Wo Ventile verwendet werden

Wo Ventile eingesetzt werden: Überall!

08 Nov 2017 Geschrieben von Greg Johnson

Ventile sind heute fast überall zu finden: in unseren Häusern, unter der Straße, in Geschäftsgebäuden und an Tausenden von Orten in Kraft- und Wasserwerken, Papierfabriken, Raffinerien, Chemiefabriken und anderen Industrie- und Infrastruktureinrichtungen.
Die Ventilindustrie ist wirklich breitschultrig. Die Segmente variieren von der Wasserverteilung über die Kernenergie bis hin zu vor- und nachgelagertem Öl und Gas. Jede dieser Endverbraucherindustrien verwendet einige grundlegende Ventiltypen. Die Details der Konstruktion und der Materialien sind jedoch oft sehr unterschiedlich. Hier ist eine Auswahl:

WASSER ARBEITET
In der Welt der Wasserverteilung sind die Drücke fast immer relativ niedrig und die Umgebungstemperaturen. Diese beiden Anwendungsfaktoren ermöglichen eine Reihe von Ventilkonstruktionselementen, die bei anspruchsvolleren Geräten wie Hochtemperatur-Dampfventilen nicht zu finden wären. Die Umgebungstemperatur des Wassers ermöglicht die Verwendung von Elastomeren und Gummidichtungen, die an anderer Stelle nicht geeignet sind. Mit diesen weichen Materialien können Wasserventile so ausgestattet werden, dass Tropfen dicht abgedichtet werden.

Eine weitere Überlegung bei Wasserversorgungsventilen ist die Wahl der Baumaterialien. Gusseisen und duktile Eisen werden häufig in Wassersystemen verwendet, insbesondere in Leitungen mit großem Außendurchmesser. Sehr kleine Leitungen können mit Ventilmaterialien aus Bronze recht gut gehandhabt werden.

Die Drücke, die die meisten Wasserwerksventile sehen, liegen normalerweise deutlich unter 200 psi. Dies bedeutet, dass dickwandige Hochdruckkonstruktionen nicht erforderlich sind. Allerdings gibt es Fälle, in denen Wasserventile für höhere Drücke von bis zu 300 psi gebaut sind. Diese Anwendungen finden normalerweise auf langen Aquädukten in der Nähe der Druckquelle statt. Manchmal befinden sich Wasserventile mit höherem Druck auch an den Punkten mit dem höchsten Druck in einem hohen Damm.

Die American Water Works Association (AWWA) hat Spezifikationen für viele verschiedene Arten von Ventilen und Stellgliedern herausgegeben, die in Wasserwerkanwendungen verwendet werden.

ABWASSER
Die Kehrseite von frischem Trinkwasser, das in eine Anlage oder Struktur gelangt, ist die Abwasser- oder Abwasserleistung. Diese Leitungen sammeln alle Abfallflüssigkeiten und Feststoffe und leiten sie zu einer Kläranlage. Diese Kläranlagen verfügen über viele Niederdruckleitungen und Ventile, um ihre „schmutzigen Arbeiten“ auszuführen. Die Anforderungen an Abwasserventile sind in vielen Fällen wesentlich geringer als die Anforderungen an die Reinigung von sauberem Wasser. Eisentor und Rückschlagventile sind die beliebtesten Optionen für diese Art von Service. Standardventile in diesem Service werden gemäß den AWWA-Spezifikationen gebaut.

ENERGIEWIRTSCHAFT
Der größte Teil des in den USA erzeugten Stroms wird in Dampfanlagen mit fossilen Brennstoffen und Hochgeschwindigkeitsturbinen erzeugt. Das Abziehen der Abdeckung eines modernen Kraftwerks würde einen Blick auf Hochdruck- und Hochtemperatur-Rohrleitungssysteme bieten. Diese Hauptleitungen sind die kritischsten bei der Erzeugung von Dampfkraft.

Absperrschieber bleiben eine Hauptwahl für Ein / Aus-Anwendungen von Kraftwerken, obwohl auch spezielle Y-Muster-Absperrventile zu finden sind. Hochleistungskugelhähne mit kritischem Service werden bei einigen Kraftwerkskonstrukteuren immer beliebter und machen Fortschritte in dieser einst von Linearventilen dominierten Welt.

