenta ventila to mora da se obrati pažnja:

- Da li je ulazni pritisak blizak vrednosti pritiska parne faze- Da li je izlazni pritisak blizak vrednosti pritiska parne faze- Da li je pad pritiska veliki u odnosu na ulazni pritisak

Generalno, ukoliko se koristi ventil čijaje nazivna veličina različita od nazivne veličine cevovoda, Cv će davati pogrešne rezultate zbog greške nastale ekspanzijom ili kompresijom fluida.

Formule za određivanje Cv pretpostavljaju turbulentno strujanje, u slučaju laminarnog strujanja fluida Cv mora da se koriguje sa faktorom FR.

Metodologija proračuna:

- Izračunati koeficijent ventila Cv- Na bazi vrednosti Cv odrediti nazivnu veličinu ventila iz nomograma. Pravilo je da

vrednosti Cv može da se ostvari u opsegu 20 do 80 % otvorenosti ventila.

19


- Na bazi otvorenosti ventila iz nomograma očitati vrednost Fl- Izračunati dozvoljeni pad pritiska na ventilu na bazi poznate vrednsoti Fl- Odrediti rc vrednost za kritičnu vrednost pritiska- Uporediti vrednost maksimalnog i radnog pada prtiska- Izračunati korekciju FR, ukoliko je to potrebno

Izbor materijala vrši se na osnovu tabele 3.3

Tabela 3.3 Izbor materijala elemenata ventila

Za materijale kućišta ventila od ugljeničnog čelika, što je čest slučaj u praksi, opseg radnih parametara je ilustrativno prikazan na slici 3.7

20


Slika 3.7 Opseg radnih parametaraza ugljenični čelik

U klasama viših radnih pritisaka koriste se drugačiji materijali. Njihov pregled je dat na slici 3.8.

21


Na slici 3.9 dat je primer dimenzionisanja ventila

22


Slika 3.9 Primer dimenzionisanja ventila

23


Slika 3.10 Metodologija dimenzionisanja ventila

Nivo buke može biti unapred dogovoren sa Investitorom. Generalno se nivo buke propisuje zakonom o buci.

Na osnovu pravilnika o preventivnim merama za bezbedan i zdrav rad pri izlaganju buci (Objavljen u "Sl. glasniku RS", br. 96 od 16. decembra 2011) fizički parametri koji se koriste u postupku procene rizika usled izlaganja buci jesu [12]:

1) vršna vrednost zvučnog pritiska (ppeak) - jeste najviša vrednost "S" frekvencijski ponderisanog trenutnog zvučnog pritiska;2) nivo dnevne izloženosti buci (LEX,8h) (dB(A) re. 20(mikro)Pa) - jeste vremenski normalizovan srednji nivo izloženosti buci za osmočasovno radno vreme, a

24


izračunava se na način propisan tačkom 3.6 standardaISO1999:1990;3) nivo nedeljne izloženost buci (LEX,8h) - jeste vremenski normalizovan prosek dnevnih izloženosti buci za radnu nedelju od pet osmočasovnih radnih dana, a izračunava se na način propisan tačkom 3.6 standardaISO1999:1990.

Dnevna granična vrednost izloženosti i dnevna akciona vrednost izloženosti buci jesu:

1) granična vrednost izloženosti buci:LEX,8h = 85 dB(A)ippeak = 140 Pa (137 dB(C)u odnosu na referentni zvučni pritisak od 20 (mikro)Pa);2) akciona vrednost izloženosti buci:LEX,8h = 80 dB(A)ippeak = 112 Pa (135 dB(C)u odnosu na referentni zvučni pritisak od 20 (mikro)Pa).

Uporedjenja radi, nivoi bude su dati na slici 3.11

25


Slika 3.11 Nivo buke

26


4. ODRŽAVANJE VENTILA I ZASUNA

Preventivno održavanje je neophodno da bi se osigurao kvalitetan i dugotrajan rad venila. Ovlašćeni serviseri / zastupnici mogu posetiti Investitora i izvršiti kvalitetni pregled / sanaciju. Na taj način se postiže sledeće:

- Obezbeđuje se puna garancija izvršenih radova- Obezbeđuje se duži životni vek opreme- Sprečavaju se zastoji usled neplaniranog kvara na opremi.- Smanjuju se troškovi i vreme potrebno da se kvarovi otklone- Obezbeđuje se da sa skupom opremom rukuju profesionalci- Povećava se kvalitet i performanse celog sistema

Redovna provera može biti sprovedena i u formi ček liste koja je jako praktična. Proverom se obično ustanovljava sledeće:

- kvalitet zaptivanja- ispravnost funkcionisanja- nivo buke- pad pritiska- pojava prslina- pojava curenja- problemi sa grejanjem ventila- nivo vibracije

Da ne bi došlo do oštećenja ventila, potrebno je pravilno rukovanje, ugradnja i puštanje u rad. Neke vrste zapbvača zahtevaju održavanje, pa je potrebna redovna kontrola.

U radu se mogu javiti smetnje, koje se mogu ispraviti pomoću uputstva ili uz konsultacije sa proizvođačem, a ponekad je potrebno zameniti zaptivač, pečurku, vreteno ili sedište ventila, koji spadaju u rezervne delove.

4.1 Sanacija ventila

Postoje različiti razlozi iz kojih se preporučuje održavanje ventila. Sanacija se može izvesti na dva načina:

- na licu mesta ili - u radioničkim uslovima

Razlozi za izvođenje sanacija su sledeći:

27


- Popravke koštaju 5 do 35% od investicione vrednosti- Previše je skupo imati uvek u skladištu 100% rezervnih delova- Za velike i ventile specijalne namene period do isporuke je pre dugačak- Popravka na licu mesta ventila koji su ugradjeni zavarivanjem mnogo je lakša od

alternative: izrada skele, demontaža izolacije, odsecanje zasuna, transporta u radionicu,sanacije, ispitivanja, transporta, ugradnje, kontrole zavarenih spojeva, AKZ, ugradnje izolacije, demontaže skele. Za velike zasune potreno je nekoliko dana, ili sedmica, dok se sanacijomna licu mesta ovo vreme skraćuje an nekoliko sati ili par dana.

