Vanaların Kullanıldığı Yerler: Her Yerde!

08 Kasım 2017 Yazan: Greg Johnson

Vanalar bugün hemen hemen her yerde bulunabilir: evlerimizde, cadde altlarında, ticari binalarda ve elektrik ve su tesisleri, kağıt fabrikaları, rafineriler, kimya tesisleri ve diğer endüstriyel ve altyapı tesislerindeki binlerce yerde.
Valf endüstrisi, su dağıtımından nükleer enerjiye, yukarı ve aşağı yönlü petrol ve gaza kadar değişen segmentlerle gerçekten geniş omuzludur. Bu son kullanıcı endüstrilerinin her biri bazı temel valf türlerini kullanır; ancak inşaat ve malzeme detayları çoğu zaman çok farklıdır. İşte bir örnekleme:

SU İŞLERİ
Su dağıtımı dünyasında basınçlar neredeyse her zaman nispeten düşüktür ve sıcaklıklar ortam sıcaklığındadır. Bu iki uygulama gerçeği, yüksek sıcaklık buhar vanaları gibi daha zorlu ekipmanlarda bulunamayacak bir dizi vana tasarım elemanına olanak sağlar. Su hizmetinin ortam sıcaklığı, başka yerlerde uygun olmayan elastomerlerin ve kauçuk contaların kullanılmasına olanak tanır. Bu yumuşak malzemeler, su vanalarının damlamaları sıkı bir şekilde kapatacak şekilde donatılmasına olanak tanır.

Su servis vanalarında göz önünde bulundurulması gereken bir diğer husus ise yapı malzemelerinin seçimidir. Dökme ve küresel grafitli demirler su sistemlerinde, özellikle de büyük dış çaplı hatlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bronz vana malzemeleri ile çok küçük hatlar oldukça iyi bir şekilde ele alınabilir.

Çoğu su sistemi vanasının gördüğü basınçlar genellikle 200 psi'nin oldukça altındadır. Bu, daha kalın duvarlı, yüksek basınçlı tasarımlara gerek olmadığı anlamına gelir. Bununla birlikte, su vanalarının yaklaşık 300 psi'ye kadar daha yüksek basınçları kaldıracak şekilde yapıldığı durumlar vardır. Bu uygulamalar genellikle basınç kaynağına yakın uzun su kemerlerinde yapılır. Bazen yüksek bir barajın en yüksek basınç noktalarında daha yüksek basınçlı su vanaları da bulunur.

Amerikan Su İşleri Birliği (AWWA), su işleri uygulamalarında kullanılan birçok farklı tipte vana ve aktüatörü kapsayan spesifikasyonlar yayınlamıştır.

ATIKSU
Bir tesise veya yapıya giren temiz içme suyunun diğer tarafı atık su veya kanalizasyon çıkışıdır. Bu hatlar tüm atık sıvı ve katı maddeleri toplayarak kanalizasyon arıtma tesisine yönlendirir. Bu arıtma tesislerinde "kirli işleri" gerçekleştirmek için çok sayıda düşük basınçlı boru ve vana bulunur. Çoğu durumda atık su vanalarına yönelik gereksinimler, temiz su hizmetine ilişkin gereksinimlerden çok daha esnektir. Demir kapı ve çek valfler bu tür hizmetlerde en popüler seçeneklerdir. Bu hizmetteki standart valfler AWWA spesifikasyonlarına uygun olarak üretilmiştir.

ENERJİ SANAYİ
Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen elektrik enerjisinin çoğu, fosil yakıt ve yüksek hızlı türbinlerin kullanıldığı buhar tesislerinde üretilmektedir. Modern bir enerji santralinin kapağının soyulması, yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıktaki boru sistemlerinin görüntüsünü ortaya çıkaracaktır. Bu ana hatlar buhar gücü üretim sürecinde en kritik hatlardır.

Sürgülü vanalar enerji santrali açma/kapama uygulamaları için ana tercih olmaya devam etse de özel amaçlı Y-tipi küresel vanalar da mevcuttur. Yüksek performanslı, kritik hizmet gerektiren küresel vanalar, bazı enerji santrali tasarımcıları arasında popülerlik kazanıyor ve bir zamanlar doğrusal vanaların hakim olduğu bu dünyada ilerleme kaydediyor.

