फ्लेक्सिबल वेज और के बीच अंतरसॉलिड वेज गेट वाल्व

औद्योगिक वाल्व चयन में, गेट वाल्व का वेज डिज़ाइन सीधे पाइपिंग सिस्टम की सीलिंग विश्वसनीयता, थर्मल चक्र अनुकूलनशीलता और रखरखाव आवृत्ति निर्धारित करता है।

यद्यपि दो मुख्यधारा संरचनाएं - सॉलिड वेज और फ्लेक्सिबल वेज - दोनों सकारात्मक सीलिंग गेट वाल्व हैं, लेकिन उनके यांत्रिक व्यवहार और लागू परिदृश्यों में आवश्यक अंतर हैं।

एपीआई 600 और एएसएमई बी16.34 मानकों के आधार पर, यह लेख सामग्री यांत्रिकी, तापमान क्षेत्र प्रतिक्रिया और क्षेत्र विफलता डेटा के दृष्टिकोण से दोनों के बीच अंतर का विश्लेषण करता है।

 

सॉलिड वेज गेट वाल्वों के लिए कौन सी परिचालन स्थितियाँ उपयुक्त हैं? उनकी अंतर्निहित सीमाएँ क्या हैं?

सॉलिड वेज गेट वाल्व का गेट डिस्क एक निश्चित वेज कोण (दबाव वर्ग के आधार पर 5 डिग्री या 2 डिग्री 52′ के मानक मान) के साथ कास्ट मेटल (आमतौर पर डब्ल्यूसीबी, एलसीबी या सीएफ8एम स्टेनलेस स्टील) के एक टुकड़े से बना होता है। यह कठोर संरचना सामान्य तापमान, कम दबाव अंतर और थर्मल साइक्लिंग के बिना मीडिया में स्थिर रूप से कार्य करती है, जैसे:

• गैर संक्षारक तरल पदार्थ जैसे पानी, तेल और गैस, जिनका परिचालन तापमान -29 डिग्री से 150 डिग्री तक होता है;
• कठोर स्थापना वातावरण जहां पाइपलाइन का अक्षीय विस्थापन 0.1 मिमी/मीटर से कम है।

हालाँकि, जब सिस्टम तापमान में वृद्धि का अनुभव करता है (उदाहरण के लिए, भाप पाइपलाइन 20 डिग्री से 250 डिग्री तक गर्म होती है), वाल्व बॉडी और गेट डिस्क के बीच थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर थर्मल बाइंडिंग का कारण बनेगा। मापे गए डेटा से पता चलता है कि DN150 सॉलिड वेज गेट वाल्व के लिए, जब तापमान का अंतर 80 डिग्री से अधिक हो जाता है, तो गेट डिस्क के उद्घाटन बल को 3 से 5 गुना बढ़ाने की आवश्यकता होती है, और जाम भी हो सकता है। इसके अलावा, माध्यम में ठोस कण पच्चर की सतह पर जमा हो जाते हैं, जिससे खरोंचें बन जाती हैं जिससे रिसाव दर आईएसओ 5208 (0.1×DN mm³/s) की कक्षा ए आवश्यकता से अधिक हो जाती है।

 

एक लचीली पच्चर थर्मल बाइंडिंग से कैसे बचती है? क्या इसकी विकृति दबाव सीमा को प्रभावित करती है?

लचीले वेज गेट वाल्व को कुंडलाकार खांचे, यू - आकार के खांचे या केंद्र में या गेट डिस्क के दोनों किनारों पर छेद के माध्यम से मशीनीकृत किया जाता है, जिससे लचीली "लोचदार भुजाएं" बनती हैं। सामान्य डिज़ाइनों में शामिल हैं:

• एकल लोचदार नाली: नाली की गहराई गेट डिस्क की मोटाई का 1/3 से 1/2 है, जिससे गेट डिस्क के 0.2 डिग्री से 0.5 डिग्री के कोणीय विरूपण की अनुमति मिलती है;
• डबल इलास्टिक रिंग: बड़े व्यास (डीएन 300 से अधिक या उसके बराबर) के लिए उपयोग किया जाता है, जो 0.3 मिमी तक सीट अंडाकारता की भरपाई करने में सक्षम है।

 

जब पाइपलाइन गर्म हो जाती है या वाल्व बॉडी झुकने के क्षण के अधीन होती है, तो लचीली वेज गेट डिस्क स्वचालित रूप से अपने स्वयं के विक्षेपण के माध्यम से वाल्व सीट में फिट हो जाती है, जिससे संपर्क तनाव 20 ~ 35 एमपीए पर बना रहता है (एपीआई 600 को न्यूनतम 17 एमपीए की आवश्यकता होती है)। भाप सेवा के लिए एक तुलनात्मक परीक्षण से पता चलता है कि तापमान चक्रण (20→400→20 डिग्री, 50 चक्र) के बाद, लचीले वेज गेट वाल्व के उद्घाटन बल में उतार-चढ़ाव केवल ±8% होता है, जबकि ठोस वेज गेट वाल्व का औसत उद्घाटन बल 220% बढ़ जाता है। इसलिए, लचीले वेजेज की सिफारिश की जाती है:

