Figura 1 Figura 2
Figura 3
Figura 4
Scăderea semnificativă de presiune a serviciilor lichide din supapa globului sub presiunea vaporilor face ca presa de vapori să iasă din lichid. Bulele vor recupera presiunea și se vor prăbuși, creând valuri de presiune. În consecință, undele de presiune pot deteriora scaunul, dopul și corpul supapelor cu glob. Cavitația poate crea gropi neregulate și eroziune în garnitură (scaun și dop), corp și conductele din aval. Figura 2 prezintă deteriorarea prin cavitație sub formă de mici gropi foarte asemănătoare cu deteriorarea coroziunii în dopurile supapelor glob.
Cavitația are și alte efecte negative pe lângă coroziune și eroziune:
- Zgomot puternic
- Vibrație puternică
- Sufocarea fluxului din cauza formării vaporilor
- Modificarea proprietăților fluidului
- Uzina închisă
MĂSURAREA SEVERITĂȚII CAVITAȚIEI
Severitatea cavitației este măsurată prin indicele de cavitate, care se calculează prin această formulă:
Severitatea și extinderea cavitației pentru supape pe baza valorilor indicelui de cavitate este prezentată în Tabelul 1.
Figura 3 prezintă rezultatul testului de debit și al dezvoltării coeficientului de cavitație pentru supapele cu un sfert de tură, inclusiv supapele cu bilă, fluture și robinet.
Riscul de cavitație nu depinde doar de indicele de cavitație, ci este și afectat de procentul de deschidere al supapei. De fapt, mai puțină deschidere a supapei crește șansa de cavitație. Există și alți parametri care afectează cavitația:
- Dimensiunea supapelor: Dimensiunile mai mari ale supapelor cresc riscul de cavitație.
- Clasa de presiune: Supapele din clasa de presiune superioară au posibilitatea unei căderi de presiune mai mari și risc de cavitație.
- Material: Materialele mai dure, cum ar fi 22Cr duplex, au un risc mai mic de cavitație în comparație cu materialele mai moi, cum ar fi oțelurile inoxidabile austenitice. În plus, materialele dure precum Stellite 6 (UNS R30006) sau Stellite 21 ca formă de solid sau suprapus și oțelurile inoxidabile martensitice 13Cr precum UNS S41000 sau 415000 au o rezistență mai mare împotriva cavitației.
- Scurgeri: Scurgerile de la scaunul supapei atunci când supapa este închisă crește riscul de cavitație.
- Regimul de curgere: Turbulent și viteza mare de curgere crește riscul de cavitație.
- Design trim: De exemplu, designul trim în mai multe etape creează o cădere de presiune în două sau mai multe etape pentru a evita căderea mare a presiunii într-o singură etapă. Celălalt avantaj al designului ornamentelor în mai multe etape este acela de a avea o scădere mare a presiunii departe de zonele de etanșare a scaunului și a dopurilor.
SOLUȚII PROPUSE
Există diferite abordări pentru a evita cavitația. Acestea includ schimbarea supapei și reducerea selecției supapelor cu glob. Alte soluții se adresează selecției supapei cu glob drept mai robuste.
Standard nou
Prima ediție standard a American Petroleum Institute (API) 623, lansată în 2013, include cerințe pentru supapele cu glob pentru a evita scurgerile, vibrațiile și cavitația. Standardul API 623 specifică fațarea dură atât pe scaun și dop, cât și pe discul ghidat, în special pentru clasele de înaltă presiune. Diametrul tijei specificat în API 623 urmează principiile standardului API 600 pentru robinete de oțel turnat, cu valori diferite. Valorile diametrului tijei din API 623 sunt mai mari decât alte standarde pentru supape cu glob, inclusiv BS 1873, pentru a evita rupturi precum separarea tijei și a dopului. Acest standard acoperă supapele de la 2- la 24-inchi în diametru și clasele de presiune de la 150 la 2500. Stellitul este un aliaj de cobalt-crom care este utilizat pe scară largă pentru acoperirea dură a componentelor interne ale supapelor cu glob, inclusiv scaunul. și dop, pentru a preveni eroziunea și cavitația.
Selectare alternativă a supapei
Figura 5
Supapele cu glob de tip Y (cunoscute și ca supape oblice) și supapele axiale (Figura 4 și 5) sunt tipuri de supape alternative care pot fi utilizate pentru a evita eroziunea și cavitația. Calea de curgere în interiorul supapei cu glob tip Y este mai dreaptă decât globul cu model drept.
Supapele axiale ca noua generație de supape cu glob DAGO au multe avantaje, cum ar fi căderea scăzută a presiunii, viteza de închidere și deschidere rapidă, caracteristica de curgere lină, cuplu de funcționare scăzut și durată lungă de viață. Cu toate acestea, supapele axiale și de tip Y sunt mai scumpe decât supapele cu glob drepte în ceea ce privește costul cheltuielilor (CAPEX). În plus, supapele fluture pot fi alegerea preferată pentru limitarea în servicii de utilități, cum ar fi apa, în locul supapelor cu glob. Un motiv pentru a selecta supapele fluture în locul supapelor cu glob pentru reglarea în serviciile de apă de mare este că supapele fluture sunt mai puțin costisitoare, deși cavitația se poate întâmpla în interiorul supapelor fluture așa cum se întâmplă în supapele cu glob.
CONCLUZIE
Cavitația este problema operațională majoră în supapele convenționale cu glob de tip T. Pentru proiectarea supapelor cu glob de tip T (DAGO) sunt recomandate selectarea materialelor dure, cum ar fi Stellite, utilizarea garniturii anti-cavitație precum tipul cu mai multe trepte și aplicarea standardului API 623. Cu toate acestea, selectarea supapelor precum globul de tip Y (DAGO) sau supapele axiale poate fi, de asemenea, o soluție bună pentru reducerea sau evitarea riscului de cavitație.