Ventily, jakožto základní součásti systémů řízení kapalin, jejich těsnicí výkon přímo ovlivňuje bezpečnost, hospodárnost a šetrnost k životnímu prostředí systému.
Úroveň úniku jako kvantitativní ukazatel pro měření těsnícího výkonu je přísně regulována různými normami a požadavky se v různých scénářích výrazně liší. Poskytneme podrobnější-vysvětlení aspektů, jako jsou standardní podrobnosti, testovací metody a charakteristiky typu ventilu.
I. Rozdělení úrovní úniků pro základní standardy
1. Standard API 598 (kontrola a testování ventilů)
API 598 je jednou z nejpoužívanějších norem v ropném a plynárenském průmyslu, která se vztahuje na různé typy ventilů, jako jsou šoupátka, kulové ventily a zpětné ventily. Úrovně netěsností úzce souvisí s typem ventilu, zkušebním médiem a jmenovitým průměrem (DN).
- Účelem testu pláště je zjistit těsnost součástí tlakových{1}}ložisek, jako je tělo ventilu, víko ventilu a ucpávka. Zkušební tlak je 1,5násobek jmenovitého tlaku (PN) pro kapaliny nebo 1,1násobek pro plyny. Nevyžaduje se absolutně žádný viditelný únik (včetně pocení, kapání).
Například zkušební tlak pláště ventilu PN16 je 24 barů (pro kapaliny) s dobou trvání nejméně 60 sekund (DN menší nebo rovno 50) nebo 300 sekund (DN větší nebo rovno 600). Během této doby není povolen žádný únik kapaliny.
- Zkouška těsnosti (kapalné médium) se provádí pro utěsnění mezi otevíracími a uzavíracími částmi (jako jsou šoupátka, kotouče ventilu) a sedlo ventilu. Zkušební tlak je 1,1násobek PN (kapalina) a přípustná netěsnost je klasifikována podle DN:
- Pro DN menší nebo rovno 50:Přípustný únik musí být menší nebo roven 0,15 ml/min (pro DN25 je to 0,05 ml/min)
- Pro DN 65 až 100:Přípustný únik musí být menší nebo roven 0,30 ml/min (pro DN80 je to 0,20 ml/min)
- Pro DN větší nebo rovné 125:Při každém zvýšení DN25 se přípustný únik zvýší o 0,15 ml/min (pro DN150 je to 0,45 ml/min)
Poznámka:Požadavky na únik pro uzavírací ventily jsou obvykle přísnější než požadavky na šoupátka stejné specifikace, protože uzavírací ventily je třeba často otevírat a zavírat a těsnicí plochy se rychleji opotřebovávají.
- Zkušební tlak pro test těsnosti (plynné médium) je 0,6 MPa (vzduch nebo dusík), určený „metodou počítání bublin“: - Pro ventily s měkkým{3}}těsněním: vyžaduje 0 bublin za minutu (jako je kulový ventil s měkkým{5}}těsněním s DN 100)
- Pro kovové-těsnící ventily:DN menší nebo rovno 50 je povolena 1 bublina za minutu, DN 65 - 100 jsou povoleny 2 bubliny za minutu a DN větší nebo rovno 125 jsou povoleny 3 bubliny za minutu
2. Standard ANSI/FCI 70-2 (úroveň netěsnosti regulačního ventilu)
Tato norma je speciálně navržena pro regulační ventily s úrovněmi netěsnosti v rozsahu od I do VI. Čím vyšší úroveň, tím lepší těsnicí výkon. Jasně rozlišuje mezi „těsněním kov-na-kov“ a „měkkým těsněním“.
- Úroveň I:Není specifikováno žádné konkrétní množství úniku. Pouze požadavek je "nepřekračovat 0,5 % jmenovitého průtoku", vhodný pro méně kritické aplikace (jako jsou vypouštěcí ventily).
- Úroveň II:Kovové těsnění, přípustná netěsnost je 0,1 % jmenovitého průtoku (např. pro regulační ventil DN100 se jmenovitým průtokem 100 m³/h je povolená netěsnost 0,1 m³/h).
- Úroveň III:Kovové těsnění, netěsnost je 0,01% jmenovitého průtoku, vhodné pro obecnou průmyslovou kontrolu (jako je úprava vody).