• चक्रीय तापमान की स्थिति (उदाहरण के लिए, रिफाइनरियों में देरी से कोकिंग इकाइयाँ, तापमान अंतर ΔT 200 डिग्री से अधिक या उसके बराबर);
• क्रायोजेनिक मीडिया (-196 डिग्री तरल नाइट्रोजन, लोचदार सामग्री CF8M + स्टेलाइट मिश्र धातु हो सकती है);
• मीडिया जिसमें ट्रेस कण होते हैं (लोचदार सतहें मामूली इंडेंटेशन की भरपाई कर सकती हैं)।

 

भाप पाइपलाइन चयन में, इंजीनियर अक्सर खोज करते हैंचक्रीय तापमान सेवा के लिए लचीले वेज गेट वाल्व अनुप्रयोग;

क्रायोजेनिक सेवा के लिए इसका उल्लेख करना आवश्यक हैसॉलिड वेज गेट वाल्व तापमान सीमा -100 डिग्री से नीचे(ठोस वेजेज -196 डिग्री पर भंगुर जाम होने का खतरा होता है);

डिज़ाइन चरण के दौरान,गेट वाल्व वेज विरूपण विशेषताएँगणना करने की आवश्यकता है, और लचीली वेजेज की लोचदार कठोरता आमतौर पर 50 ~ 200 kN/mm डिज़ाइन की गई है;

खरीद के दौरान, लोचदार खांचे की जड़ के लिए पट्टिका त्रिज्या की आवश्यकताएपीआई 600 वेज डिज़ाइनअनुभाग को सत्यापित किया जाना चाहिए (तनाव एकाग्रता से बचने के लिए 1.5 मिमी से अधिक या उसके बराबर)।

 

व्यावसायिक तुलना: सीलिंग की विश्वसनीयता, रखरखाव अंतराल और लागत में अंतर

पैरामीटर	ठोस कील	लचीली कील
सामान्य तापमान पर अधिकतम सीलिंग दबाव अंतर	40 एमपीए (कक्षा 2500)	32 एमपीए (कक्षा 2000)
स्वीकार्य सीट गैर--समानांतरता	0.05 मिमी से कम या उसके बराबर	0.25 मिमी से कम या उसके बराबर
विशिष्ट विफलता मोड	थर्मल बाइंडिंग, वेज सतह घिसाव	इलास्टिक ग्रूव का थकान फ्रैक्चर (सेवा जीवन लगभग . 10⁵ चक्र)
साइट पर पीसने की मरम्मत	2~3 बार दोहराने योग्य	आम तौर पर पीसने योग्य नहीं (लोचदार आयामों को नुकसान पहुंचाता है)

रख-रखाव के नजरिए से: सॉलिड वेज गेट वाल्व के गेट डिस्क को साइट पर स्टेलाइट#6 से हार्डफेस किया जा सकता है और मूल वेज कोण पर ग्राउंड किया जा सकता है, जिसमें रखरखाव की लागत मूल वाल्व मूल्य का 15~20% होती है। एक बार जब लचीली पच्चर में लोचदार खांचे की जड़ में दरारें दिखाई देती हैं, तो पूरे गेट डिस्क को प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए, जिसमें लागत 40 ~ 50% होती है। इसलिए, प्रति वर्ष 500 से कम खुलने/बंद होने के चक्र और स्थिर तापमान वाली स्वच्छ पानी की पाइपलाइनों के लिए ठोस वेजेज अधिक किफायती हैं। स्टीम ट्रैपिंग और कैटेलिटिक क्रैकिंग जैसे लगातार थर्मल साइक्लिंग परिदृश्यों के लिए, हालांकि लचीले वेजेज की एक बार खरीद मूल्य 15 ~ 25% अधिक है, अनियोजित शटडाउन से बचने में उनका मूल्य मूल्य अंतर से कहीं अधिक है।

 

ऑपरेटिंग मापदंडों के आधार पर निर्णय कैसे लें?

• यदि ΔT (मध्यम और परिवेश के बीच तापमान का अंतर) <60 डिग्रीऔरखोलने/बंद करने की आवृत्ति <2 बार/दिन → ठोस वेज का चयन करें;
• यदि ΔT 100 डिग्री से अधिक या उसके बराबर हैयापाइपलाइन कंपन/झुकने वाले भार के अधीन है → लचीली कील उपयोग किया जाना चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि लोचदार खांचे की सतह खुरदरापन 0.8 μm से कम या उसके बराबर है;
• H₂S (NACE MR0175) युक्त गीली खट्टी गैस सेवा के लिए, दोनों डिज़ाइनों को 22 HRC से कम या उसके बराबर कठोरता की आवश्यकता होती है, लेकिन अवशिष्ट तनाव के प्रति उनकी संवेदनशीलता के कारण लचीले वेजेज के लिए ठोस वेजेज को प्राथमिकता दी जाती है।

अंतर्राष्ट्रीय जर्नल में प्रकाशित फ़ील्ड आंकड़ों के अनुसारवाल्व विश्व2021 में: 62 गेट वाल्व विफलता मामलों में से, थर्मल बाइंडिंग के कारण ठोस वेज जामिंग 41% के लिए जिम्मेदार थी, जबकि केवल 12% लचीली वेज विफलताएं डिजाइन से संबंधित थीं, बाकी के लिए तापमान चक्र सीमा से अधिक उपयोगकर्ताओं को जिम्मेदार ठहराया गया था। इसलिए, सही वेज संरचना का चयन करने के लिए ऑपरेटिंग पैरामीटर शीट (अधिकतम/न्यूनतम तापमान, प्रति घंटे चक्र सहित) को सटीक रूप से पूरा करना एक शर्त है।