Комплексное практическое руководство
Обращение со шламами или абразивными средами является частой инженерной задачей в таких отраслях, как горнодобывающая промышленность, переработка полезных ископаемых, очистка сточных вод, химическое производство и производство электроэнергии. Суспензии — смеси твердых веществ, взвешенных в жидкости, — создают значительные механические и химические нагрузки на оборудование для регулирования потока. В результате выбор правильного клапана имеет решающее значение для минимизации износа, предотвращения незапланированных остановов и обеспечения эксплуатационной безопасности.
Среди множества доступных типов клапанов дисковый затвор широко известен благодаря своей компактной конструкции, экономичности и простоте эксплуатации. Но дисковые затворы действительно подходит для работы со суспензиями или абразивными средами? Ответ нюансирован. При определенных условиях дисковые затворы могут работать эффективно, но пригодность во многом зависит от конструкции применения, материалов клапана, рабочих параметров и практики технического обслуживания.
Понимание проблемы навоза
По составу суспензии сильно различаются. Некоторые из них тонкие и содержат мелкие частицы в низких концентрациях, тогда как другие толстые, высокоабразивные и способны разрушать металлические поверхности за короткие промежутки времени. Проблемы, которые создают навозные жижи, включают в себя:
- Абразивный износ : Твердые частицы царапают, разъедают или разрушают поверхности клапанов, особенно седла и диски.
- Эрозия-коррозия : Сочетание механического износа и химического воздействия приводит к ускоренной потере материала.
- Блокировка или накопление : Жидкости высокой вязкости могут прилипать к компонентам клапана, нарушая герметичность и работу.
- Удары давления : Движение жижи может быть турбулентным, создавая колебания давления, вызывающие нагрузку на компоненты клапана.
- Сложность герметизации : Твердые частицы, попавшие между уплотняющими поверхностями, могут помешать отключению или вызвать повреждение седла.
Любая задвижка, предназначенная для работы с шламами, должна решать эти проблемы, и это служит отправной точкой для оценки дроссельных заслонок.
Как работают дисковые затворы и что это значит для суспензий
Дроссельный затвор использует вращающийся диск для открытия или закрытия потока в трубопроводе. Когда диск поворачивается параллельно потоку, клапан открыт; при вращении перпендикулярно поток останавливается. К основным внутренним компонентам относятся:
- Диск
- Седло (эластомерное или металлическое)
- Шток/вал
- Тело
При работе с навозной жижей диск и седло являются компонентами, наиболее подверженными износу.
Основные преимущества дроссельных заслонок:
- Компактный размер и малый вес по сравнению с задвижками или шаровыми кранами.
- Низкая стоимость, особенно при больших диаметрах.
- Низкий рабочий крутящий момент
- Быстрое срабатывание на четверть оборота
- Хорошо подходит для регулирования в некоторых проектах.
Ключевые ограничения в абразивных средах:
- Диск остается на пути потока даже в полностью открытом состоянии, подвергая его постоянному износу.
- Эластомерные седла могут быстро разрушаться при абразивной работе.
- Частицы могут оседать по краям диска, нарушая герметичность.
- В некоторых конструкциях вокруг диска возникает сильная турбулентность, увеличивающая эрозию.
Эти характеристики помогают объяснить, почему дисковые затворы могут подходить для некоторых применений, связанных с шламом, но не подходят для других.
Когда дисковые затворы Есть Подходит для суспензий или абразивных сред
Несмотря на проблемы, дисковые затворы могут хорошо работать в определенных условиях. Их пригодность обычно улучшается, если суспензия мягкая, клапан тщательно выбран и условия эксплуатации контролируются.
1. Абразивность от низкой до умеренной.
Если суспензия содержит в основном мелкие частицы (например, менее ~100 микрон) и эти частицы не обладают высокой абразивностью, правильно спроектированный дроссельный клапан может успешно работать. Примеры включают в себя:
- Очищенные сточные воды с взвешенными веществами
- Химические суспензии с неабразивными наполнителями
- Известковый раствор при очистке воды (с соответствующими материалами)
В этих случаях скорость износа является управляемой, а эластомерные диски и седла со специальным покрытием могут обеспечить длительный срок службы.
2. Области применения, требующие больших клапанов при меньших затратах.
Поворотные затворы экономичны при больших размерах (например, DN 300 и выше). При перекачке суспензии с низкой абразивностью в больших трубах они остаются популярным выбором из-за их компактности и низкой стоимости установки по сравнению с шаровыми или ножевыми задвижками.
3. Некритические требования к отключению
Если клапан не должен обеспечивать герметичное уплотнение , некоторый износ можно допустить. Например:
- Запорные клапаны в пульпопроводах низкого давления
- Отклонение потока там, где допустима незначительная утечка
- Приложения с резервированием, встроенным в систему
В этих случаях, даже если седло подвергнется некоторой эрозии, клапан все равно может функционировать адекватно.
