راهنمای جامع و کاربردی
کار با دوغاب یا رسانه های ساینده یک چالش مهندسی مکرر در صنایعی مانند معدن، فرآوری مواد معدنی، تصفیه فاضلاب، تولید مواد شیمیایی و تولید برق است. دوغاب ها - مخلوطی از مواد جامد معلق در مایع - تنش های مکانیکی و شیمیایی قابل توجهی را بر تجهیزات کنترل جریان وارد می کنند. در نتیجه، انتخاب دریچه مناسب برای به حداقل رساندن سایش، جلوگیری از خاموش شدن برنامهریزی نشده و اطمینان از ایمنی عملیاتی حیاتی است.
در میان انواع شیرهای موجود، شیر پروانه ای به دلیل طراحی فشرده، مقرون به صرفه بودن و سهولت کار به طور گسترده ای شناخته شده است. اما هستند دریچه های پروانه ای واقعا برای جابجایی دوغاب یا مواد ساینده مناسب است؟ پاسخ ظریف است. تحت شرایط خاص، شیرهای پروانه ای می توانند به طور موثر عمل کنند، اما مناسب بودن به شدت به طراحی برنامه، مواد شیر، پارامترهای عملیاتی و شیوه های نگهداری بستگی دارد.
درک چالش دوغاب
دوغاب ها از نظر ترکیب بسیار متفاوت هستند. برخی نازک هستند و حاوی ذرات ریز در غلظت های کم هستند، در حالی که برخی دیگر ضخیم، بسیار ساینده هستند و می توانند سطوح فلزی را در مدت زمان کوتاهی فرسایش دهند. چالش هایی که دوغاب ایجاد می کند عبارتند از:
- سایش ساینده : ذرات جامد سطوح دریچه ها، به ویژه نشیمنگاه ها و دیسک ها را خراش، آبشستگی یا سوراخ می کنند.
- فرسایش - خوردگی : ترکیبی از سایش مکانیکی و حمله شیمیایی منجر به تسریع تلفات مواد می شود.
- انسداد یا تجمع : دوغاب های با ویسکوزیته بالا می توانند به اجزای شیر بچسبند و در آب بندی و عملکرد اختلال ایجاد کنند.
- شوک های فشاری : حرکت دوغاب می تواند آشفته باشد و باعث ایجاد نوسانات فشاری شود که به اجزای شیر فشار وارد می کند.
- مشکل آب بندی : جامدات بین سطوح آب بندی ممکن است از خاموش شدن دستگاه جلوگیری کند یا باعث آسیب به صندلی شود.
هر شیری در سرویس دوغاب باید با این مسائل مقابله کند، و این به عنوان نقطه شروع برای ارزیابی شیرهای پروانه ای عمل می کند.
شیرهای پروانهای چگونه کار میکنند - و معنی آن برای دوغاب
یک شیر پروانه ای از یک دیسک چرخان برای باز یا بسته کردن جریان در یک خط لوله استفاده می کند. هنگامی که دیسک به موازات جریان می چرخد، دریچه باز است. هنگامی که به صورت عمود چرخانده شود، جریان را متوقف می کند. اجزای داخلی کلیدی عبارتند از:
- دیسک
- صندلی (الاستومری یا فلزی)
- ساقه / شفت
- بدن
در سرویس دوغاب، دیسک و نشیمنگاه اجزایی هستند که بیشتر در معرض سایش قرار دارند.
مزایای کلیدی شیرهای پروانه ای:
- اندازه جمع و جور و وزن کم در مقایسه با شیرهای دروازه ای یا توپی
- هزینه کمتر، به خصوص در قطرهای بزرگتر
- گشتاور عملیاتی کم
- فعال سازی سریع یک چهارم دور
- برای دریچه گاز در برخی طرح ها خوب است
محدودیت های کلیدی در محیط های ساینده:
- دیسک حتی در صورت باز بودن کامل در مسیر جریان باقی می ماند و آن را در معرض سایش مداوم قرار می دهد
- صندلی های الاستومری ممکن است در سرویس سایشی به سرعت تخریب شوند
- ذرات می توانند در اطراف لبه دیسک قرار گیرند و بر آب بندی اثر بگذارند
- برخی از طرح ها تلاطم بالایی را در اطراف دیسک تجربه می کنند که باعث افزایش فرسایش می شود
این ویژگی ها به توضیح اینکه چرا شیرهای پروانه ای ممکن است در برخی از کاربردهای دوغاب مناسب باشند، کمک می کند اما در برخی دیگر نه.