Metalurji, güç uygulamalarındaki, özellikle de süperkritik veya ultra-süperkritik basınç ve sıcaklık çalışma aralıklarında çalışan vanalar için kritik öneme sahiptir. F91, F92, C12A ile çeşitli Inconel ve paslanmaz çelik alaşımları günümüz enerji santrallerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Basınç sınıfları 1500, 2500 ve bazı durumlarda 4500'ü içerir. En yüksek enerji santrallerinin (yalnızca ihtiyaç duyulduğunda çalışanlar) modülasyonlu doğası, aynı zamanda vanalar ve borular üzerinde büyük bir yük oluşturur; döngü, sıcaklık ve aşırı basınç kombinasyonunun üstesinden gelmek için sağlam tasarımlar gerektirir. basınç.
Enerji santralleri, ana buhar vanalarına ek olarak çok sayıda sürgülü, küre, çek valf, kelebek ve küresel vananın bulunduğu yardımcı boru hatlarıyla da yüklenir.

Nükleer santraller aynı buhar/yüksek hızlı türbin prensibiyle çalışır. Temel fark, bir nükleer santralde buharın, fisyon sürecinden kaynaklanan ısıyla yaratılmasıdır. Nükleer enerji santrali vanaları, soyağacı ve mutlak güvenilirlik gerekliliği dışında fosil yakıtlı kuzenlerine benzer. Nükleer vanalar, yüzlerce sayfayı dolduran yeterlilik ve denetim belgeleriyle son derece yüksek standartlarda üretilmektedir.

PETROL VE GAZ ÜRETİMİ
Petrol ve gaz kuyuları ve üretim tesisleri, birçok ağır hizmet tipi vana da dahil olmak üzere vanaların yoğun kullanıcılarıdır. Her ne kadar yüzlerce metre havaya fışkıran petrol fışkırmaları artık muhtemel olmasa da, görüntü yer altı petrol ve gazının potansiyel basıncını göstermektedir. Bu nedenle kuyu başları veya Noel ağaçları, kuyunun uzun boru dizisinin tepesine yerleştirilir. Bu düzenekler, valf ve özel bağlantı parçaları kombinasyonuyla 10.000 psi'ye kadar olan basınçlara dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Bu günlerde karada açılan kuyularda nadiren bulunsa da, aşırı yüksek basınçlara genellikle derin açık deniz kuyularında rastlanıyor.

Kuyu başı ekipman tasarımı, 6A, Kuyu Başı ve Noel Ağacı Ekipmanı Şartnamesi gibi API spesifikasyonları kapsamındadır. 6A kapsamındaki vanalar son derece yüksek basınçlar ancak makul sıcaklıklar için tasarlanmıştır. Çoğu Noel ağacında sürgülü vanalar ve kısma adı verilen özel küresel vanalar bulunur. Kuyudan gelen akışı düzenlemek için bobinler kullanılır.

Kuyu başlarının yanı sıra birçok yardımcı tesis de petrol veya gaz sahasını dolduruyor. Petrol veya gazın ön arıtımına yönelik proses ekipmanı bir dizi valf gerektirir. Bu valfler genellikle alt sınıflar için derecelendirilmiş karbon çeliğinden yapılır.

Bazen ham petrol akışında son derece aşındırıcı bir sıvı (hidrojen sülfür) bulunur. Ekşi gaz olarak da adlandırılan bu malzeme öldürücü olabilir. Ekşi gazın zorluklarının üstesinden gelmek için, NACE Uluslararası spesifikasyonu MR0175'e uygun özel malzemeler veya malzeme işleme teknikleri takip edilmelidir.

AÇIK DENİZ SANAYİ
Açık deniz petrol platformları ve üretim tesislerine yönelik boru sistemleri, çok çeşitli akış kontrolü zorluklarının üstesinden gelmek için birçok farklı spesifikasyona göre üretilmiş çok sayıda valf içerir. Bu tesisler aynı zamanda çeşitli kontrol sistemi döngülerini ve basınç tahliye cihazlarını da içerir.

