Stop-terugslagkleppen zijn van vitaal belang voor verschillende industrieën om ketels en andere apparatuur te beschermen.
Figuur 1. Globe disc Deze kleppen zijn een aangepaste versie van de standaard globe stop valve, waarbij de klepsteel permanent is bevestigd aan de globe disc. In de configuratie van de stopcontrole zweeft de stangkop in de schijf van de bol (dwz deze is niet bevestigd) (Figuur 1). Stop-terugslagkleppen hebben twee hoofddoelen: 1) als een klepafsluiter, ze isoleren of regelen de stroming en 2) gemodificeerd als een terugslagklep, ze voorkomen terugstroom. Met andere woorden, ze worden over het algemeen gebruikt als klepventiel om de stroom van de media te starten of te stoppen, maar ze fungeren ook als een terugslagklep om automatisch te sluiten als er druk verloren gaat, waardoor terugstroming wordt voorkomen die mogelijk schade aan apparatuur zoals ketels of pompen.
Daarom is het hebben van een stop-terugslagklep als het hebben van twee kleppen in één. De interne schijf, die niet aan de steel is bevestigd, functioneert als een hefcontrole, zodat deze vrij omhoog en omlaag kan bewegen wanneer de steel omhoog wordt gebracht om de opening en sluiting aan te passen. Dit regelt het debiet, maar bij terugstroming functioneert de losgekoppelde schijf als een zuigercontrole en sluit deze snel, waardoor terugvoer naar de ketel wordt voorkomen. Indien nodig kan de steel met de hand worden neergelaten om de stroom te stoppen of volledig uit te schakelen.
EINDE GEBRUIK VAN STOPKLEPPEN
Deze kleppen worden meestal gebruikt in energiecentrales, in toepassingen zoals ketelcirculatie, stoomgeneratie en ketelvoedingwater, turbinekoeling, startwater en veiligheidssystemen. Ze worden ook gebruikt in andere toepassingen waar ontwerpers van pijpen de eigenschappen van een globe en terugslagklep willen combineren. Zulke toepassingen kunnen zijn: hogetemperatuurservice, warmteterugwinningsstoom, hogedrukveiligheidsdienst, geothermische service, nutsvoorzieningen, aardolieproductie en raffinage, veiligheidssystemen, shutdown-koeling en koolwaterstofverwerking.
In keteltoepassingen zijn kleppen en boilers al meer dan 150 jaar aangesloten. De gebruikte kleppen zijn zo kritisch dat de ketel- en drukvatcode van de American Society of Mechanical Engineers (ASME) beschrijft hoe kleppen moeten worden gebruikt. De eerste kleppen op de uitgangsleiding van een ketel zijn meestal stopkleppen, die hier worden aangeduid als terugslagkleppen of ketelkleppen. Ze zijn van vitaal belang wanneer meer dan één ketel is aangesloten op de hoofdstoomkop en ze moeten in de pijplijn tussen elke ketel en de kop worden geïnstalleerd. Ze moeten ook zo worden geplaatst dat de druk in de ketel onder de schijf ligt.
Een andere ketelapplicatie is om de stopcontrole als spuiklep te gebruiken. De spuiklep maakt het mogelijk overtollig water uit een ketel te verwijderen, wat af en toe nodig is. Terugslagkleppen zijn nog steeds in gebruik op stationaire boilers.
DESIGNS
Figuur 2. Straight-way Y-patroon geïnstalleerd in een horizontale lijn
Deze kleppen zijn verkrijgbaar in twee basispatroonontwerpen, T-patroon en Y-patroon. In het T-patroon staat de stengel loodrecht op de pijplijn. Hierdoor kan de interne schijf verticaal omhoog en omlaag in de klep bewegen. Het gewicht van de schijf helpt het om snel te sluiten, met een minimale snelheid van de achteruitgang als de klep sluit. Vanwege zijn gewicht vereist het echter een hogere stroomsnelheid om de klep volledig open te krijgen en kan dit ook bijdragen aan het drukverlies van de klep.
Figuur 3. Straight-way Y-patroon geïnstalleerd in een verticale lijn voor opwaartse stroming
Het nieuwste ontwerp, dat vergelijkbaar is met het T-patroon, is het Y-patroon, waarbij de steel en schijf een hoek van 30 tot 45 graden maken. Dit patroonontwerp wordt meestal gebruikt op boilers en wordt geleverd in een rechte of een hoekige stroombaan. Het Y-patroon, met zijn gebogen stam en schijf, maakt een lagere volledig open stroomsnelheid mogelijk. Er is echter meer aandacht voor de schijfgeleiding vereist voor een probleemloze werking.