وقتی دریچه های پروانه ای هستند مناسب برای رسانه های دوغاب یا ساینده
با وجود چالشها، شیرهای پروانهای میتوانند تحت شرایط خاصی به خوبی کار کنند. زمانی که دوغاب ملایم باشد، شیر به دقت انتخاب شود و شرایط عملیاتی کنترل شود، مناسب بودن آنها معمولاً بهبود می یابد.
1. سایندگی کم تا متوسط
در صورتی که دوغاب بیشتر حاوی ذرات ریز (به عنوان مثال، کمتر از 100 میکرون) و این ذرات بسیار ساینده نیستند، یک شیر پروانه ای با طراحی مناسب می تواند با موفقیت کار کند. مثالها عبارتند از:
- فاضلاب تصفیه شده با مواد جامد معلق
- دوغاب های شیمیایی با پرکننده های غیر ساینده
- دوغاب آهک در تصفیه آب (با مواد مناسب)
در این موارد، میزان سایش قابل کنترل است و دیسکها و صندلیهای الاستومری یا با روکش مخصوص میتوانند عمر طولانیتری داشته باشند.
2. برنامه هایی که نیاز به شیرهای بزرگ با هزینه کمتر دارند
شیرهای پروانه ای در اندازه های بزرگ اقتصادی هستند (به عنوان مثال، DN 300 و بالاتر). هنگام استفاده از دوغاب با ساییدگی کم در لوله های بزرگ، به دلیل ردپای فشرده و هزینه نصب پایین نسبت به دریچه های دروازه توپی یا چاقویی، انتخابی محبوب باقی می مانند.
3. الزامات خاموش کردن غیر بحرانی
اگر دریچه لازم نیست ارائه دهد آب بندی محکم حباب ، برخی از سایش را می توان تحمل کرد. به عنوان مثال:
- شیرهای جداسازی در خطوط دوغاب فشار کم
- انحراف جریان در جایی که نشتی جزئی قابل قبول است
- برنامه های کاربردی با افزونگی تعبیه شده در سیستم
در این موارد، حتی اگر نشیمنگاه مقداری فرسایش را تجربه کند، دریچه همچنان ممکن است به اندازه کافی کار کند.
4. استفاده از شیرهای پروانه ای با کارایی بالا یا دوغاب خاص
برخی از شیرهای پروانه ای به طور خاص برای محیط های سخت تر طراحی شده اند. بهبودها ممکن است شامل موارد زیر باشد:
- دیسک های با روکش سخت (به عنوان مثال، کاربید تنگستن، کاربید کروم)
- دریچه های پروانه ای با کارایی بالا با صندلی فلزی
- طرح های فول لوگ یا دو افست که تماس و سایش صندلی را کاهش می دهد
- صندلی های قابل تعویض برای کاربردهای ساینده طراحی شده است
- پورت های فلاش برای پاکسازی مواد جامد در حین کار
این ویژگیهای طراحی میتوانند دوام در سرویس دوغاب را تا حد زیادی بهبود بخشند و شیرهای پروانهای را به گزینهای مناسب در محیطهای با ساییدگی متوسط تبدیل کنند.
5. سرعت کم یا شرایط سرعت کنترل شده
فرسایش با سرعت به طور چشمگیری افزایش می یابد. اگر فرآیند اجازه می دهد:
- سرعت جریان کمتر،
- انتقال جریان صاف، و
- حداقل تلاطم،
یک شیر پروانه ای ممکن است به میزان قابل توجهی سایش کمتری را تجربه کند.
وقتی دریچه های پروانه ای Are نه برای رسانه های دوغاب یا ساینده توصیه می شود
در حالی که شیرهای پروانهای میتوانند در برخی موقعیتهای دوغاب کار کنند، موارد زیادی وجود دارد که ایدهآل نیستند و حتی ممکن است پیش از موعد از کار بیفتند.