- Úroveň IV:Kovové těsnění, netěsnost je vypočtena na základě DN (kapalina): DN25 je 0,01 l/h, DN50 je 0,03 l/h, DN100 je 0,1 l/h, běžně používané v parních systémech.
- Úroveň V:Vysoce{0}}přesné těsnění kov-na-kov s množstvím úniku pouze 1/10 stupně IV (například pro DN100 je to 0,01 l/h). Vhodné pro vysokotlaké-plynové potrubí.
- Úroveň VI:Měkké těsnění (PTFE nebo pryž), nejvyšší úroveň. Při testech plynu nejsou povoleny žádné bubliny a množství úniku kapaliny je menší nebo rovno 0,5 ml/h (pro DN menší nebo rovno 50). Vhodné pro toxická a hořlavá média (jako jsou regulační ventily chlóru).
3. Norma ISO 5208 (tlaková zkouška průmyslových ventilů)
ISO 5208 klasifikuje úrovně úniku jako „Stupeň A“ (pro kapaliny) a „Stupeň B“ (pro plyny) a rozděluje je na „Úrovně 1 až 6“, přičemž úroveň 6 je nejvyšší.
- Únik kapaliny (stupeň A):
- Úroveň 1:DN100 může unikat 50 ml/min (platí pro nízkotlaké -odtokové ventily)
- Úroveň 3:DN100 může unikat 5 ml/min (běžná šoupátka)
- Úroveň 6:DN100 může unikat 0,05 ml/min (vysoce-přesné kulové ventily)
- Únik plynu (stupeň B):
- Úroveň 1:DN100 může unikat 1000 ml/h (vzduch)
-Úroveň 4:DN100 se nechá unikat 50 ml/h
- Úroveň 6:DN100 má povolený únik 0,1 ml/h (téměř nulový únik)
II. Úrovně netěsností různých typů ventilů
1. Kulový ventil
- Měkké-těsnící kulový ventil:Využívá PTFE nebo pryžová sedla ventilů s těsně přiléhajícími těsnicími plochami. Může snadno dosáhnout úrovně ANSI/FCI úrovně VI nebo úrovně ISO 6. Testy plynu nevykazují žádné bubliny a únik kapaliny je téměř nulový. Je vhodný pro potravinářský a farmaceutický průmysl.
- Kovový-těsnící kulový ventil:Sedla ventilů jsou vyrobena z nerezové oceli nebo tvrdé slitiny. Je vhodný pro scénáře s vysokou-teplotou (méně než nebo rovno 450 stupňům) a vysokým-tlakem. Obvykle dosahuje „Strict“ úrovně API 598 nebo ISO úrovně 5. Únik plynu je menší nebo roven 1 bublině/minutu (DN100).
2. Uzavírací ventil
Kotouč ventilu a sedlo ventilu uzavíracího ventilu jsou v lineárním těsnění, které má lepší těsnicí výkon než šoupátko. Úroveň úniku je následující:
- Obyčejný litinový uzavírací ventil:Splňuje test těsnění API 598, s únikem kapaliny menším nebo rovným 0,15 ml/min (DN50)
- Vysokotlaký-kovaný uzavírací ventil (jako je API 602):Kovová těsnící plocha je broušená, s únikem plynu menším nebo rovným 1 bublině/minutu (DN25), dosahující úrovně ISO 4.
3. Zpětný ventil
Zpětný ventil se automaticky zavírá na základě tlaku média a jeho těsnicí výkon je relativně slabý s nižší úrovní úniku:
- Zpětný ventil:Únik kapaliny Menší nebo roven 5 ml/min (DN100), splňující „základní úroveň“ API 598
- Zvedněte zpětný ventil (kovové těsnění):Únik kapaliny Menší nebo roven 1 ml/min (DN100), vhodné pro výstupní potrubí čerpadla a musí zabránit zpětnému toku média.
4. Motýlkový ventil
- Centerline Soft-těsnící klapkový ventil:Pryžový těsnicí kroužek je v plném kontaktu s klapkou, dosahuje úrovně VI ANSI/FCI, s nulovými bublinami v testu plynu. Běžně se používá v obecním vodovodu.
- Excentrický kovový-těsnící klapkový ventil:Vhodné pro vysokoteplotní spalinové potrubí s úrovní úniku ISO 3. Únik plynu je menší nebo roven 10 bublinám za minutu (DN200).
