Przedmowa:Zawory kulowe pojawiły się na rynku w latach 50. XX wieku. Dzięki szybkiemu rozwojowi nauki i techniki, ciągłemu udoskonalaniu technologii produkcji i konstrukcji produktów, w ciągu zaledwie 50 lat stały się one jednym z głównych typów zaworów. W rozwiniętych krajach zachodnich ich zastosowanie rośnie z roku na rok.
Zawór kulowy służy głównie do odcinania, rozdzielania i zmiany kierunku przepływu medium w rurociągu. Wystarczy obrócić go o 90 stopni, aby szczelnie zamknąć zawór niewielkim momentem obrotowym. Zawór kulowy najlepiej sprawdza się jako zawór przełączający i odcinający.
Ponieważ uszczelnienie gniazda zaworu kulowego zazwyczaj wykonane jest z gumy, nylonu i politetrafluoroetylenu, jego temperatura robocza jest ograniczona przez materiał uszczelnienia. Funkcja odcięcia zaworu kulowego jest realizowana poprzez dociskanie metalowej kuli do plastikowego gniazda zaworu pod wpływem medium (zawór kulowy pływający). Pod wpływem określonego nacisku styku pierścień uszczelniający gniazda zaworu ulega miejscowym odkształceniom sprężysto-plastycznym. Odkształcenie to kompensuje dokładność wykonania i chropowatość powierzchni kuli, zapewniając jednocześnie szczelność zaworu kulowego.
Ponieważ pierścień uszczelniający gniazda zaworu kulowego jest zazwyczaj wykonany z tworzywa sztucznego, przy wyborze konstrukcji i parametrów technicznych zaworu kulowego należy wziąć pod uwagę jego ognioodporność i odporność ogniową, szczególnie w przemyśle naftowym, chemicznym, metalurgicznym i innych gałęziach przemysłu, w których występują media łatwopalne i wybuchowe. W przypadku stosowania zaworów kulowych w instalacjach i rurociągach, należy zwrócić szczególną uwagę na ognioodporność i ochronę przeciwpożarową.
Cechy zaworu kulowego
1. Ma najniższy opór przepływu (właściwie zerowy). 2. Nie zacina się podczas pracy bez środka smarującego, dzięki czemu można go niezawodnie stosować w mediach korozyjnych i cieczach o niskiej temperaturze wrzenia. 3. Może osiągnąć 100% uszczelnienia w szerokim zakresie ciśnień i temperatur. 4. Może realizować ultraszybkie otwieranie i zamykanie, a czas otwierania i zamykania niektórych struktur wynosi zaledwie 0,05~0,1 s, co zapewnia możliwość jego zastosowania w systemie automatyki stanowiska testowego. Gdy zawór jest otwierany i zamykany szybko, nie występuje wstrząs podczas pracy. 5. Sferyczne zamknięcie może być automatycznie pozycjonowane w odpowiedniej pozycji. 6. Medium robocze jest niezawodnie uszczelnione z obu stron. 7. Gdy zawór jest całkowicie otwarty i całkowicie zamknięty, powierzchnie uszczelniające kuli i gniazda zaworu są odizolowane od medium, dzięki czemu medium przepływające przez zawór z dużą prędkością nie powoduje erozji powierzchni uszczelniającej. 8. Dzięki zwartej konstrukcji i niewielkiej wadze można go uznać za najbardziej rozsądną konstrukcję zaworu odpowiednią do systemów mediów niskotemperaturowych. 9. Korpus zaworu jest symetryczny, szczególnie gdy jest spawany, co zapewnia dobrą odporność na naprężenia występujące w rurociągu. 10. Element zamykający wytrzymuje dużą różnicę ciśnień podczas zamykania. 11. Zawór kulowy z całkowicie spawanym korpusem można zakopać bezpośrednio w ziemi, dzięki czemu jego wnętrze nie ulega erozji, a jego maksymalna żywotność sięga 30 lat. Jest to idealny zawór do rurociągów naftowych i gazowych.
Zastosowanie zaworu kulowego
Liczne, unikalne cechy zaworów kulowych sprawiają, że ich zastosowanie jest stosunkowo szerokie. Zazwyczaj charakteryzują się one regulacją dwupołożeniową, wysoką szczelnością, odpornością na błoto, zużycie, kurczenie się kanałów, szybkim otwieraniem i zamykaniem (1/4 obrotu), odcięciem wysokiego ciśnienia (zawory kulowe są zalecane do systemów rurociągowych o dużej różnicy ciśnień), niskim poziomem hałasu, odpornością na kawitację i zgazowanie, niewielkim wyciekiem do atmosfery, niskim momentem obrotowym i niskim oporem przepływu.