Die Metallurgie ist für Ventile in Leistungsanwendungen von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Ventile, die in den überkritischen oder ultra-überkritischen Betriebsbereichen Druck und Temperatur arbeiten. F91, F92, C12A sowie mehrere Inconel- und Edelstahllegierungen werden üblicherweise in heutigen Kraftwerken verwendet. Zu den Druckklassen gehören 1500, 2500 und in einigen Fällen 4500. Die Modulation von Spitzenkraftwerken (die nur nach Bedarf arbeiten) stellt auch eine enorme Belastung für Ventile und Rohrleitungen dar und erfordert robuste Konstruktionen, um die extreme Kombination von Zyklen, Temperatur und Temperatur zu bewältigen Druck.
Zusätzlich zu den Hauptdampfventilen werden Kraftwerke mit zusätzlichen Rohrleitungen beladen, die mit einer Vielzahl von Absperrschieber-, Kugel-, Rückschlag-, Absperr- und Kugelhähnen ausgestattet sind.

Kernkraftwerke arbeiten nach dem gleichen Dampf- / Hochgeschwindigkeitsturbinenprinzip. Der Hauptunterschied besteht darin, dass in einem Kernkraftwerk der Dampf durch Wärme aus dem Spaltprozess erzeugt wird. Kernkraftwerksventile ähneln ihren Cousins ​​mit fossilen Brennstoffen, mit Ausnahme ihres Stammbaums und der zusätzlichen Anforderung an absolute Zuverlässigkeit. Kernventile werden nach extrem hohen Standards hergestellt, wobei die Qualifizierungs- und Inspektionsdokumentation Hunderte von Seiten ausfüllt.

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ÖL- UND GASERZEUGUNG
Öl- und Gasbohrungen sowie Produktionsanlagen verwenden häufig Ventile, darunter viele Hochleistungsventile. Obwohl es nicht mehr wahrscheinlich ist, dass Ölschwärme auftreten, die mehrere hundert Meter in die Luft spritzen, zeigt das Bild den potenziellen Druck von unterirdischem Öl und Gas. Aus diesem Grund werden Brunnenköpfe oder Weihnachtsbäume oben auf der langen Rohrkette eines Brunnens platziert. Diese Baugruppen mit ihrer Kombination aus Ventilen und speziellen Armaturen sind für Drücke ab 10.000 psi ausgelegt. Während es heutzutage selten an an Land gegrabenen Brunnen zu finden ist, sind die extrem hohen Drücke häufig an tiefen Offshore-Brunnen zu finden.

Das Design der Wellhead-Ausrüstung wird durch API-Spezifikationen wie 6A, Spezifikation für Wellhead- und Weihnachtsbaumausrüstung abgedeckt. Die in 6A abgedeckten Ventile sind für extrem hohe Drücke, aber bescheidene Temperaturen ausgelegt. Die meisten Weihnachtsbäume enthalten Absperrschieber und spezielle Absperrventile, sogenannte Drosseln. Die Drosseln dienen zur Regulierung des Durchflusses aus dem Bohrloch.

Zusätzlich zu den Bohrlochköpfen selbst bevölkern viele Nebenanlagen ein Öl- oder Gasfeld. Prozessanlagen zur Vorbehandlung des Öls oder Gases erfordern eine Reihe von Ventilen. Diese Ventile bestehen normalerweise aus Kohlenstoffstahl für niedrigere Klassen.

Gelegentlich befindet sich im Rohölstrom eine stark ätzende Flüssigkeit - Schwefelwasserstoff. Dieses Material, auch Sauergas genannt, kann tödlich sein. Um die Herausforderungen von Sauergas zu meistern, müssen spezielle Materialien oder Materialverarbeitungstechniken gemäß der internationalen NACE-Spezifikation MR0175 befolgt werden.

OFFSHORE-INDUSTRIE
Die Rohrleitungssysteme für Offshore-Ölplattformen und Produktionsanlagen enthalten eine Vielzahl von Ventilen, die nach vielen verschiedenen Spezifikationen gebaut wurden, um die vielfältigen Herausforderungen bei der Durchflussregelung zu bewältigen. Diese Einrichtungen enthalten auch verschiedene Regelkreise und Druckentlastungsvorrichtungen.

