רמת דליפה של שסתום

שסתומים, כמרכיבי הליבה של מערכות בקרת נוזלים, ביצועי האיטום שלהם משפיעים ישירות על הבטיחות, החסכון והידידותיות לסביבה של המערכת.

רמת הנזילה, כאינדיקטור כמותי למדידת ביצועי איטום, מוסדרת בקפדנות על ידי תקנים שונים, והדרישות משתנות באופן משמעותי בתרחישים שונים. אנו נספק הסבר מעמיק יותר-מהיבטים כגון פרטים סטנדרטיים, שיטות בדיקה ומאפייני סוג שסתומים.

I. חלוקה של רמות דליפה עבור תקני ליבה

1. API 598 Standard (בדיקה ובדיקה של שסתומים)

API 598 הוא אחד התקנים הנפוצים ביותר בתעשיית הנפט והגז, החל על סוגים שונים של שסתומים כגון שסתומי שער, שסתומי גלובוס ושסתומי סימון. רמות הדליפה קשורות קשר הדוק לסוג השסתום, מדיום הבדיקה והקוטר הנומינלי (DN).

- מטרת בדיקת המעטפת היא לזהות את ביצועי האיטום של רכיבי נושאי לחץ- כגון גוף השסתום, מכסה השסתום וארגז המטען. לחץ הבדיקה הוא פי 1.5 מהלחץ הנומינלי (PN) עבור נוזלים או פי 1.1 עבור גזים. אין צורך בדליפה גלויה (כולל הזעה, טפטוף).

לדוגמה, לחץ בדיקת המעטפת עבור שסתום PN16 הוא 24 בר (עבור נוזלים), עם משך של לפחות 60 שניות (DN פחות או שווה ל-50) או 300 שניות (DN גדול מ-600 או שווה ל-600). לא מותרת דליפת נוזלים בתקופה זו.

- בדיקת איטום (תווך נוזלי) מתבצעת לאיטום בין החלקים הפותחים והסוגרים (כגון לוחות שערים, דיסקיות שסתומים) ומושב השסתום של השסתום. לחץ הבדיקה הוא פי 1.1 מה-PN (נוזל), והדליפה המותרת מסווגת לפי DN:

- עבור DN קטן מ-50 או שווה ל-50:הדליפה המותרת תהיה פחות או שווה ל-0.15 מ"ל/דקה (עבור DN25, היא 0.05 מ"ל/דקה)

- עבור DN 65 עד 100:הדליפה המותרת תהיה פחות או שווה ל-0.30 מ"ל/דקה (עבור DN80, היא 0.20 מ"ל/דקה)

- עבור DN גדול או שווה ל-125:עבור כל עלייה של DN25, הדליפה המותרת תגדל ב-0.15 מ"ל/דקה (עבור DN150, היא 0.45 מ"ל/דקה)

פֶּתֶק:דרישות הדליפה לשסתומי עצירה הן בדרך כלל מחמירות יותר מאלו של שסתומי שער מאותו מפרט, שכן שסתומי עצירה צריכים להיפתח ולסגור לעתים קרובות, ומשטחי האיטום נשחקים מהר יותר.

- לחץ הבדיקה של בדיקת איטום (מדיום גז) הוא 0.6 MPa (אוויר או חנקן), שנקבע על ידי "שיטת ספירת הבועות": - עבור שסתומי איטום רכים-: יש צורך ב-0 בועות לדקה (כגון שסתום כדור רך-עם DN 100)

- לשסתומי איטום מתכת-:DN פחות או שווה ל-50 מותרת בועה אחת לדקה, DN 65 - 100 מותרת 2 בועות לדקה, ו-DN גדול או שווה ל-125 מותר 3 בועות לדקה

2. ANSI/FCI 70-2 תקן (רמת דליפת שסתום בקרה)

תקן זה תוכנן במיוחד עבור שסתומי בקרה, עם רמות דליפה שנעות בין I ל-VI. ככל שהרמה גבוהה יותר, כך ביצועי האיטום טובים יותר. הוא מבחין בבירור בין "איטום מתכת-ל-מתכת" ו"איטום רך".

- רמה I:לא צוינה כמות דליפה ספציפית. רק הדרישה היא "לא יעלה על 0.5% מקצב הזרימה המדורג", מתאים ליישומים פחות קריטיים (כגון שסתומי ניקוז).

- רמה II:איטום מתכת, דליפה מותרת היא 0.1% מקצב הזרימה המדורג (לדוגמה, עבור שסתום בקרה DN100 עם קצב ספיקה של 100 מ"ק לשעה, הדליפה המותרת היא 0.1 מ"ק לשעה).

- רמה III:איטום מתכת, דליפה היא 0.01% מקצב הזרימה המדורג, מתאים לבקרה תעשייתית כללית (כגון טיפול במים).

