في العقود الأخيرة ، مع تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة ، كان هناك طلب متزايد على الصمامات المبردة في المشاريع الهندسية.الصمامات المبردةتستخدم على نطاق واسع في مجالات الأسمدة والغاز الطبيعي المسال والبتروكيماويات وهي مناسبة للمتوسط مع درجات حرارة تتراوح بين -40 ℃ و -250 ℃. تشمل الصمامات المبردة الصمامات الكروية المبردة ، وصمامات الملف اللولبي المبردة ، وصمامات البوابة المبردة ، وصمامات الكرة الأرضية المبردة ، وصمامات الأمان المبردة ، وصمامات الفحص المبردة ، وصمامات الفراشة المبردة ، وصمامات الإبرة المبردة ، وصمامات الخانق المبردة ، وصمامات تقليل الضغط المبردة ، وصمامات التحكم الكهربائية المبردة والصمامات المبردة صمامات التحكم الهوائية. بالإضافة إلى النيتروجين السائل والغازات السائلة الخاملة الأخرى ، فإن معظم وسائط الصمامات المبردة ليست فقط قابلة للاشتعال والانفجار ، ولكنها تتحول أيضًا إلى غاز عند ارتفاع درجة الحرارة أو حدوث وميض ، مما يؤدي إلى التوسع السريع في الحجم ، مما قد يؤدي بسهولة إلى التسرب والانفجار. تختلف طرق تصميم وتصنيع واختبار وتركيب الصمامات المبردة عن تلك الخاصة بالصمامات العادية بسبب خصائص الوسط ومتطلبات التكيف مع استخدام الصمامات في درجات حرارة منخفضة.
1.معايير وتعريفات الصمامات المبردة
المعايير المختلفة لها تعريفات مختلفة للصمامات المبردة.
(1) معيار الصمام البريطاني BS6364صمامات لدرجات الحرارة المنخفضةيشير إلى أن نطاق درجة الحرارة المتوسطة للصمامات المبردة يتراوح من -50 درجة مئوية إلى -196 درجة مئوية.
(2) المعيار الأمريكي MSSSP-134متطلبات الصمامات المبردة وأجسام الصمامات أو ملحقات بونيهيوضح أن درجة الحرارة المنخفضة القياسية تتراوح بين -100 و -195 ".
(3) المعيار الصيني GB / T 24925الشروط الفنية للصمامات المبردةينطبق على نطاق درجة الحرارة المتوسطة من -29 إلى -196 ℃.
(4) معيار صمام شل SHELL MESC SPE 77/200صمامات لدرجات الحرارة المنخفضة ودرجات الحرارة المنخفضة للغايةمناسب لنطاق درجة الحرارة المتوسطة من -30 إلى -196.
(5) توجد عمومًا درجات الحرارة الست التالية في البلدان الأجنبية وفقًا لدرجة حرارة تسييل الغازات المختلفة تحت الضغط العادي:
الدرجة الأولى: من 0 إلى -46 درجة مئوية
الدرجة الثانية: من -47 إلى -60 درجة مئوية
الصف الثالث: من -61 إلى -70 درجة مئوية
الصف الرابع: من -71 إلى -101 درجة مئوية
الصف الخامس: من -102 إلى -196 درجة مئوية
الصف السادس: أقل من -253 ℃
بشكل عام ، تسمى درجات الحرارة بين -46 و -150 درجة حرارة منخفضة ، وتسمى درجة الحرارة الأقل من -150 درجة حرارة شديدة الانخفاض.
يعتمد تعريف الصمامات المبردة في صناعة البتروكيماويات على درجة حرارة التصميم لوسيط النقل. بشكل عام ، تسمى الصمامات المستخدمة لدرجة الحرارة المتوسطة التي تقل عن -40 درجة مئوية الصمامات المبردة ، وتلك التي يتم تطبيقها على درجة حرارة متوسطة أقل من -101 درجة مئوية تسمى صمامات درجة الحرارة المنخفضة للغاية.
