Шарови клапани са четвъртоборотни клапани, които използват пробита, въртяща се топка за отваряне или затваряне на пътя на потока, осигурявайки бързо, плътно затваряне с много малко пад на налягането при пълно отваряне. 90-градусово завъртане на вала мести клапана от напълно отворено до напълно затворено положение, което прави шаровите клапани предпочитан избор за бърза и надеждна изолация „включено/изключено“, а не за фино регулиране на потока.
Шарката стои вътре в тялото с проход (бър) през центъра си. Когато проходът се подравни с оста на тръбата, потокът преминава почти без препятствие. Въртенето на вала с 90 градуса обръща прохода перпендикулярно на потока и сферичната повърхност на топката уплътнява срещу седлата, блокирайки преминаването. Отвореното положение е почти прав поток, така че шаровите клапани внасят минимална турбуленция и загуба на налягане в сравнение с глобусните клапани, а затварянето става само с четвърт оборот — много по-бързо от многоборотови шибърни или глобусни клапани. Тази комбинация от скорост и плътно уплътняване е причината шаровите клапани да доминират при изолационни функции в преработвателни съоръжения, комунални услуги и сградни инсталации.
Има две основни механични схеми, и изборът на неправилната за конкретната услуга е честа грешка.
| Характеристика | Пълнопроходен | Стеснен проход |
|---|---|---|
| Проход на топката | Съвпада с вътрешния диаметър на тръбата | С един размер по-малък |
| Загуба на налягане | Минимална | Незначително по-висока |
| Възможност за pigging | Без препятствия | Не е подходящ |
| Цена, тегло | По-високи | По-ниски |
| Типично приложение | Тръбопроводи с пиг, суспензии | Обща изолация |
Трирежимни и четирирежимни шарови клапани използват L-порт или T-порт проход, за да пренасочват или комбинират поток между тръбни трасета, замествайки два или три отделни двупосочни клапана. L-порт насочва потока към един от два изхода; T-порт свързва трите едновременно за смесване или байпас. Многопортовите клапани намаляват броя фитинги, но концентрират повече функции в един компонент, така че една повреда влияе върху по-голяма част от процеса.
Материалът на седлото определя температурния диапазон, химическата съвместимост и класа на уплътняване. PTFE, включително подсилени разновидности, осигурява отлична химическа устойчивост и ниско триене и е стандарт за общи приложения, макар че неговият температурен таван е умерен в сравнение с металните седла. PEEK и други високопроизводителни полимери разширяват този диапазон. Металните седла понасят високи температури, абразивни условия или пожаробезопасни изисквания, където меките седла биха се изтласкали или изгорели, но това обикновено означава дефиниран допустим клас на изтичане, а не напълно „без мехурчета“ уплътнение.
В хидрокарбонни и пожароопасни услуги шаровите клапани често се специфицират като пожаробезопасни, тествани по стандарти като API 607 (Fire Test for Quarter-Turn Valves) или хармонизирания ISO 10497 (изисквания за изпитване при пожар за клапани). Пожаробезопасните конструкции добавят вторично метално или графитно резервно уплътнение, което влиза в действие, ако основното меко седло изгоря, така че клапанът да не се превърне в път за изтичане по време на пожар.
Шаровите клапани са проектирани за изолация, не за фино регулиране на потока. Частично отворени, изкристализиралият ръб на прохода създава висока скорост и турбуленция, които ускоряват износването, а връзката между поток и степен на отваряне е силно нелинейна близо до затворено положение, което прави стабилното дроселиране трудно. Съществуват специализирани клапани с V-рез в топката за регулиращи функции, но глобусен клапан или специализиран контролиран клапан обикновено са по-добър избор за непрекъснато модулиращо обслужване.
В сравнение с шибърен клапан, който изисква многократно завъртане за действие, шаровият клапан се отваря или затваря с четвърт оборот, по-лесен е за автоматизация с четвъртоборотен задвижващ механизъм и обикновено осигурява по-плътно и по-повторимо уплътняване през експлоатационния си живот. Шибърните клапани могат да страдат от заклинване на клина, ако бъдат оставени частично отворени под поток; шаровите клапани избягват този риск, но също не бива да се дроселират. Шаровите клапани в голяма степен изместиха шибърните за автоматизирана или често циклирана изолация, докато шибърните клапани остават често срещани при по-големи, рядко експлоатирани трасета.
Повредите на шаровите клапани обикновено се проявяват като изтичане по вала от износена набивка, изтичане през седлата поради износване или твърди частици, или нарастващ работен въртящ момент, сигнализиращ за деградация на седлата или лагерите на цапфите. Проследяването на брой цикли, тенденции на въртящия момент и резултати от тестове за изтичане спрямо историята на поддръжката на всеки клапан помага да се улови деградацията преди да предизвика непланирано спиране. Такъв вид проследяване на нивото на актива, свързващо данни за състоянието на клапаните с работни наряди и графици за инспекция, е точно това, което система за управление на поддръжката (CMMS) като Fabrico поддържа. Запазете демонстрация на Fabrico, за да видите как данните за клапани и инструменти могат да се интегрират във вашия план за поддръжка.
Стандартните шарови клапани не са добре пригодени за дроселиране; частичното отваряне причинява висока скорост и ускорено износване на седлата. Шарови клапани с V-порт са предназначени за регулираща работа, но глобусен или контролиран клапан обикновено са предпочитани за непрекъснато модулиране.
При плаващия дизайн линийното налягане притиска топката към долното седло — просто и икономично решение за по-малки и по-ниско налягане клапани. При дизайн с монтаж на цапфи топката е фиксирана в лагери и се запечатва от пружинно натоварени седла, което намалява въртящия момент при големи, високоналягани клапани.
Клапанът е тестван по признат стандарт, например API 607 или ISO 10497, и включва вторично метално или графитно уплътнение, което запазва уплътняването, ако основното меко седло бъде унищожено от пожар.
Шаровите клапани се отварят и затварят с четвърт оборот, по-лесни са за автоматизация и обикновено осигуряват по-плътно и по-повторимо уплътняване. Шибърните клапани изискват множество обороти и са по-податливи на зарастване на клина или повреди в седлата при циклиране или ако бъдат оставени частично отворени, въпреки че остават често срещани в по-големи, рядко оперирани трасета.
Вход
Блог