Bei Ölförderanlagen ist das arterielle Herz das eigentliche Öl- oder Gasrückgewinnungsrohrsystem. Obwohl nicht immer auf der Plattform selbst, verwenden viele Produktionssysteme Weihnachtsbäume und Rohrleitungssysteme, die in unwirtlichen Tiefen von 10.000 Fuß oder mehr arbeiten. Diese Produktionsausrüstung wurde nach vielen hohen Standards des American Petroleum Institute (API) gebaut und in mehreren API Recommended Practices (RPs) erwähnt.

Auf den meisten großen Ölplattformen werden zusätzliche Prozesse auf die vom Bohrlochkopf kommende Rohflüssigkeit angewendet. Dazu gehören das Trennen von Wasser von den Kohlenwasserstoffen und das Trennen von Gas und Erdgasflüssigkeiten vom Fluidstrom. Diese Rohrleitungssysteme nach dem Weihnachtsbaum werden im Allgemeinen gemäß den Rohrleitungscodes der American Society of Mechanical Engineers B31.3 gebaut, wobei die Ventile gemäß den API-Ventilspezifikationen wie API 594, API 600, API 602, API 608 und API 609 ausgelegt sind.

Einige dieser Systeme können auch API 6D-Absperr-, Kugel- und Rückschlagventile enthalten. Da sich Pipelines auf der Plattform oder dem Bohrschiff innerhalb der Anlage befinden, gelten die strengen Anforderungen für die Verwendung von API 6D-Ventilen für Pipelines nicht. Obwohl in diesen Rohrleitungssystemen mehrere Ventiltypen verwendet werden, ist der Kugelhahn der Ventiltyp der Wahl.

PIPELINES
Obwohl die meisten Pipelines nicht sichtbar sind, ist ihre Anwesenheit normalerweise offensichtlich. Kleine Schilder mit der Aufschrift „Erdölpipeline“ sind ein offensichtlicher Indikator für das Vorhandensein unterirdischer Transportleitungen. Diese Rohrleitungen sind über ihre gesamte Länge mit vielen wichtigen Ventilen ausgestattet. Notleitungs-Absperrventile werden in Intervallen gefunden, die durch Normen, Codes und Gesetze festgelegt sind. Diese Ventile dienen dazu, einen Abschnitt einer Rohrleitung im Falle eines Lecks oder bei Wartungsarbeiten zu isolieren.

Entlang einer Pipeline-Route sind auch Einrichtungen verstreut, bei denen die Leitung aus dem Boden austritt und der Zugang zur Leitung möglich ist. Diese Stationen sind die Heimat von „Schwein“ -Startgeräten, die aus Geräten bestehen, die in die Rohrleitungen eingesetzt werden, um die Leitung zu inspizieren oder zu reinigen. Diese Schweinestartstationen enthalten normalerweise mehrere Ventile, entweder Schieber- oder Kugeltypen. Alle Ventile eines Rohrleitungssystems müssen voll geöffnet sein, damit Schweine durchgelassen werden können.

Pipelines benötigen auch Energie, um die Reibung der Pipeline zu bekämpfen und den Druck und Fluss der Leitung aufrechtzuerhalten. Es werden Kompressor- oder Pumpstationen verwendet, die wie kleine Versionen einer verfahrenstechnischen Anlage ohne die hohen Cracktürme aussehen. Diese Stationen beherbergen Dutzende von Absperrschieber-, Kugel- und Rückschlagventilen.
Die Rohrleitungen selbst sind gemäß verschiedenen Standards und Codes ausgelegt, während Rohrleitungsventile den API 6D-Rohrleitungsventilen folgen.
Es gibt auch kleinere Pipelines, die in Häuser und Gewerbebauten münden. Diese Leitungen liefern Wasser und Gas und werden durch Absperrventile geschützt.
Große Gemeinden, insbesondere im Norden der USA, liefern Dampf für den Heizbedarf gewerblicher Kunden. Diese Dampfversorgungsleitungen sind mit einer Vielzahl von Ventilen zur Steuerung und Regelung der Dampfversorgung ausgestattet. Obwohl es sich bei der Flüssigkeit um Dampf handelt, sind die Drücke und Temperaturen niedriger als bei der Dampferzeugung im Kraftwerk. Bei diesem Service werden verschiedene Ventiltypen verwendet, obwohl das ehrwürdige Absperrventil immer noch eine beliebte Wahl ist.