- רמה IV:איטום מתכת, דליפה מחושבת על סמך DN (נוזל): DN25 הוא 0.01 ליטר לשעה, DN50 הוא 0.03 ליטר לשעה, DN100 הוא 0.1 ליטר לשעה, נפוץ במערכות קיטור.

- רמה V:אטם מתכת-בדיוק גבוה-ל-מתכת, כאשר כמות הדליפה היא רק 1/10 מדרגה IV (לדוגמה, עבור DN100, היא 0.01 ליטר לשעה). מתאים לצינורות גז-בלחץ גבוה.

- רמה VI:אטם רך (PTFE או גומי), ברמה הגבוהה ביותר. אסור להכניס בועות בבדיקות גז, וכמות דליפת הנוזל היא פחות או שווה ל-0.5 מ"ל/שעה (עבור DN פחות מ-50 או שווה ל-50). מתאים לחומרים רעילים ודליקים (כגון שסתומי ויסות כלור).

3. תקן ISO 5208 (בדיקת לחץ שסתומים תעשייתיים)

תקן ISO 5208 מסווג את רמות הדליפה כ"דרגה A" (עבור נוזלים) ו"דרגה B" (לגזים), ומחלק אותן ל"רמות 1 עד 6", כאשר רמה 6 היא הגבוהה ביותר.

- דליפת נוזלים (דרגה A):

- רמה 1:מותר ל-DN100 לדלוף 50 מ"ל/דקה (חל על שסתומי ניקוז בלחץ נמוך-)

- רמה 3:מותר ל-DN100 לדלוף 5 מ"ל/דקה (שסתומי שער רגילים)

- רמה 6:מותר ל-DN100 לדלוף 0.05 מ"ל/דקה (שסתומי כדור ברמת דיוק- גבוהה)

- דליפת גז (דרגה B):

- רמה 1:DN100 מותר לדלוף 1000 מ"ל/שעה (אוויר)

-רמה 4:DN100 מותר לדלוף 50 מ"ל לשעה

- רמה 6:DN100 מותר לדלוף 0.1 מ"ל/שעה (קרוב לאפס דליפה)

II. רמות דליפה של סוגי שסתומים שונים

1. שסתום כדורי

- שסתום כדור רך-אטום:משתמש במושבי שסתום PTFE או גומי, כאשר משטחי האיטום מתאימים היטב. זה יכול בקלות להשיג ANSI/FCI Level VI או ISO Level 6. בדיקות גז לא מראות בועות, וזליגת הנוזל היא כמעט אפסית. זה מתאים לתעשיית המזון והתרופות.

- מתכת-שסתום כדורי איטום:מושבי השסתום עשויים מפלדת אל חלד או מסגסוגת קשיחה. הוא מתאים לתרחישי-טמפרטורות גבוהות (פחות או שווה ל-450 מעלות) ולחץ גבוה-. בדרך כלל, הוא מגיע לרמה "קפדנית" של API 598 או ISO Level 5. דליפת גז היא פחות או שווה ל-1 בועה/דקה (DN100).

2. שסתום עצור

דיסק השסתום ומושב השסתום של שסתום העצירה נמצאים באיטום ליניארי, בעל ביצועי איטום טובים יותר משסתום השער. רמת הדליפה היא כדלקמן:

- שסתום עצור רגיל מברזל יצוק:עומד במבחן האיטום API 598, עם דליפת נוזלים פחות או שווה ל-0.15 מ"ל/דקה (DN50)

- שסתום עצור מזויף-בלחץ גבוה (כגון API 602):משטח האיטום המתכתי טחון, עם דליפת גז פחות או שווה ל-1 בועה/דקה (DN25), ומגיע לרמת ISO 4.

3. שסתום סימון

שסתום סימון נסגר אוטומטית בהתבסס על לחץ המדיום, וביצועי האיטום שלו חלשים יחסית עם רמת דליפה נמוכה יותר:

- שסתום סימון נדנדה:דליפת נוזלים פחות או שווה ל-5 מ"ל/דקה (DN100), עומדת ב"רמה הבסיסית" של API 598

- שסתום סימון הרם (אטם מתכת):דליפת נוזלים פחות או שווה ל-1 מ"ל/דקה (DN100), מתאימה לצינורות יציאת משאבה, וחייבת למנוע זרימה חוזרת של המדיום.

4. שסתום פרפר

- קו מרכזי רך-אטם שסתום פרפר:טבעת האיטום מגומי נמצאת במגע מלא עם צלחת הפרפר, משיגה ANSI/FCI רמה VI, עם אפס בועות בבדיקת הגז. הוא משמש בדרך כלל באספקת מים עירונית.

- מתכת אקסצנטרית-אטם שסתום פרפר:מתאים לצינורות גז פליטה בטמפרטורה- גבוהה, עם רמת דליפה של ISO 3. דליפת הגז היא פחות או שווה ל-10 בועות לדקה (DN200).