Het directe ontwerp resulteert in een rechtere stroombaan, die turbulentie vermindert en minder vloeiende wrijving creëert. Dat betekent minder potentieel voor erosieve schade aan de klep, die wordt omgezet in lager drukverlies en betere algemene stromingseigenschappen voor het leidingsysteem. Dit type kleppen moet worden geïnstalleerd in horizontale (afbeelding 2) of verticale (figuur 3) lijnen voor opwaartse stroming.
Het ontwerp van de hoekklep wordt gebruikt voor opwaartse naar horizontale (figuur 4) of horizontale naar benedenwaartse stroom (figuur 5). Maar in beide gevallen wordt de flow 90 graden gedraaid in de klep om de hoekklep te laten functioneren als zowel een debietregelingsapparaat als een 90 graden piping ell.
Afbeelding 4. Hoek Y-patroon geïnstalleerd voor opwaartse naar horizontale stroming
Omdat kleppen een cilindrisch gevormd zwevend schijfdeel hebben dat het enige door druk bediende deel is, is het belangrijk dat ze worden gedimensioneerd om te zorgen voor een juiste volledige schijflift tijdens de levensduur van de klep. Als de schijf te groot is, kan deze fladderen, waardoor de snelheid van de klepslijtage toeneemt en de levensduur wordt verkort. Als de klep te klein is, zal dit een veel hoger drukverlies en een hoge snelheid opleveren, wat ook de levensduur zou kunnen verkorten. Als de schijf licht is en op de juiste manier wordt geleid, kan hij maximaal worden belast met minimale aanslagsnelheden voor snel openen en lage drukverliezen. Bovendien moet de schijf zijn ontworpen om draaien te voorkomen, wat resulteert in weinig slijtage en een lange levensduur.
Afbeelding 5. Hoek Y-patroon geïnstalleerd voor horizontale-todownward-stroming Motorkapontwerpen voor stopcontroles zijn in principe hetzelfde als voor klepafsluiters. Ze zijn er in verschillende uitvoeringen voor verschillende doeleinden. Kleine bronzen kleppen, die de binnenste schroef-stijgende steel hebben, zijn erg populair. In dit ontwerp zijn de schachtdraden echter opgenomen in de druk / vloeistofomhulling van de klepkap en blootgesteld aan de procesvloeistof. Dit kan schade veroorzaken bij blootstelling aan bijtende vloeistof. Dit type kleppen wordt normaal gesproken gebruikt voor water of lagedrukstoom. Bij kleppen voor corrosieve service heeft het motorkapontwerp de buitendraad buiten de druk / vloeistofomhulling, wat corrosieve schade aan de schroefdraden voorkomt. Een dergelijk ontwerp wordt de buitenschroef en het juk (OS & Y) genoemd (figuur 6) en wordt gebruikt in grotere industriële klepafsluiters.
Eindaansluitingen voor de meeste kleppen zijn ofwel geflensd naar ASME B16.5 of stomplas conform ASME B15.25. Andere verbindingen kunnen worden geleverd zoals opgegeven door de klant.
Figuur 6. Twee configuraties van externe schroef en beugel
KENMERKEN
In keteltoepassingen zijn kleppen ontworpen om verschillende zeer belangrijke functies uit te voeren, waaronder:
Ze fungeren als automatische terugslagkleppen. In het geval dat een ketel faalt, kan de klep grote terugstroming van stoom van de hoofdkop naar de ketel voorkomen.
Ze isoleren een ketel wanneer ze niet meer vuren en wanneer de ketel wordt afgeblazen. De klep sluit automatisch om terugstroming van stoom naar de ketel te voorkomen.
Ze helpen de ketel na het uitschakelen weer in gebruik te nemen.
Hoewel er niet op de terugslagklepfunctie moet worden vertrouwd voor primaire uitschakeling, kan deze de terugstroming van de kop naar de ketel beperken die is afgesloten en geopend of is blootgesteld aan een drukinsluiting.
NORMEN
Veel van de normen voor stopterugslagkleppen zijn gerelateerd aan klepafsluiters, en er zijn veel van dat soort normen. API heeft onlangs een standaard gepubliceerd over klepafsluiters die kleppen beslaat die groter zijn dan NPS 2. API 623, die in 2013 werd gepubliceerd, heeft betrekking op stopterugslagkleppen. Onderwerpen die worden behandeld zijn:
De druk moet worden gelijk gemaakt in de motorkap boven de schijf naar de stroomafwaartse zijde.