Raffinerie und PETROCHEMIE
Raffinerieventile machen mehr industrielle Ventile aus als jedes andere Ventilsegment. Raffinerien beherbergen sowohl ätzende Flüssigkeiten als auch in einigen Fällen hohe Temperaturen.
Diese Faktoren bestimmen, wie Ventile gemäß den API-Ventilkonstruktionsspezifikationen wie API 600 (Absperrschieber), API 608 (Kugelhähne) und API 594 (Rückschlagventile) gebaut werden. Aufgrund der harten Beanspruchung vieler dieser Ventile ist häufig eine zusätzliche Korrosionszugabe erforderlich. Diese Zulage äußert sich in größeren Wandstärken, die in den API-Konstruktionsdokumenten angegeben sind.

Nahezu jeder wichtige Ventiltyp ist in einer typischen großen Raffinerie im Überfluss vorhanden. Das allgegenwärtige Absperrschieberventil ist immer noch der König des Hügels mit der größten Bevölkerung, aber Viertelumdrehungsventile nehmen einen immer größeren Teil ihres Marktanteils ein. Zu den Vierteldrehungsprodukten, die in dieser Branche (die einst auch von linearen Produkten dominiert wurde) erfolgreich Fuß fassen, gehören dreifach versetzte Hochleistungs-Absperrklappen und Metallkugelhähne.

Standard-Absperrschieber, Absperrklappen und Rückschlagventile sind immer noch massenhaft zu finden und werden aufgrund der Herzlichkeit ihres Designs und der Wirtschaftlichkeit der Herstellung nicht so schnell verschwinden.
Die Druckwerte für Raffinerieventile reichen von Klasse 150 bis Klasse 1500, wobei Klasse 300 am beliebtesten ist.
Einfache Kohlenstoffstähle wie WCB (gegossen) und A-105 (geschmiedet) sind die beliebtesten Materialien, die in Ventilen für den Raffinerieservice spezifiziert und verwendet werden. Viele Raffinierungsprozessanwendungen überschreiten die oberen Temperaturgrenzen von Kohlenstoffstählen, und für diese Anwendungen sind Legierungen mit höherer Temperatur spezifiziert. Am beliebtesten sind die Chrom / Moly-Stähle wie 1-1 / 4% Cr, 2-1 / 4% Cr, 5% Cr und 9% Cr. Rostfreie Stähle und Legierungen mit hohem Nickelgehalt werden auch in einigen besonders harten Raffinierungsprozessen verwendet.

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CHEMISCH
Die chemische Industrie ist ein großer Anwender von Ventilen aller Arten und Materialien. Von Kleinserienanlagen bis hin zu riesigen petrochemischen Komplexen an der Golfküste sind Ventile ein wichtiger Bestandteil chemischer Prozessleitungssysteme.

Die meisten Anwendungen in chemischen Prozessen haben einen niedrigeren Druck als viele Raffinationsprozesse und die Stromerzeugung. Die beliebtesten Druckklassen für Ventile und Rohrleitungen für Chemieanlagen sind die Klassen 150 und 300. Chemiefabriken waren auch der größte Treiber für die Übernahme von Marktanteilen, die Kugelhähne in den letzten 40 Jahren von Linearventilen erhalten haben. Der elastisch sitzende Kugelhahn mit seiner leckagefreien Absperrung eignet sich perfekt für viele Chemieanlagenanwendungen. Beliebt ist auch die kompakte Größe des Kugelhahns.
Es gibt noch einige Chemiefabriken und Anlagenprozesse, in denen Linearventile bevorzugt werden. In diesen Fällen sind die beliebten API 603-Ventile mit dünneren Wänden und leichteren Gewichten normalerweise das Schieber- oder Absperrventil der Wahl. Die Kontrolle einiger Chemikalien wird auch effektiv mit Membran- oder Quetschventilen erreicht.
Aufgrund der Korrosivität vieler Chemikalien und chemischer Herstellungsprozesse ist die Materialauswahl von entscheidender Bedeutung. Das defacto-Material ist austenitischer Edelstahl der Güte 316 / 316L. Dieses Material ist gut geeignet, um Korrosion durch eine Vielzahl von manchmal unangenehmen Flüssigkeiten zu bekämpfen.