Petrol üretim tesisleri için arteriyel kalp, gerçek petrol veya gaz geri kazanım boru sistemidir. Her zaman platformun kendisinde olmasa da birçok üretim sistemi, 10.000 feet veya daha fazla yaşanması zor derinliklerde çalışan Noel ağaçları ve boru sistemleri kullanıyor. Bu üretim ekipmanı, birçok katı Amerikan Petrol Enstitüsü (API) standardına uygun olarak üretilmiştir ve çeşitli API Tavsiye Edilen Uygulamalarda (RP'ler) referans alınmıştır.

Çoğu büyük petrol platformunda kuyu başından gelen ham akışkana ilave işlemler uygulanır. Bunlar arasında suyun hidrokarbonlardan ayrılması ve gaz ve doğal gaz sıvılarının sıvı akışından ayrılması yer alır. Noel sonrası bu boru tesisatı sistemleri genellikle API 594, API 600, API 602, API 608 ve API 609 gibi API vana spesifikasyonlarına uygun olarak tasarlanmış vanalarla Amerikan Makine Mühendisleri Birliği B31.3 boru tesisatı kurallarına göre inşa edilir.

Bu sistemlerin bir kısmında API 6D sürgülü, küresel ve çek valfler de bulunabilmektedir. Platformdaki veya sondaj gemisindeki herhangi bir boru hattı tesisin dahili olduğundan, boru hatları için API 6D vanalarının kullanımına ilişkin katı gereklilikler geçerli değildir. Bu boru sistemlerinde birden fazla vana tipi kullanılsa da vana tipi olarak küresel vana tercih edilmektedir.

BORU HATLARI
Boru hatlarının çoğu gözden uzak olmasına rağmen, varlıkları genellikle belirgindir. “Petrol boru hattı” yazan küçük işaretler, yer altı ulaşım borularının varlığının açık bir göstergesidir. Bu boru hatları tüm uzunlukları boyunca birçok önemli vana ile donatılmıştır. Acil boru hattı kapatma vanaları standartların, kanunların ve kanunların belirlediği aralıklarda bulunur. Bu vanalar, sızıntı durumunda veya bakım gerektiğinde boru hattının bir bölümünün izole edilmesi gibi hayati bir hizmete hizmet eder.

Ayrıca boru hattı güzergahı boyunca, hattın yerden çıktığı ve hat erişiminin mümkün olduğu tesisler de bulunmaktadır. Bu istasyonlar, hattı denetlemek veya temizlemek için boru hatlarına yerleştirilen cihazlardan oluşan "domuz" fırlatma ekipmanının evidir. Bu pig fırlatma istasyonları genellikle kapılı veya küresel tipte birkaç valf içerir. Bir boru hattı sistemindeki tüm vanalar, domuzların geçişine izin vermek için tam kapılı (tam açık) olmalıdır.

Boru hatları aynı zamanda boru hattının sürtünmesiyle mücadele etmek ve hattın basıncını ve akışını sürdürmek için de enerjiye ihtiyaç duyar. Uzun kırma kuleleri olmayan bir proses tesisinin küçük versiyonları gibi görünen kompresör veya pompa istasyonları kullanılır. Bu istasyonlar düzinelerce sürgülü, küresel ve çek boru hattı vanasına ev sahipliği yapmaktadır.
Boru hatları çeşitli standartlara ve kodlara uygun olarak tasarlanırken, boru hattı vanaları da API 6D Boru Hattı Vanalarını takip eder.
Evlere ve ticari yapılara giden daha küçük boru hatları da var. Bu hatlar su ve gaz sağlar ve kapatma vanaları ile korunur.
Özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nin kuzey kesimindeki büyük belediyeler, ticari müşterilerin ısıtma gereksinimleri için buhar sağlamaktadır. Bu buhar besleme hatları, buhar beslemesini kontrol etmek ve düzenlemek için çeşitli valflerle donatılmıştır. Akışkan buhar olmasına rağmen basınç ve sıcaklıkları santral buhar üretiminde bulunanlardan daha düşüktür. Bu hizmette çeşitli vana türleri kullanılmaktadır, ancak saygın tapa vanası hala popüler bir seçimdir.