2.ميزات تصميم الصمامات المبردة
اختيار المواد من الصمامات المبردة
إن وسط العمل للصمام المبرد لا يحتوي فقط على درجة حرارة منخفضة ، ولكنه يتمتع أيضًا بنفاذية كبيرة ، والتي تحدد العديد من المتطلبات الخاصة لمادة الصمام. تختلف الخصائص الميكانيكية للصلب عند درجات الحرارة المنخفضة عن تلك الموجودة في درجات حرارة الغرفة. بالإضافة إلى القوة ، فإن المؤشر المهم للفولاذ ذو درجة الحرارة المنخفضة هو صلابة تأثير درجات الحرارة المنخفضة. ترتبط صلابة تأثير درجة الحرارة المنخفضة للمادة بدرجة حرارة الانتقال الهشة للمادة. كلما انخفضت درجة حرارة التحول الهشة للمادة ، كلما أصبحت صلابة تأثير درجات الحرارة المنخفضة أفضل للمادة. يتميز المعدن ذو الشبكة المكعبة المتمركزة حول الجسم مثل الفولاذ الكربوني بهشاشة باردة منخفضة الحرارة ، بينما لا تتأثر صلابة الصدمات للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع شعرية مكعبة متمركزة على الوجه بدرجات الحرارة المنخفضة.
عادة ما تكون أجسام الصمامات المبردة وأغطية الصمامات والأجزاء الأخرى المقاومة للضغط مصنوعة من مواد ذات قوة وصلابة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة. في الوقت نفسه ، يجب أيضًا مراعاة عوامل مثل قابلية اللحام ، والقابلية للماكينة ، والاستقرار ، والاقتصاد. تستخدم ثلاث درجات حرارة منخفضة -46 درجة مئوية و -101 درجة مئوية و -196 درجة مئوية بشكل شائع في التصميم. يستخدم الفولاذ الكربوني بدرجة الحرارة المنخفضة بشكل عام لدرجة حرارة -46 درجة مئوية. يستخدم الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ من سلسلة 300 بشكل عام لدرجات حرارة تتراوح بين -101 ℃ و -196 ℃. هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لديه قوة معتدلة ، وصلابة جيدة وأداء معالجة جيد.
التصميم الإنشائي للصمامات المبردة البتروكيماوية
(1)التصميم الهيكلي لأغطية الصمامات
من السمات البارزة للصمامات المبردة أن أغطيةها طويلة العنق بشكل عام. في GB / T24925الشروط الفنية للصمامات المبردة، هناك أيضًا شرط واضح بأن أغطية صمامات البوابة المبردة ، وصمامات الكرة الأرضية ، والصمامات الكروية ، وصمامات الفراشة يجب أن تكون مصممة برقبة طويلة تفيد في الحفاظ على البرودة وفقًا لدرجات الحرارة المختلفة ، مما يضمن أن درجة الحرارة في الجزء السفلي من يظل صندوق التعبئة أعلى من 0 ℃. يهدف تصميم هيكل غطاء المحرك الممتد بشكل أساسي إلى إبقاء مقبض تشغيل الصمام وصندوق التعبئة بعيدًا عن منطقة درجات الحرارة المنخفضة ، والتي لا يمكنها فقط تجنب قضمة الصقيع من المشغل بسبب درجة الحرارة المنخفضة جدًا ، ولكن أيضًا ضمان صندوق التعبئة ويمكن استخدام الغدة في درجات الحرارة العادية. تجنب تقليل أداء الختم للتعبئة وإطالة عمر خدمة التعبئة. تختفي مرونة العبوة تدريجياً مع انخفاض درجة الحرارة في درجات الحرارة المنخفضة ، وانخفاض أداء مقاومة التسرب. يتسبب تسرب الوسيط في تجميد التعبئة وساق الصمام ، مما يؤثر على التشغيل الطبيعي لساق الصمام. وفي الوقت نفسه ، سوف يتم خدش الحشوة لأن ساق الصمام يتحرك لأعلى ولأسفل ، مما يتسبب في حدوث تسربات خطيرة. لذلك ، يجب أن يعتمد الصمام المبرد هيكل صمام طويل العنق للغطاء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الهيكل ذو العنق الطويل يسهل أيضًا لف مواد العزل البارد لمنع فقدان الطاقة الباردة. نظرًا لأن خطوط الأنابيب ذات درجة الحرارة المنخفضة تحتوي عمومًا على طبقة عازلة باردة ذات سماكة كبيرة ، فهي مفيدة للعزل البارد لغطاء المحرك ذي العنق الطويل. تكون غدة التعبئة خارج طبقة العزل الباردة ، والتي تفيد في تثبيت مسامير السدادة أو إضافة مواد التعبئة في أي وقت دون الإضرار بطبقة العزل الباردة كلما دعت الحاجة.