Für einige härtere korrosive Anwendungen ist mehr Schutz erforderlich. In diesen Situationen werden häufig andere Hochleistungsqualitäten austenitischem rostfreiem Stahl wie 317, 347 und 321 gewählt. Andere Legierungen, die von Zeit zu Zeit zur Kontrolle chemischer Flüssigkeiten verwendet werden, umfassen Monel, Alloy 20, Inconel und 17-4 PH.

LNG- UND GASTRENNUNG
Sowohl flüssiges Erdgas (LNG) als auch die für die Gastrennung erforderlichen Prozesse beruhen auf umfangreichen Rohrleitungen. Diese Anwendungen erfordern Ventile, die bei sehr niedrigen kryogenen Temperaturen arbeiten können. Die LNG-Industrie, die in den USA schnell wächst, ist ständig bemüht, den Prozess der Gasverflüssigung zu verbessern und zu verbessern. Zu diesem Zweck sind Rohrleitungen und Ventile viel größer geworden und die Druckanforderungen wurden erhöht.

Diese Situation hat es erforderlich gemacht, dass Ventilhersteller Konstruktionen entwickeln, um strengere Parameter zu erfüllen. Vierteldrehkugel- und Absperrklappen sind für den LNG-Service beliebt, wobei 316ss [Edelstahl] das beliebteste Material ist. ANSI Class 600 ist die übliche Druckobergrenze für die meisten LNG-Anwendungen. Obwohl Viertelumdrehungsprodukte die beliebtesten Ventiltypen sind, sind in den Werken auch Absperr-, Absperr- und Rückschlagventile zu finden.

Beim Gastrenndienst wird das Gas in seine einzelnen Grundelemente aufgeteilt. Beispielsweise ergeben Luftzerlegungsverfahren Stickstoff, Sauerstoff, Helium und andere Spurengase. Aufgrund der sehr niedrigen Temperatur des Prozesses sind viele Kryoventile erforderlich.

Sowohl LNG- als auch Gastrennanlagen verfügen über Niedertemperaturventile, die unter diesen kryogenen Bedingungen funktionsfähig bleiben müssen. Dies bedeutet, dass das Ventilpackungssystem durch Verwendung einer Gas- oder Kondensationskolonne von der Niedertemperaturflüssigkeit weg angehoben werden muss. Diese Gassäule verhindert, dass die Flüssigkeit einen Eisball um den Packungsbereich bildet, wodurch verhindert wird, dass sich der Ventilschaft dreht oder steigt.

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GEWERBEBAUTEN
Gewerbebauten umgeben uns, aber wenn wir beim Bau nicht genau aufpassen, haben wir wenig Ahnung von der Vielzahl der fließenden Arterien, die in ihren Wänden aus Mauerwerk, Glas und Metall verborgen sind.

Ein gemeinsamer Nenner in praktisch jedem Gebäude ist Wasser. Alle diese Strukturen enthalten eine Vielzahl von Rohrleitungssystemen, die viele Kombinationen der Wasserstoff / Sauerstoff-Verbindung in Form von Trinkflüssigkeiten, Abwasser, heißem Wasser, Grauwasser und Brandschutz tragen.

Unter dem Gesichtspunkt des Überlebens von Gebäuden sind Brandschutzsysteme am kritischsten. Der Brandschutz in Gebäuden wird fast überall gespeist und mit sauberem Wasser gefüllt. Damit Löschwassersysteme effektiv sind, müssen sie zuverlässig sein, einen ausreichenden Druck haben und bequem in der gesamten Struktur angeordnet sein. Diese Systeme sind so ausgelegt, dass sie im Brandfall automatisch eingeschaltet werden.
Hochhäuser erfordern in den oberen Etagen den gleichen Wasserdruck wie in den unteren Etagen, daher müssen Hochdruckpumpen und Rohrleitungen verwendet werden, um das Wasser nach oben zu bringen. Die Rohrleitungssysteme sind normalerweise je nach Gebäudehöhe Klasse 300 oder 600. In diesen Anwendungen werden alle Arten von Ventilen verwendet. Die Ventilkonstruktionen müssen jedoch von Underwriters Laboratories oder Factory Mutual für die Feuerwehr genehmigt werden.