III. פרטים מרכזיים של בדיקת דליפה

1. אמצעי זהירות לבדיקת נוזלים

- מדיום הבדיקה צריך להיות נקי (ללא זיהומים חלקיקים) כדי למנוע פגיעה במשטח האיטום

- לפני הבדיקה, יש לנקז לחלוטין את האוויר בתוך השסתום; אחרת, בועות עלולות להיות מזוהות בטעות כדליפה

- עבור שסתומים בעלי קוטר- גדול (DN גדול מ-300 או שווה ל-300), ניתן להאריך את זמן הבדיקה (לדוגמה, 10 דקות), ולחשב את כמות הדליפה הממוצעת.

2. אמצעי זהירות לבדיקת גז

- עבור שיטת הבועות, יש לשלוט בטמפרטורת המים בטווח של 20 עד 25 מעלות צלזיוס. טמפרטורת מים מוגזמת תוביל לירידה במסיסות הגזים, וכתוצאה מכך לבועות שווא.

- שיטת ירידת הלחץ חלה על שסתומים בקוטר של 600 או יותר. ניתן לחשב את כמות הדליפה באמצעות הנוסחה: כמות הדליפה (L/h)=(לחץ התחלתי - לחץ סופי) × נפח ÷ זמן

- עבור חומרי גזים רעילים (כגון אמוניה), יש צורך לזהות אותם עם מי סבון. טבילה ישירה במים אסורה (כדי למנוע זיהום בינוני).

IV. גורמי ליבה המשפיעים על רמת הדליפה

1. דיוק עיבוד של משטחי איטום

גימור פני השטח של משטחי האיטום אמור להגיע ל-Ra 0.8

- 1.6 מיקרומטר (גימור מראה), עם שגיאת שטוחות של פחות או שווה ל-0.01 מ"מ/מ"ר. אחרת יתרחשו "פערים מיקרו", שיובילו לדליפה. לדוגמה, אם לצלחת השער של שסתום השער יש בליטה של ​​0.02 מ"מ, נפח הדליפה יגדל ב-50%.

2. מאפיינים בינוניים

- טמפרטורה גבוהה (גדולה מ-300 מעלות או שווה ל-300 מעלות) גורמת להתרחבות תרמית לא אחידה של משטח האיטום המתכתי, וכתוצאה מכך לירידה ברמת הדליפה (למשל, מרמה VI לרמה IV)

- חומרים עבים וצמיגים (כגון נפט גולמי) עלולים להידבק למשטח האיטום וליצור "אטימה כוזבת". במהלך הבדיקה, יש צורך לשטוף עם נפט לפני ביצוע הבדיקה.

3. התקנה ותחזוקה

- אם כוח ההידוק של הברגים עבור השסתום המקושר אוגן- אינו אחיד (עם סטייה של יותר מ-20%) או שווה ל-20%), זה יגרום למושב השסתום להטות ולנפח הדליפה לגדול פי 2 עד 3.

- לאחר שימוש- ארוך טווח, הבלאי של משטח האיטום (עם הפחתת עובי של 0.1 מ"מ) יקטין את רמת הדליפה ב-1 עד 2 דרגות. נדרשים שחיקה ותיקון קבועים.

V. עקרונות התאמה לתרחישים עבור ציוני דליפה

- אספקת מים עירונית:בחר סוג API 598 אטום (דליפת נוזלים פחות או שווה ל-1 מ"ל/דקה) שסתומי שער או שסתומי פרפר, שהם חסכוניים- ועומדים בדרישות.

- צינור LNG:יש להשתמש בשסתומי כדור אטומים-מתכתיים, המגיעים לרמה 6 ISO 5208 (דליפת גז פחות או שווה ל-0.1 מ"ל/שעה), כדי למנוע דליפה של מדיה קריוגנית (-162 מעלות).

- תעשיית התרופות:שסתומי דיאפרגמה רכים-אטומים (רמת ANSI/FCI VI), המבטיחים ללא שאריות חומר וללא דליפה,בהתאם לתקני GMP.

- חומרים כימיים רעילים מאוד (כגון פוסגן):איטום כפול חובה (אטם ראשוני + איטום משני), כאשר האיטום הראשוני מגיע לרמה VI, והאטם המשני חייב להיות מצויד במכשיר ניטור דליפות (כגון חיישן גז)

מַסְקָנָה

רמת הדליפה של השסתומים היא אינדיקטור מקיף המושפע מגורמים רבים כמו תקנים ומפרטים, סוג שסתומים, טכנולוגיית עיבוד ותנאי הפעלה.

ביישומים מעשיים, יש צורך לבחור את רמת הדליפה המתאימה על סמך מאפייני המדיום (טמפרטורה, לחץ, רעילות) ותקנות התעשייה. יחד עם זאת, באמצעות בדיקה מדויקת ותחזוקה שוטפת, על השסתום לשמור על ביצועי האיטום המתוכנן לאורך כל מחזור חייו כדי למנוע תאונות בטיחותיות או הפסדים כלכליים הנגרמים כתוצאה מדליפה.