تحدد معايير BS 6364 و MSS SP-134 و SHELL MESC SPE77 / 200 طول غطاء الصمام. من بينها ، تحدد BS 6364 حجم تمديد الصناديق الباردة من 15 إلى 500 ، وتنص على أن يكون طول الامتداد الصغير للصندوق غير البارد 250 مم ؛ يشير MSS SP-134 إلى متطلبات الحجم للصناديق الباردة وصناديق الامتداد غير الباردة من 15 إلى 300. وبالمقارنة ، فإن طول الصندوق غير البارد أطول من المواصفات في BS 6364 ، بينما يكون طول الصندوق البارد أقصر من المواصفات في BS 6364. لا تميز SHELL MESC SPE 77/200 بين الصناديق الباردة والصناديق غير الباردة ، وتحدد الطول من 15 إلى 1200 في نطاقات درجات الحرارة المختلفة.
تمتلك SHELL MESC SPE 77/200 مجموعة واسعة من الأطوال الممتدة من خلال التفكير بشكل شامل ، وهو أكثر ملاءمة وموثوقية. إذا تم استخدام غطاء المحرك في المواقف الرئيسية في درجات حرارة منخفضة ، فيمكن تصميمه وفقًا لمعيار SHELL MESC SPE 77/200 أو الطول الخاص الذي تتطلبه وحدة التصميم. بالإضافة إلى ذلك ، عند تحديد الطول ، من الضروري مراعاة ما إذا كانت سماكة طبقة العزل البارد المصممة أكبر من هذا الطول ، وإذا كان الأمر كذلك ، فيجب إطالتها لتتناسب مع سمك العزل البارد.
1.معايير وتعريفات الصمامات المبردة
المعايير المختلفة لها تعريفات مختلفة للصمامات المبردة.
(1) معيار الصمام البريطاني BS6364صمامات لدرجات الحرارة المنخفضةيشير إلى أن نطاق درجة الحرارة المتوسطة للصمامات المبردة يتراوح من -50 درجة مئوية إلى -196 درجة مئوية.
(2) المعيار الأمريكي MSSSP-134متطلبات الصمامات المبردة وأجسام الصمامات أو ملحقات بونيهيوضح أن درجة الحرارة المنخفضة القياسية تتراوح بين -100 و -195 ".
(3) المعيار الصيني GB / T 24925الشروط الفنية للصمامات المبردةينطبق على نطاق درجة الحرارة المتوسطة من -29 إلى -196 ℃.
(4) معيار صمام شل SHELL MESC SPE 77/200صمامات لدرجات الحرارة المنخفضة ودرجات الحرارة المنخفضة للغايةمناسب لنطاق درجة الحرارة المتوسطة من -30 إلى -196.
