בתחום בקרת הנוזלים התעשייתית,שסתומי פרפרלמלא תפקיד קריטי בוויסות, כיוון ובידוד זרימת נוזלים, גזים ותרחיפים בצנרת. שסתום פרפר אוגן הוא סוג אחד של חיבור, הכולל אוגנים אינטגרליים בשני קצוות גוף השסתום, המאפשרים חיבורים מאובטחים עם ברגים לאוגני הצינור.
מנגנון סיבוב רבע סיבוב שלשסתום פרפר אוגןמבדיל אותו משסתומים ליניאריים כגון שסתומי שער או שסתומי גלובוס, ומציע יתרונות במהירות ויעילות במקום.
מאמר זה יעמיק בפרטי שסתומי פרפר בעלי אוגן, ויכסה את עיצובם, סוגיהם, חומריהם, יישומיהם, יתרונותיהם וחסרונותיהם, התקנהם, תחזוקתם, השוואות עם שסתומים אחרים ומגמות עתידיות.
1. הגדרה ועקרון פעולה
שסתום פרפר אוגן הוא שסתום בעל תנועה סיבובית של 90 מעלות המאופיין על ידי דיסק השולט בזרימת הנוזל דרך סיבוב הגזע. גוף השסתום כולל אוגנים בשני הקצוות לחיבורים ישירים עם ברגים לצינור. שסתומי פרפר אוגן כוללים אוגנים מורמים או שטוחים עם חורי ברגים, המספקים חיבור חזק ויציב יותר המתאים ליישומים בלחץ נמוך, בינוני וגבוה, כמו גם בקטרים קטנים, בינוניים וגדולים.
עקרון הפעולה פשוט ויעיל. שסתום מורכב מגוף שסתום, דיסק שסתום, גזע שסתום, מושב שסתום ומפעיל. כאשר ידית או גלגל שיניים מופעלים, או כאשר גזע השסתום מסובב על ידי מפעיל אוטומטי, דיסק השסתום מסתובב ממצב מקביל לנתיב הזרימה (פתוח לחלוטין) למצב ניצב (סגור לחלוטין). במצב פתוח, דיסק השסתום מיושר עם ציר הצינור, מה שממזער את התנגדות הזרימה ואובדן הלחץ. כאשר הוא סגור, דיסק השסתום אוטם כנגד המושב בתוך גוף השסתום.
מנגנון זה מאפשר פעולה מהירה של השסתום, הדורשת בדרך כלל סיבוב של 90 מעלות בלבד, מה שהופך אותו למהיר יותר משסתומים רב-סיבוביים. שסתומי פרפר אוגנים יכולים להתמודד עם זרימה דו-כיוונית ומצוידים בדרך כלל במושבים גמישים או מתכתיים כדי להבטיח סגירה אטומה. עיצובם הופך אותם למתאימים במיוחד למערכות הדורשות מיתוג תכוף או במקומות בהם המקום מוגבל.
2. רכיבים
הרכיבים העיקריים כוללים:
גוף השסתוםהמארז החיצוני, בדרך כלל בעל מבנה דו-אוגני, מספק חיבורים מבניים ומכיל את הרכיבים הפנימיים. פלדת פחמן משמשת לשימוש כללי, פלדת אל-חלד לעמידות בפני קורוזיה, ניקל-אלומיניום ברונזה לסביבות ימיות, ופלדת סגסוגת לתנאים קיצוניים.
- דיסק שסתום:האלמנט המסתובב, הזמין בעיצובים שטוחים או יעילים, שולט בזרימה. ניתן למרכז או לזוז את הדיסק כדי לשפר את הביצועים. ניתן להשתמש בו מפלדת אל-חלד, ברונזה מאלומיניום או ציפוי ניילון לשיפור עמידות הבלאי.
- גבעולהציר המחבר את דיסק השסתום למפעיל מעביר כוח סיבובי. נירוסטה או סגסוגות בעלות חוזק גבוה עומדות במומנט.
גבעולים בעלי ציר עובר או שני חלקים משמשים בדרך כלל, המצוידים באטמים למניעת דליפה.
- מושבמשטח האיטום עשוי מחומר אלסטומרי כגון EPDM או PTFE. EPDM (-20°פרנהייט עד 250°F), בונה-N (0°פרנהייט עד 200°ו), ויטון (-10°פרנהייט עד 400°F), או PTFE (-100°פרנהייט עד 450°F) משמש לאטמים רכים; חומרים מתכתיים כגון נירוסטה או אינקונל משמשים לאטמים קשים בטמפרטורה גבוהה.
- מפעילהפעלה ידנית (ידית, הילוך) או הפעלה מונעת (פנאומטית, חשמלית).
- אריזה ואטמיםודאו אטימות מפני דליפות בין הרכיבים ובחיבורי האוגן.
רכיבים אלה פועלים יחד כדי לספק בקרת זרימה אמינה.
3. סוגי שסתומי פרפר אוגנים
ניתן לסווג שסתומי פרפר אוגנים כדלקמן על סמך יישור הדיסק, שיטת ההפעלה וסוג הגוף.
