چرا به جای شیر توپی از شیر دروازه ای استفاده کنیم؟ سه تجزیه و تحلیل فنی عمیق-

شیرهای توپی به دلیل عملکرد سریع خاموش{0} و ساختار فشرده در انتخاب سوپاپ به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، متخصصانی که به دنبال «چرا از شیر دروازه‌ای به جای شیر توپی» استفاده می‌کنند، معمولاً با مسائل عملی مانند نشت بخار در دمای بالا، گیر کردن توپ ناشی از دوغاب، یا افزایش مصرف انرژی پمپ به دلیل افت فشار بیش از حد خط لوله مواجه می‌شوند. پاسخ را از سه دیدگاه فنی اصلی توضیح می دهد.

1. ویژگی های مسیر جریان مستقیم: کاهش افت فشار دائمی

▶️ حتی زمانی که به طور کامل باز است، دیواره داخلی درگاه توپ در یک شیر توپی تغییرات ناگهانی خط جریان ایجاد می کند. با در نظر گرفتن یک شیر توپی تمام پورت 2 اینچی به عنوان مثال، ضریب مقاومت جریان آن (مربوط بهCvمقدار) از 35 تا 50 متغیر است. برای شیرهای دروازه، به ویژه دریچه های گیت گوه، گیت به طور کامل به بالای حفره بدنه دریچه هنگامی که کاملاً باز است بلند می شود و یک مسیر جریان تقریباً مستقیم و صاف با ضریب مقاومت جریان به 10 تا 20 را تشکیل می دهد.

▶️ داده های مهندسی: برای یک خط لوله بخار DN150 با طول کلی 1000 متر، یک شیر دروازه می تواند افت اصطکاک خط لوله را در مقایسه با شیر توپی 8 تا 12 درصد دیگر کاهش دهد. این به معنی ده ها هزار کیلووات ساعت{5}}ساعت صرفه جویی سالانه برای پمپ ها و کمپرسورها است. بنابراین، شیرهای دروازه ای گزینه ارجح برای کاهش کل هزینه مالکیت هستند.TCO) در خطوط لوله-طولانی-گاز طبیعی با فشار بالا و خطوط لوله بخار با دمای بالا-.

2. مقاومت در برابر رسانه های خشن: سازگاری با رسانه های دوغاب و ذرات

▶️ عملکرد آب بندی شیرهای توپی به تناسب دقیق بین PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن) ​​یا صندلی های فلزی و توپ بستگی دارد. هنگامی که سیال حاوی ذرات سخت مانند دوغاب معدنی و خاکستر بادی باشد، ذرات در صندلی‌های نرم فرو می‌شوند یا سطح توپ صیقلی را در حین کار دریچه خراش می‌دهند و عمر مفید آب بند را تنها به 3 تا 6 ماه کاهش می‌دهند.

▶️ دریچه‌های دروازه دارای سطوح آب‌بندی مسطح موازی یا گوه‌ای{0}}شکل هستند که می‌توانند با آلیاژ Stellite روکش شوند (سختی: HRC 38-45). یک عمل خراش دادن بین دروازه و صندلی ها در هنگام باز و بسته شدن رخ می دهد و ذرات چسبیده را از سطوح آب بندی حذف می کند. با توجه به تست های مقایسه ای منتشر شده درمجله کنترل سیالات، 2022در شرایط کار با دوغاب حاوی 15 درصد ماسه سیلیس، شیر دروازه 6200 سیکل کار قبل از اولین نشتی را تحمل می کند، در حالی که شیر توپی فقط 800 سیکل دوام می آورد. به همین دلیل شیرهای دروازه ای در صنایع تصفیه فاضلاب، متالورژی و صنایع شیمیایی زغال سنگ در اولویت قرار دارند.

3. پایداری ساختاری در دمای بالا و فشار بالا

▶️ شیرهای توپی معمولی-نصب شده با صندلی‌های PTFE حداکثر مقاومت دمایی تنها 200 درجه دارند. حتی برای دریچه‌های توپی -به-فلزی، ساختار آب‌بندی خط تماس آنها بین توپ و صندلی‌ها به دلیل تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی در هنگام تغییر شدید دما، مستعد گیر کردن و نشت خارجی است.

▶️ دریچه‌های دروازه دارای ساختاری گوه‌ای{0}}خود سفت شونده هستند. هنگامی که دما افزایش می یابد، بدنه شیر و دروازه به طور همزمان منبسط می شوند که به نوبه خود فشار ویژه آب بندی را افزایش می دهد. مطابق با ASME B16.34، شیرهای گیت ریخته گری می توانند در دماهای 29- تا 550 درجه و کلاس فشار تا کلاس 1500 به طور پایدار کار کنند.

▶️ کیس میدانی: یک کارخانه شیمیایی در ابتدا از فلز-برای-فلز کردن شیرهای توپی در خطوط لوله بخار فوق گرم (450 درجه، 4.0 مگاپاسکال) استفاده می‌کرد و هر 4 ماه یکبار تشنج صندلی رخ می‌داد. پس از تغییر به شیرهای دروازه ای مطابق با API 600، خطوط لوله به مدت 28 ماه به طور مداوم بدون هیچ گونه خرابی کار کردند.

📌نتیجه گیری: جدول مرجع انتخاب سوپاپ

📝خلاصه

برای سیستم‌های خط لوله که نیاز به کاهش فشار پایدار، مقاومت ذرات قوی و عملکرد قابل اعتماد تحت دما و فشار فوق‌العاده- دارند،دریچه های دروازهبه عنوان یک انتخاب مهندسی قابل اعتمادتر از شیرهای توپی عمل می کند. توصیه می شود انتخاب نهایی را بر اساس خواص رسانه، درجه بندی دما و فشار (با رعایت استانداردهای ASME/API) و چرخه های نگهداری انجام دهید.