(5) توجد عمومًا درجات الحرارة الست التالية في البلدان الأجنبية وفقًا لدرجة حرارة تسييل الغازات المختلفة تحت الضغط العادي:
الدرجة الأولى: من 0 إلى -46 درجة مئوية
الدرجة الثانية: من -47 إلى -60 درجة مئوية
الصف الثالث: من -61 إلى -70 درجة مئوية
الصف الرابع: من -71 إلى -101 درجة مئوية
الصف الخامس: من -102 إلى -196 درجة مئوية
الصف السادس: أقل من -253 ℃
بشكل عام ، تسمى درجات الحرارة بين -46 و -150 درجة حرارة منخفضة ، وتسمى درجة الحرارة الأقل من -150 درجة حرارة شديدة الانخفاض.
يعتمد تعريف الصمامات المبردة في صناعة البتروكيماويات على درجة حرارة التصميم لوسيط النقل. بشكل عام ، تسمى الصمامات المستخدمة لدرجة الحرارة المتوسطة التي تقل عن -40 درجة مئوية الصمامات المبردة ، وتلك التي يتم تطبيقها على درجة حرارة متوسطة أقل من -101 درجة مئوية تسمى صمامات درجة الحرارة المنخفضة للغاية.
2.ميزات تصميم الصمامات المبردة
اختيار المواد من الصمامات المبردة
إن وسط العمل للصمام المبرد لا يحتوي فقط على درجة حرارة منخفضة ، ولكنه يتمتع أيضًا بنفاذية كبيرة ، والتي تحدد العديد من المتطلبات الخاصة لمادة الصمام. تختلف الخصائص الميكانيكية للصلب عند درجات الحرارة المنخفضة عن تلك الموجودة في درجات حرارة الغرفة. بالإضافة إلى القوة ، فإن المؤشر المهم للفولاذ ذو درجة الحرارة المنخفضة هو صلابة تأثير درجات الحرارة المنخفضة. ترتبط صلابة تأثير درجة الحرارة المنخفضة للمادة بدرجة حرارة الانتقال الهشة للمادة. كلما انخفضت درجة حرارة التحول الهشة للمادة ، كلما أصبحت صلابة تأثير درجات الحرارة المنخفضة أفضل للمادة. يتميز المعدن ذو الشبكة المكعبة المتمركزة حول الجسم مثل الفولاذ الكربوني بهشاشة باردة منخفضة الحرارة ، بينما لا تتأثر صلابة الصدمات للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع شعرية مكعبة متمركزة على الوجه بدرجات الحرارة المنخفضة.
عادة ما تكون أجسام الصمامات المبردة وأغطية الصمامات والأجزاء الأخرى المقاومة للضغط مصنوعة من مواد ذات قوة وصلابة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة. في الوقت نفسه ، يجب أيضًا مراعاة عوامل مثل قابلية اللحام ، والقابلية للماكينة ، والاستقرار ، والاقتصاد. تستخدم ثلاث درجات حرارة منخفضة -46 درجة مئوية و -101 درجة مئوية و -196 درجة مئوية بشكل شائع في التصميم. يستخدم الفولاذ الكربوني بدرجة الحرارة المنخفضة بشكل عام لدرجة حرارة -46 درجة مئوية. يستخدم الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ من سلسلة 300 بشكل عام لدرجات حرارة تتراوح بين -101 ℃ و -196 ℃. هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لديه قوة معتدلة ، وصلابة جيدة وأداء معالجة جيد.