RAFİNERİ VE PETROKİMYA
Rafineri vanaları, diğer vana segmentlerinden daha fazla endüstriyel vana kullanımına neden olur. Rafineriler hem aşındırıcı sıvılara hem de bazı durumlarda yüksek sıcaklıklara ev sahipliği yapar.
Bu faktörler, vanaların API 600 (sürgülü vanalar), API 608 (küresel vanalar) ve API 594 (çek vanalar) gibi API vana tasarımı spesifikasyonlarına uygun olarak nasıl üretileceğini belirler. Bu valflerin birçoğunun karşılaştığı zorlu hizmet nedeniyle, genellikle ekstra korozyon payına ihtiyaç duyulur. Bu tolerans, API tasarım belgelerinde belirtilen daha büyük duvar kalınlıkları ile kendini gösterir.

Tipik bir büyük rafineride hemen hemen her ana valf tipi bol miktarda bulunabilir. Her yerde bulunan sürgülü vana hâlâ en büyük nüfusa sahip tepenin kralıdır, ancak çeyrek dönüşlü vanalar giderek daha büyük bir pazar payına sahip olmaktadır. Bir zamanlar lineer ürünlerin hakim olduğu bu endüstride başarılı bir ilerleme kaydeden çeyrek turlu ürünler arasında yüksek performanslı üçlü ofset kelebek vanalar ve metal yataklı küresel vanalar yer alıyor.

Standart sürgülü, küresel ve çek valfler hala toplu halde bulunmaktadır ve tasarımlarının içtenliği ve üretim ekonomisi nedeniyle yakın zamanda ortadan kaybolmayacaklardır.
Rafineri valfleri için basınç değerleri, Sınıf 150'den Sınıf 1500'e kadar olan yelpazeyi kapsar; Sınıf 300 en popüler olanıdır.
WCB (döküm) ve A-105 (dövme) kalitesi gibi sade karbon çelikleri, rafineri hizmetine yönelik valflerde belirtilen ve kullanılan en popüler malzemelerdir. Pek çok rafine etme işlemi uygulaması sade karbonlu çeliklerin üst sıcaklık sınırlarını zorlar ve bu uygulamalar için daha yüksek sıcaklık alaşımları belirlenir. Bunlardan en popüler olanları %1-1/4 Cr, %2-1/4 Cr, %5 Cr ve %9 Cr gibi krom/moly çelikleridir. Paslanmaz çelikler ve yüksek nikel alaşımları da bazı özellikle zorlu rafinasyon proseslerinde kullanılmaktadır.

KİMYASAL
Kimya endüstrisi her tür ve malzemedeki vanaların büyük bir kullanıcısıdır. Küçük parti tesislerinden Körfez Kıyısındaki devasa petrokimya komplekslerine kadar vanalar, kimyasal proses boru sistemlerinin büyük bir bölümünü oluşturur.

Kimyasal proseslerdeki çoğu uygulamanın basıncı, birçok rafinasyon prosesinden ve enerji üretiminden daha düşüktür. Kimya tesisi vanaları ve boruları için en popüler basınç sınıfları Sınıf 150 ve 300'dür. Kimya tesisleri aynı zamanda son 40 yılda küresel vanaların lineer vanalarla mücadele ettiği pazar payının en büyük itici gücü olmuştur. Sıfır sızıntı kapatma özelliğine sahip esnek yataklı küresel vana, birçok kimya tesisi uygulaması için mükemmel uyum sağlar. Küresel vananın kompakt boyutu da popüler bir özelliktir.
Halen lineer vanaların tercih edildiği bazı kimya tesisleri ve tesis prosesleri bulunmaktadır. Bu durumlarda, daha ince duvarlı ve daha hafif olan popüler API 603 tasarımlı vanalar genellikle sürgülü veya küresel vana olarak tercih edilir. Bazı kimyasalların kontrolü diyafram veya esnek vanalarla da etkili bir şekilde gerçekleştirilir.
Birçok kimyasalın ve kimyasal üretim prosesinin aşındırıcı doğası nedeniyle malzeme seçimi kritik öneme sahiptir. Fiili malzeme 316/316L kalite östenitik paslanmaz çeliktir. Bu malzeme bazen kötü sıvılardan kaynaklanan korozyonla mücadelede iyi çalışır.