Zawór kulowy nadaje się również do systemów rurociągów o lekkiej konstrukcji, z odcięciem niskiego ciśnienia (niewielka różnica ciśnień) i medium agresywnym. Zawory kulowe mogą być również stosowane w instalacjach kriogenicznych i systemach rurociągów. W systemach rurociągów tlenowych w przemyśle metalurgicznym wymagane są zawory kulowe poddane rygorystycznemu odtłuszczaniu. W przypadku konieczności ułożenia głównego rurociągu naftowego i gazowego pod ziemią, należy zastosować spawany zawór kulowy o pełnym przelocie. W przypadku konieczności regulacji, należy wybrać zawór kulowy o specjalnej konstrukcji z otworem w kształcie litery V. W przemyśle naftowym, petrochemicznym, chemicznym, energetycznym i budownictwie miejskim, zawory kulowe z uszczelnieniem metal-metal można stosować do systemów rurociągów o temperaturze roboczej powyżej 200 stopni.
Zasada zastosowania zaworu kulowego
Główne linie przesyłowe ropy naftowej i gazu ziemnego, rurociągi wymagające czyszczenia oraz rurociągi zakopane pod ziemią – wybierz zawór kulowy o konstrukcji przelotowej i całkowicie spawanej; rurociągi zakopane w ziemi – wybierz zawór kulowy o konstrukcji przelotowej, spawanej lub kołnierzowej; rurociągi odgałęzione – wybierz połączenie kołnierzowe, spawane, zawór kulowy o pełnej lub zmniejszonej średnicy. Rurociągi i urządzenia magazynujące ropę naftową wykorzystują zawory kulowe z kołnierzami. W rurociągach gazu miejskiego i gazu ziemnego wybiera się zawór kulowy pływający z przyłączem kołnierzowym i gwintem wewnętrznym. W systemie rurociągów tlenowych w instalacjach metalurgicznych zaleca się stosowanie stałego zaworu kulowego, poddanego dokładnemu odtłuszczaniu i kołnierzowego. W systemach rurociągów i urządzeniach z medium niskotemperaturowym należy wybrać zawór kulowy niskotemperaturowy z pokrywą zaworu. W systemie rurociągów instalacji krakingu katalitycznego w instalacji rafinacji ropy naftowej można wybrać zawór kulowy z prętem podnoszącym. W urządzeniach i systemach rurociągowych z mediami agresywnymi, takimi jak kwasy i zasady w instalacjach chemicznych, należy stosować wyłącznie zawory kulowe ze stali nierdzewnej, wykonane z austenitycznej stali nierdzewnej i PTFE jako pierścienia uszczelniającego gniazdo zaworu. Zawory kulowe z uszczelnieniem metal-metal mogą być stosowane w systemach rurociągowych lub urządzeniach z mediami o wysokiej temperaturze w instalacjach metalurgicznych, energetycznych, petrochemicznych i miejskich systemach ciepłowniczych. W przypadku konieczności regulacji przepływu można zastosować zawór kulowy z przekładnią ślimakową, pneumatyczny lub elektryczny, regulacyjny z otworem w kształcie litery V.
Streszczenie:Zastosowanie zaworów kulowych jest bardzo szerokie, różnorodność i zakres zastosowań stale rosną, a zawory rozwijają się w kierunku wysokich ciśnień, wysokich temperatur, dużych średnic, wysokiej szczelności, długiej żywotności, doskonałych parametrów regulacji i wielofunkcyjności jednego zaworu. Ich niezawodność i inne wskaźniki wydajności osiągnęły wysoki poziom i częściowo zastąpiły zasuwy, zawory grzybkowe i zawory regulacyjne. Dzięki postępowi technicznemu zaworów kulowych, będą one szerzej stosowane w najbliższej przyszłości, szczególnie w rurociągach naftowych i gazowych, krakerach w rafinacji ropy naftowej oraz w przemyśle jądrowym. Ponadto zawory kulowe staną się jednym z dominujących typów zaworów w obszarach dużego i średniego kalibru, średnich i niskich ciśnień w innych gałęziach przemysłu.
Czas publikacji: 01-04-2022