التصميم الإنشائي للصمامات المبردة البتروكيماوية
(1)التصميم الهيكلي لأغطية الصمامات
من السمات البارزة للصمامات المبردة أن أغطيةها طويلة العنق بشكل عام. في GB / T24925الشروط الفنية للصمامات المبردة، هناك أيضًا شرط واضح بأن أغطية صمامات البوابة المبردة ، وصمامات الكرة الأرضية ، والصمامات الكروية ، وصمامات الفراشة يجب أن تكون مصممة برقبة طويلة تفيد في الحفاظ على البرودة وفقًا لدرجات الحرارة المختلفة ، مما يضمن أن درجة الحرارة في الجزء السفلي من يظل صندوق التعبئة أعلى من 0 ℃. يهدف تصميم هيكل غطاء المحرك الممتد بشكل أساسي إلى إبقاء مقبض تشغيل الصمام وصندوق التعبئة بعيدًا عن منطقة درجات الحرارة المنخفضة ، والتي لا يمكنها فقط تجنب قضمة الصقيع من المشغل بسبب درجة الحرارة المنخفضة جدًا ، ولكن أيضًا ضمان صندوق التعبئة ويمكن استخدام الغدة في درجات الحرارة العادية. تجنب تقليل أداء الختم للتعبئة وإطالة عمر خدمة التعبئة. تختفي مرونة العبوة تدريجياً مع انخفاض درجة الحرارة في درجات الحرارة المنخفضة ، وانخفاض أداء مقاومة التسرب. يتسبب تسرب الوسيط في تجميد التعبئة وساق الصمام ، مما يؤثر على التشغيل الطبيعي لساق الصمام. وفي الوقت نفسه ، سوف يتم خدش الحشوة لأن ساق الصمام يتحرك لأعلى ولأسفل ، مما يتسبب في حدوث تسربات خطيرة. لذلك ، يجب أن يعتمد الصمام المبرد هيكل صمام طويل العنق للغطاء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الهيكل ذو العنق الطويل يسهل أيضًا لف مواد العزل البارد لمنع فقدان الطاقة الباردة. نظرًا لأن خطوط الأنابيب ذات درجة الحرارة المنخفضة تحتوي عمومًا على طبقة عازلة باردة ذات سماكة كبيرة ، فهي مفيدة للعزل البارد لغطاء المحرك ذي العنق الطويل. تكون غدة التعبئة خارج طبقة العزل الباردة ، والتي تفيد في تثبيت مسامير السدادة أو إضافة مواد التعبئة في أي وقت دون الإضرار بطبقة العزل الباردة كلما دعت الحاجة.
تحدد معايير BS 6364 و MSS SP-134 و SHELL MESC SPE77 / 200 طول غطاء الصمام. من بينها ، تحدد BS 6364 حجم تمديد الصناديق الباردة من 15 إلى 500 ، وتنص على أن يكون طول الامتداد الصغير للصندوق غير البارد 250 مم ؛ يشير MSS SP-134 إلى متطلبات الحجم للصناديق الباردة وصناديق الامتداد غير الباردة من 15 إلى 300. وبالمقارنة ، فإن طول الصندوق غير البارد أطول من المواصفات في BS 6364 ، بينما يكون طول الصندوق البارد أقصر من المواصفات في BS 6364. لا تميز SHELL MESC SPE 77/200 بين الصناديق الباردة والصناديق غير الباردة ، وتحدد الطول من 15 إلى 1200 في نطاقات درجات الحرارة المختلفة.
تمتلك SHELL MESC SPE 77/200 مجموعة واسعة من الأطوال الممتدة من خلال التفكير بشكل شامل ، وهو أكثر ملاءمة وموثوقية. إذا تم استخدام غطاء المحرك في المواقف الرئيسية في درجات حرارة منخفضة ، فيمكن تصميمه وفقًا لمعيار SHELL MESC SPE 77/200 أو الطول الخاص الذي تتطلبه وحدة التصميم. بالإضافة إلى ذلك ، عند تحديد الطول ، من الضروري مراعاة ما إذا كانت سماكة طبقة العزل البارد المصممة أكبر من هذا الطول ، وإذا كان الأمر كذلك ، فيجب إطالتها لتتناسب مع سمك العزل البارد.
التالي: تصميم الصمامات المبردة للبتروكيماويات (الجزء الثاني)
سابق: تحليل الختم بالضغط المنخفض لصمامات فحص التأرجح (الجزء الثاني)
English
Español (España)
العربية