Velike firme koje rade na tržištu nude opciju ugradnje novog ventila ili reparacije starog, pri čemu svi stari delovi se saniraju i na njih se daje garancija ao da su novu. Pritom ova usluga košta samo 50% od nove cene.

4.2 Primeri sanacije ventila

Za sanaciju manjih loptastih ventila nazivnog prečnika DN8 DN150 koristi se na licu mesta ručni alat koji služi za mašisku obradu zaptivne površine sedišta. Alat može biti raditi na električni ili vazdušni pogon.

Pokretni delovi (disk, osovina, navrtke) se mogu promeniti ili obraditi u alatu koji sadrži brusni papir odgovarajuće gruboće: 80 - 500. Obzirom da je finoća 500 vrlo zadovoljavajućeg nivoa, često nije potrebno poliranje.

Slika 4.1 Alat za obradu sedišta [11]

Za veće nazivne prečnike DN>300 mm koristi se poseban nosač alata, dok se za prečnike preko DN 600 mm koristi poseban alat (slika 4.2)

28


Slika 4.2 Alat za veće prečnike obrade [11]

Za popravku ventila potreban je sledeći materijal:

- Različit materijal za skidanje metala: brusni papir, - Abrazivni materijal- Paste za lepovanje- Alati i pomoćni uređaji za veće sanacije- Rezervni zaptivači- Set za ispitivanje tečnim penetrantima- Set alata za mašinsku obradu na licu mesta

29


30


Slika 4.3 Preporuke EFCO za sanaciju


4.3. Ispitivanje ventila

Generalno, ventili se ispituju na nepropusnost. Apsolutna nepropusnost je pojam koji se u praksi ne primenjuje već je odgovarajućim standardima utvrđeno makimalno dozvoljeno propuštanje na sedistu ventila usled nezaptivenosti (tabela 4.1).

Tabela 4.1 klasifikacija maksimalnih gubitaka usled nezaptivenosti na sedištu [13]

Curenje se može izraziti i preko faktora curenja (fL) koji predstavlja broj mehurova u minuti koji se pojave na sedištu ventila odgovarajućeg prečnika, kao je to definisano u tabeli 4.2

Ventili se tretiraju kao ispravni ukoliko na ispitnom stolu zadovoljavaju kriterijume navedene prema DIN standarda.

32


Tabela 4.2 Faktor curenja [13]

33


5. ZAKLJUČAK

Proračun i izbor regulacionog ventila je relativno složen proces, koji je usko vezan za projektovanje procesa, opreme i memo-regulacionog sistema. Pravilan izbor ventila je od velikog značaja za dobru i pouzdanu regulaciju procesa.

Na današnjem stupnu razvoja nauke, sasvim je moguće u praksi izbeći slučajeve lošeg rada i smanjiti troškovi održavanja zasuna i ventila.

Fenomen kavitacije koji se javlja može se uspešno rešiti pravilnom postavkom prilikom projektovanja / izbora ventila.

Sa druge strane, razvoj specijalzovanih alata za sanaciju habajućih delova ventila je također doprineo pojavu komercijalno pristupačnih tehnologija za pouzdanu, brzu i kvalitetnu sanaciju. Sa druge strane imajući u vidu veliku cenu kontrolnih i običnih ventila većeg prečnika, sa 65 do 95% uštede moguće je sanirati ventile i omogućiti njihovu dalju eksploataciju, pritom imajući iste garancije kao i novog ventila.

Ovo uslovljava da će se na tržištu još neko vreme na ovaj način pružati usluge, dok se ne razviju nove i pristupačne tehnologije za eksploataciju / sanaciju ventila, moguće drugačije kontrukcije.

34


6. LITERATURA

[1] Vujaklija Milan: LEKSIKON STRANIH REČI i IZRAZA, Prosveta, Beograd, 1980 god.

[2] http://sr.wikipedia.org/wiki/ventil

[3] http://polj.uns.ac.rs/Files/hidropneumteh/poglavlje6.pdf

[4] W. M. Huijbregts: Erosion-corrosion of carbon steel in wet steam, Materials

Performance October, 1984, pg 39-45

[5] VMA Members: Sweep Valve & Actuator Categories, 02 March 2011 ,

http://www.vma.org

[6] http://www.cfvalves.com

[7] FISHER Control Valve Handbook, Emerson Process Management,2011 god

[8] H. L. Miller: Heavy Duty Control Valves, www.ccivalves.com

[9] SAMSON AG: Cavitation in Control Valves, http://www.samson.de

[10] VECTOR: Velocity control Technologz, Nihon, www.koso.co.jp/en, 2008

[11] EFCO, Amintenance and repair of valves on site and in the workshop

[12] PRAVILNIK O PREVENTIVNIM MERAMA ZA BEZBEDAN I ZDRAV RAD PRI

IZLAGANjU BUCI, Sl. glasniku RS, br. 96 , decembar 2011.

[13] Katalog, FLOWSERVE Durco, Instrument Engineer's Handbook, Flowserve Corporation - Flow Control Division, 1978 Foreman Drive, Cookeville, TN 38501

3535

http://www.koso.co.jp/en

http://www.samson.de/

http://www.ccivalves.com/

http://www.cfvalves.com/

http://polj.uns.ac.rs/Files/hidropneumteh/poglavlje6.pdf

Documents

erosion of valve seats