3.1 יישור
- קונצנטרי (אפס היסט): גזע השסתום משתרע דרך מרכז הדיסק וכולל מושב גמיש. שסתום זה מתאים ליישומים בלחץ נמוך עם טמפרטורות של עד 250 מעלות צלזיוס.°F.
- היסט כפול: גזע השסתום מוזז מאחורי הדיסק ומחוץ למרכז, מה שמפחית את שחיקת המושב. שסתום זה מתאים ליישומים בלחץ בינוני וטמפרטורות של עד 400 מעלות צלזיוס.°F.
- קיזוז משולש: זווית המושב המחודדת המוגדלת יוצרת אטימה מתכת-למתכת. שסתום זה מתאים ללחץ גבוה (עד דרגה 600) ולטמפרטורה גבוהה (עד 1200 מעלות צלזיוס).°ו) יישומים ועומד בדרישות אפס דליפה.
3.2 שיטת הפעלה
סוגי ההפעלה כוללים ידני, פנאומטי, חשמלי והידראולי כדי להתאים לדרישות הפעלה מגוונות.
4. יישומים בתעשייה
שסתומי פרפר אוגנים נמצאים בשימוש נרחב במגזרים הבאים:
- טיפול במים ושפכים: משמש לוויסות זרימה במתקני טיהור ומערכות הסחה. - עיבוד כימי: טיפול בחומצות, בסיסים וממסים דורש חומרים עמידים בפני קורוזיה.
- נפט וגז: צנרת לנפט גולמי, גז טבעי ותהליכי זיקוק.
- מערכות HVAC: שולטות בזרימת אוויר ומים ברשתות חימום וקירור.
- ייצור חשמל: ניהול קיטור, מי קירור ודלק.
- מזון ומשקאות: עיצוב היגייני לטיפול בנוזלים אספטיים.
- פרמצבטיקה: בקרה מדויקת בסביבות סטריליות.
- ימי, עיסת נייר ונייר: משמש לעיבוד מי ים, עיסת נייר וכימיקלים.
5. יתרונות וחסרונות של שסתומי פרפר אוגן
5.1 יתרונות:
- קומפקטי וקל משקל, מה שמפחית את עלויות ההתקנה ודרישות המקום.
- פעולה מהירה של רבע סיבוב ותגובה מהירה.
- עלות נמוכה יותר עבור קטרים גדולים יותר.
- אובדן לחץ נמוך כאשר פתוח, חסכוני באנרגיה ויעיל.
- מתאים להחלפת נוזלים עם ביצועי איטום מצוינים.
- קל לתחזוקה ותואם למערכות אוטומציה.
5.2 חסרונות:
- דיסק השסתום חוסם את נתיב הזרימה כאשר הוא פתוח, וכתוצאה מכך נוצר אובדן לחץ מסוים. - קיבולת ויסות מוגבלת ביישומים בלחץ גבוה, דבר שעלול לגרום לקביטציה.
- מושבי שסתומים רכים נשחקים מהר יותר במדיה שוחקת.
- סגירה מהירה מדי עלולה לגרום לפטיש מים.
- חלק מהעיצובים דורשים מומנט התחלתי גבוה יותר, מה שמחייב מפעילים חזקים יותר.
6. כיצד להתקין שסתום פרפר
במהלך ההתקנה, יש ליישר את אוגן השסתום עם אוגן הצינור, תוך כדי ודאו שחורי הברגים תואמים.
הכנס אטם לאיטום.
אבטחו בעזרת ברגים ואומים, והדקו באופן שווה כדי למנוע עיוות.
שסתומים בעלי אוגן כפול דורשים יישור של שני הצדדים בו זמנית; שסתומים מסוג זיזים ניתנים להברגה בצד אחד בכל פעם.
בדוק את חופש התנועה של הדיסק על ידי הפעלה מחדש של השסתום לפני הפעלת לחץ.
כאשר הוא מותקן אנכית, יש למקם את גזע השסתום בצורה אופקית כדי למנוע הצטברות משקעים.
יש להקפיד תמיד על הנחיות היצרן ותקני הבדיקה כגון API 598.
7. תקנים ותקנות
שסתומי פרפר אוגניםחייבים לעמוד בתקני בטיחות ויכולת פעולה הדדית:
- עיצוב: API 609, EN 593, ASME B16.34. - בדיקה: API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- אוגנים: ASME B16.5, DIN, JIS.
- הסמכות: CE, SIL3, API 607(בטיחות אש).
8. השוואה עם שסתומים אחרים
בהשוואה לשסתומי שער, שסתומי פרפר בעלי אוגן פועלים מהר יותר ומציעים יכולות ויכולות חנק, אך עמידים מעט פחות לזרימה.
בהשוואה לשסתומי כדור, הם חסכוניים יותר עבור קטרים גדולים יותר, אך חווים אובדן לחץ גבוה יותר במהלך הפתיחה.
שסתומי גלובוס מציעים ויסות מדויק יותר, אך הם גדולים ויקרים יותר.
בסך הכל, שסתומי פרפר מצטיינים ביישומים מוגבלים במקום ורגישים לעלות.