1. دوغاب های بسیار ساینده
کاربردهایی با ذرات بزرگ، تیز یا متراکم از جمله چالش برانگیزترین موارد هستند:
- دوغاب شن و ماسه
- باطله های معدنی
- خاکستر بادی
- سیمان یا دوغاب
- دوغاب های غنی از مواد معدنی
تأثیر مداوم ذرات ساینده بر روی دیسک و نشیمنگاه اغلب منجر به فرسایش سریع، نشتی و طول عمر کوتاه شیر می شود. در این محیطها، انواع شیرهای قویتر (مانند دریچههای چاقویی یا دریچههای پینچ) عملکرد بهتری دارند.
2. سیستم های با سرعت بالا یا توربولانس بالا
سرعت جریان بالا، ذرات را با نیروی بیشتر در برابر سطوح دریچه هدایت می کند و فرسایش را تسریع می کند. آشفتگی مشکل را تشدید می کند، به خصوص در اطراف لبه جلویی دیسک. اگر سرعت ها از حد توصیه شده برای سرویس دوغاب فراتر رود، شیرهای پروانه ای معمولا بهترین انتخاب نیستند.
3. برنامه های کاربردی که نیاز به خاموش شدن شدید در فواصل طولانی خدمات دارند
اگر سیستم بخواهد نشتی صفر یا قابلیت اطمینان آب بندی طولانی مدت ، شیرهای پروانه ای در سرویس ساینده می توانند مشکل ساز باشند:
- استفاده از صندلی های الاستومری می تواند از خاموش شدن کامل جلوگیری کند
- دیسک های خط خورده یا آسیب دیده در آب بندی اختلال ایجاد می کنند
- ذرات جاسازی شده ممکن است یکپارچگی صندلی را به خطر بیندازند
در این سناریوها، شیرهای توپی فلزی یا شیرهای دروازه ای چاقوی دوغابی اغلب قابلیت اطمینان بهتری را ارائه می دهند.
4. کاربردهای ساینده فشار بالا
حتی شیرهای پروانه ای با کارایی بالا در سرویس ساینده فشار بالا با چالش هایی روبرو هستند. ترکیب استرس مکانیکی و حمله سایشی می تواند منجر به آسیب شدید شود. انواع شیرهای جایگزین معمولاً در وظایف دوغاب فشار بالا بهتر از شیرهای پروانه ای عمل می کنند.
ملاحظات طراحی و مواد برای کاربردهای دوغاب
انتخاب شیر پروانه ای مناسب برای محیط های ساینده نیازمند توجه ویژه به مواد و ساخت و ساز است.
مواد دیسک
- فولاد ضد زنگ - مقاومت در برابر خوردگی خوب، مقاومت در برابر فرسایش متوسط
- چدن داکتیل - مقرون به صرفه اما کمتر در برابر سایش مقاوم است
- سطوح با پوشش سخت - کاربید تنگستن یا کاربید کروم به طور قابل توجهی دوام را بهبود می بخشد
- هاستلوی یا آلیاژهای مشابه - برای محیط های دوغاب خورنده استفاده می شود
معمولاً یک دیسک با پوشش سخت برای کاربردهای ساینده توصیه می شود.
مواد صندلی
- EPDM و الاستومرهای نیتریل - مناسب برای محیط های کم سایش
- صندلی های PTFE - مقاومت شیمیایی بهتر، تحمل سایشی متوسط
- صندلی های فلزی - برای سرویس های با دمای بالا یا ساینده بهترین است، اما حباب بند نیست
صندلی معمولاً سریعترین جزء را میپوشد، بنابراین انتخاب مواد بسیار مهم است.
طراحی سوپاپ
- شیرهای پروانه ای دو افست (با کارایی بالا). کاهش اصطکاک و سایش صندلی
- شیرهای سه گانه افست آب بندی فلز به فلز را فراهم می کند اما معمولاً در مواردی که در سرویس های شدید نیاز به خاموشی محکم است استفاده می شود.
- طرح های با بدنه یا تمام لوگ استحکام ساختاری بهتری را برای فرآیندهای دوغاب مورد نیاز ارائه می دهد.
پوشش ها و آسترها
برخی از خدمات دوغاب از مزایای زیر برخوردار هستند:
- دیسک های با روکش سرامیکی
- بدنه های لاستیکی
- حلقه های صندلی سخت شده