4. Использование высокопроизводительных или специально предназначенных для шламов поворотных дисковых затворов.
Некоторые дроссельные заслонки разработаны специально для более жестких сред. Улучшения могут включать в себя:
- Диски с твердым покрытием (например, карбид вольфрама, карбид хрома)
- Высокопроизводительные дроссельные заслонки с металлическим седлом
- Конструкции с проушинами или двойным смещением которые уменьшают контакт седла и износ
- Сменные сиденья предназначен для абразивных применений
- Промывочные порты для удаления твердых частиц во время работы
Эти конструктивные особенности могут значительно повысить долговечность при работе со шламами, что делает дисковые затворы жизнеспособным вариантом в умеренно абразивных средах.
5. Условия низкой скорости или контролируемой скорости.
Эрозия резко возрастает с увеличением скорости. Если процесс позволяет:
- более низкая скорость потока,
- плавные переходы потока и
- минимальная турбулентность,
дроссельный клапан может изнашиваться значительно меньше.
Когда дисковые затворы Are Не Рекомендуется для суспензий и абразивных сред.
Хотя дисковые затворы могут работать в некоторых ситуациях со шламом, во многих случаях они не идеальны и даже могут преждевременно выйти из строя.
1. Высокоабразивные суспензии
Области применения с крупными, острыми или плотными частицами являются одними из самых сложных:
- Песчаная суспензия
- Хвосты горнодобывающей промышленности
- Летучая зола
- Цемент или раствор
- Богатые минералами суспензии
Постоянное воздействие абразивных частиц на диск и седло часто приводит к быстрой эрозии, утечкам и короткому сроку службы клапана. В таких условиях более надежные типы клапанов (например, ножевые задвижки или пережимные клапаны), как правило, работают лучше.
2. Системы с высокой скоростью или высокой турбулентностью.
Высокая скорость потока с большей силой прижимает частицы к поверхностям клапана, ускоряя эрозию. Турбулентность усугубляет проблему, особенно вокруг передней кромки диска. Если скорости превышают рекомендуемые пределы для работы со шламом, дисковые затворы обычно не являются лучшим выбором.
3. Приложения, требующие плотного отключения в течение длительных интервалов обслуживания.
Если система требует нулевая утечка или долговременная надежность уплотнения Дроссельные затворы при работе с абразивными материалами могут быть проблематичными:
- Износ эластомерных седел может помешать полному отключению
- Потертые или поврежденные диски мешают уплотнению.
- Внедренные частицы могут поставить под угрозу целостность седла.
В таких случаях шаровые краны с металлическим седлом или шиберно-ножевые задвижки часто обеспечивают более высокую надежность.
4. Абразивное применение под высоким давлением
Даже высокопроизводительные дроссельные заслонки сталкиваются с проблемами при работе с абразивом под высоким давлением. Сочетание механического напряжения и абразивного воздействия может привести к серьезным повреждениям. Альтернативные типы клапанов обычно превосходят дисковые затворы при работе со шламами под высоким давлением.
Рекомендации по проектированию и материалам для применения навозных шламов
Выбор подходящей дроссельной заслонки для абразивных сред требует особого внимания к материалам и конструкции.
Материалы дисков
- Нержавеющая сталь – Хорошая коррозионная стойкость, умеренная стойкость к эрозии.
- Ковкий чугун – Экономичный, но менее износостойкий
- Поверхности с твердым покрытием – Карбид вольфрама или карбид хрома значительно повышают долговечность
- Хастеллой или аналогичные сплавы. – Используется для агрессивных суспензионных сред.
Для абразивных работ обычно рекомендуется использовать диск с твердым покрытием.
Материалы сиденья
- EPDM и нитриловые эластомеры – Подходит для сред с низким уровнем абразивности
- Седла из ПТФЭ – Повышенная химическая стойкость, умеренная устойчивость к истиранию
- Металлические сиденья – Лучше всего подходит для работы при высоких температурах или при абразивной работе, но не герметичен.
Седло обычно является наиболее быстро изнашиваемым компонентом, поэтому выбор материала имеет решающее значение.
Конструкция клапана
- Двойные эксцентриковые (высокопроизводительные) дисковые затворы уменьшить трение и износ седла.
- Клапаны с тройным смещением обеспечивают уплотнение металл-металл, но обычно используются, когда требуется герметичное закрытие в тяжелых условиях эксплуатации.
- Полнокорпусные или полнопроушные конструкции. обеспечивают лучшую структурную прочность для сложных процессов обработки суспензии.
Покрытия и подкладки
Некоторые услуги по переработке навозной жижи имеют следующие преимущества:
- Диски с керамическим покрытием
- Корпуса с резиновым покрытием
- Закаленные седла