Ontwerp moet een geschikte schijf of bodemgeleiding hebben om de schijf vrij te laten bewegen tijdens de werking van de keerklep. Hiermee wordt voorkomen dat de terugstroombeveiligingsfunctie van de klep defect raakt.
Testen moet in overeenstemming zijn met de vereisten van API 598 voor zowel globe- als terugslagkleppen en voldoen aan de acceptatiecriteria van beide soorten tests. Kleppen moeten voldoen aan zowel de kleptestcriteria op de schaal als de vereisten voor lekkage van de stoel
Het ontwerp van de klep moet geschikt zijn voor installatie met de steel in de verticale oriëntatie of wanneer de steel zich binnen een hoek van 45 graden van verticale oriëntatie bevindt.
Andere industriestandaarden die van toepassing zijn, zijn onder andere:
MKB B16.5-Buisflenzen en flenskoppelingen NPS 1/2 tot NPS 24 Metrisch / Inch
ASME B16.34-Afsluiters met flenzen, van schroefdraad en van lassen
API 598-Kleppen inspecteren en testen
API 602-Steel gate, globe en terugslagkleppen voor maten dn 100 (NPS 4) en kleiner voor de aardolie- en aardgasindustrie
API 623-stalen klepafsluiters-geflenste en stuiklasuiteinden, geschroefde kappen
BSI 1873-Steel globe and globe stop- en terugslagkleppen (uiteinden met flenzen en stuiklassen) voor de aardolie-, petrochemische en aanverwante industrieën
ISO 12149-Bolted-bonnet stalen klepafsluiters voor algemene toepassingen
MSS SP-80-Bronze poort, globe, hoek en terugslagkleppen
MSS SP-85-Grey ijzeren bol- en hoekafsluiters, flenzen en uiteinden met schroefdraad
MSS SP-118-Compact stalen bol en terugslagkleppen (service voor chemische en petroleumraffinaderij)
MATERIAAL
Net als bij klepafsluiters hebben de trimcomponenten in stopterugslagkleppen meestal de last van de vloeistofstroming tijdens het sluiten. Industriestandaarden stellen eindgebruikers in staat om de trimmaterialen te specificeren die vereist zijn voor specifieke toepassingen. In deze normen omvatten trimitems de body en het schijfoppervlak en de steel. Extra items kunnen door de eindgebruiker worden opgegeven of kunnen het standaardmateriaal van de fabrikant zijn.
Het kiezen van de juiste trimmaterialen is van cruciaal belang voor een maximale werking en levensduur van elke klep, met name stopterugslagkleppen, die vergelijkbaar zijn met klepafsluiters, en een hoge vloeistofwrijving en een ingewikkelde stroombaan hebben. Naarmate de schijf dichter bij het oppervlak van de lichaamszitting komt, nemen de snelheid en turbulentie toe, waardoor cavitatie en erosie kunnen ontstaan, wat kan resulteren in een lekkende klep en overmatige slijtage, waardoor de levensduur wordt verkort. Dit soort defecten kan verschijnen als een dun plakje in de autostoel, disc of beide. Dit eerste kleine lekpad kan groter worden en een groot lek worden.
Op sommige bronzen kleppen is de bekleding ofwel hetzelfde materiaal als de klep of een soortgelijke bronzen legering met grotere sterkte. Bij ijzeren kleppen is het gebruikelijke siermateriaal brons. De industriële benaming voor deze bekleding op ijzeren kleppen is "IBBM", dat wordt gedefinieerd als "ijzeren behuizing, bronzen gemonteerd." Stalen kleppen worden aangeboden in een verscheidenheid aan bekledingsmaterialen, zoals nodig door de service. Meestal hebben ze echter een of meer van de trimonderdelen van 13% chroom-martensitisch roestvrij staal. Harde facings zoals Stellite worden ook gebruikt, evenals 300-serie roestvrij staal en koper-nikkellegeringen. Positieve afsluiting en een lange levensduur van de zitting worden verschaft door een integrale zitting met een hard oppervlak. Een populaire trim in stalen kleppen is API-trim # 8, 13% Cr./hardface.
CONCLUSIE
Stop-terugslagkleppen bieden een relatief economische en efficiënte oplossing waarbij isolatie, regulering en het voorkomen van terugstroming vereist zijn voor de prestaties van een leidingsysteem.