III. Klíčové detaily testování těsnosti
1. Bezpečnostní opatření při testování kapalin
- Testovací médium by mělo být čisté (bez částicových nečistot), aby nedošlo k poškození těsnícího povrchu
- Před testem musí být vzduch uvnitř ventilu zcela vypuštěn; jinak mohou být bubliny mylně identifikovány jako netěsnost
- U ventilů s velkým-průměrem (DN větší nebo rovno 300) lze dobu testu prodloužit (např. 10 minut) a vypočítat průměrné množství úniku.
2. Bezpečnostní opatření při testování plynu
- U bublinkové metody by teplota vody měla být řízena v rozmezí 20 až 25 stupňů Celsia. Nadměrná teplota vody povede ke snížení rozpustnosti plynu, což má za následek falešné bubliny.
- Metodu poklesu tlaku lze použít pro ventily o průměru 600 nebo větším. Množství úniku lze vypočítat pomocí vzorce: Množství úniku (l/h)=(počáteční tlak - konečný tlak) × objem ÷ čas
- U toxických plynných médií (jako je amoniak) je nutné je detekovat mýdlovou vodou. Přímé ponoření do vody je zakázáno (aby se zabránilo kontaminaci média).
IV. Základní faktory ovlivňující úroveň úniku
1. Přesnost zpracování těsnících ploch
Povrchová úprava těsnících ploch by měla dosahovat Ra 0,8
- 1.6 μm (zrcadlový povrch), s chybou rovinnosti menší nebo rovnou 0,01 mm/m. V opačném případě se objeví "mikro mezery", což vede k úniku. Pokud má například šoupátko šoupátka 0,02 mm výstupek, objem úniku se zvýší o 50 %.
2. Střední charakteristiky
- Vysoká teplota (Větší nebo rovna 300 stupňům) způsobuje nerovnoměrnou tepelnou roztažnost kovového těsnicího povrchu, což má za následek snížení úrovně úniku (např. z úrovně VI na úroveň IV)
- Hustá a viskózní média (jako je ropa) mohou přilnout k těsnícímu povrchu a vytvořit „falešné těsnění“. Během testování je nutné před provedením kontroly opláchnout petrolejem.
3. Instalace a údržba
- Pokud je utahovací síla šroubů pro přírubový-připojený ventil nerovnoměrná (s odchylkou větší nebo rovnou 20 %), způsobí naklonění sedla ventilu a objem úniku se zvýší 2 až 3krát.
- Po dlouhodobém-používání sníží opotřebení těsnícího povrchu (se zmenšením tloušťky o 0,1 mm) úroveň netěsnosti o 1 až 2 stupně. Je nutné pravidelné broušení a opravy.
V. Principy přizpůsobení scénáře pro stupně úniku
- Městský vodovod:Vyberte utěsněný typ API 598 (únik kapaliny menší nebo roven 1 ml/min) šoupátka nebo škrticí klapky, které jsou cenově -efektivní a splňují požadavky.
- Potrubí LNG:Je nutné používat kovové -utěsněné kulové ventily splňující normu ISO 5208 úrovně 6 (únik plynu menší nebo roven 0,1 ml/h), aby se zabránilo úniku kryogenních médií (-162 stupňů).
- Farmaceutický průmysl:Měkce{0}}utěsněné membránové ventily (ANSI/FCI úroveň VI), které zajišťují, že nezůstanou žádné zbytky média a žádný únik,v souladu se standardy GMP.
- Chemická vysoce toxická média (jako je fosgen):Povinné dvojité těsnění (primární těsnění + sekundární těsnění), přičemž primární těsnění dosahuje úrovně VI a sekundární těsnění musí být vybaveno zařízením pro sledování úniku (jako je senzor plynu)
Závěr
Úroveň netěsnosti ventilu je komplexní ukazatel, který je ovlivněn mnoha faktory, jako jsou normy a specifikace, typ ventilu, technologie zpracování a provozní podmínky.
V praktických aplikacích je nutné zvolit vhodnou úroveň netěsnosti na základě charakteristik média (teplota, tlak, toxicita) a průmyslových předpisů. Současně by si měl ventil přesným testováním a pravidelnou údržbou zachovat navržený těsnicí výkon po celou dobu svého životního cyklu, aby se zabránilo bezpečnostním nehodám nebo ekonomickým ztrátám způsobeným netěsností.