Die gleichen Klassen und Typen von Ventilen, die für Feuerwehrventile verwendet werden, werden für die Trinkwasserverteilung verwendet, obwohl das Genehmigungsverfahren nicht so streng ist.
Gewerbliche Klimaanlagen in großen Geschäftsstrukturen wie Bürogebäuden, Hotels und Krankenhäusern werden normalerweise zentralisiert. Sie haben eine große Kühleinheit oder einen Kessel zum Kühlen oder Erhitzen von Flüssigkeit, die zum Übertragen von Kälte oder hoher Temperatur verwendet wird. Diese Systeme müssen häufig mit Kältemitteln wie R-134a, einem Fluorkohlenwasserstoff, oder bei großen Heizsystemen mit Dampf umgehen. Aufgrund der kompakten Größe von Absperrklappen und Kugelhähnen sind diese Typen in HLK-Kühlsystemen beliebt geworden.

Auf der Dampfseite haben einige Viertelumdrehungsventile Einzug gehalten, doch viele Sanitäringenieure verlassen sich immer noch auf lineare Absperrschieber und Absperrventile, insbesondere wenn für die Rohrleitungen Stumpfschweißenden erforderlich sind. Bei diesen moderaten Dampfanwendungen hat Stahl aufgrund der Schweißbarkeit des Stahls den Platz von Gusseisen eingenommen.

Einige Heizsysteme verwenden heißes Wasser anstelle von Dampf als Transferflüssigkeit. Diese Systeme werden gut von Bronze- oder Eisenventilen bedient. Elastisch sitzende Kugel- und Absperrklappen mit Vierteldrehung sind sehr beliebt, obwohl immer noch einige lineare Designs verwendet werden.

FAZIT
Obwohl Hinweise auf die in diesem Artikel erwähnten Ventilanwendungen während einer Reise nach Starbucks oder zum Haus der Großmutter möglicherweise nicht sichtbar sind, befinden sich einige sehr wichtige Ventile immer in der Nähe. Es gibt sogar Ventile im Motor des Autos, die verwendet werden, um zu solchen Stellen zu gelangen, wie zum Beispiel zu denen im Vergaser, die den Kraftstofffluss in den Motor steuern, und zu solchen im Motor, die den Benzinfluss in die Kolben und wieder heraus steuern. Und wenn diese Ventile nicht nah genug an unserem Alltag sind, denken Sie daran, dass unser Herz regelmäßig durch vier wichtige Durchflussregelgeräte schlägt.

Dies ist nur ein weiteres Beispiel für die Realität: Ventile sind wirklich überall. VM
Teil II dieses Artikels behandelt zusätzliche Branchen, in denen Ventile verwendet werden. Unter www.valvemagazine.com erfahren Sie mehr über Zellstoff und Papier, Schiffsanwendungen, Dämme und Wasserkraft, Solar, Eisen und Stahl, Luft- und Raumfahrt, Geothermie sowie das Brauen und Destillieren von Handwerksbetrieben.

GREG JOHNSON ist Präsident von United Valve (www.unitedvalve.com) in Houston. Er ist Redakteur des VALVE Magazine, ehemaliger Vorsitzender des Valve Repair Council und derzeitiges VRC-Vorstandsmitglied. Er ist außerdem Mitglied des VMA Education & Training Committee, stellvertretender Vorsitzender des VMA Communications Committee und ehemaliger Präsident der Manufacturers Standardization Society. 


Beitragszeit: 29.09.2020

Anwendung

Underground pipeline

Unterirdische Pipeline

Irrigation System

Bewässerungssystem

Water Supply System

Wasserversorgungssystem

Equipment supplies

Ausrüstungsbedarf