Bazı daha zorlu korozif uygulamalar için daha fazla korumaya ihtiyaç vardır. 317, 347 ve 321 gibi diğer yüksek performanslı östenitik paslanmaz çelik kaliteleri bu durumlarda sıklıkla seçilir. Kimyasal sıvıları kontrol etmek için zaman zaman kullanılan diğer alaşımlar arasında Monel, Alloy 20, Inconel ve 17-4 PH yer alır.

LNG VE GAZ AYRIŞTIRMA
Hem sıvı doğal gaz (LNG) hem de gaz ayrımı için gereken işlemler, kapsamlı boru tesisatına dayanır. Bu uygulamalar çok düşük kriyojenik sıcaklıklarda çalışabilen vanalara ihtiyaç duyar. Amerika Birleşik Devletleri'nde hızla büyüyen LNG endüstrisi, gaz sıvılaştırma sürecini sürekli olarak iyileştirme ve iyileştirme arayışındadır. Bu amaçla borular ve vanalar çok daha büyük hale getirildi ve basınç gereksinimleri artırıldı.

Bu durum, vana üreticilerinin daha zorlu parametreleri karşılayacak tasarımlar geliştirmesini gerektirmiştir. Çeyrek dönüşlü küresel ve kelebek vanalar LNG servisinde popülerdir ve en popüler malzeme 316ss'dir (paslanmaz çelik). ANSI Sınıfı 600, çoğu LNG uygulaması için olağan basınç tavanıdır. Çeyrek turlu ürünler en çok tercih edilen vana çeşitleri olmakla birlikte, tesislerde sürgülü, glob ve çekvalfler de bulunabilmektedir.

Gaz ayırma hizmeti, gazı bireysel temel elemanlarına bölmeyi içerir. Örneğin, hava ayırma yöntemleri nitrojen, oksijen, helyum ve diğer eser gazları üretir. Prosesin çok düşük sıcaklıktaki doğası, birçok kriyojenik valfin gerekli olduğu anlamına gelir.

Hem LNG hem de gaz ayırma tesisleri, bu kriyojenik koşullarda çalışır durumda kalması gereken düşük sıcaklık valflerine sahiptir. Bu, valf salmastra sisteminin bir gaz veya yoğunlaştırma kolonu kullanılarak düşük sıcaklıktaki akışkandan uzağa yükseltilmesi gerektiği anlamına gelir. Bu gaz sütunu, sıvının salmastra alanı çevresinde bir buz topu oluşturmasını önler, bu da valf gövdesinin dönmesini veya yükselmesini engeller.

TİCARİ YAPILAR
Ticari binalar etrafımızı çevreliyor, ancak inşa edilirken çok dikkatli olmadığımız sürece, bunların duvar, cam ve metalden oluşan duvarları içinde gizlenmiş çok sayıda akışkan arter hakkında çok az fikrimiz var.

Hemen hemen her binanın ortak paydası sudur. Tüm bu yapılar, içme sıvıları, atık su, sıcak su, gri su ve yangından korunma formunda hidrojen/oksijen bileşiğinin birçok kombinasyonunu taşıyan çeşitli boru sistemleri içerir.

Binanın hayatta kalması açısından yangın sistemleri en kritik öneme sahiptir. Binalarda yangından korunma neredeyse evrensel olarak temiz suyla beslenir ve doldurulur. Yangın suyu sistemlerinin etkili olabilmesi için güvenilir olması, yeterli basınca sahip olması ve yapının her yerine uygun şekilde konumlandırılması gerekir. Bu sistemler yangın durumunda otomatik olarak devreye girecek şekilde tasarlanmıştır.
Yüksek binalar, üst katlarda alt katlarla aynı su basıncı servisine ihtiyaç duyar, bu nedenle suyu yukarıya taşımak için yüksek basınçlı pompalar ve borular kullanılmalıdır. Boru sistemleri genellikle bina yüksekliğine bağlı olarak Sınıf 300 veya 600'dür. Bu uygulamalarda her türlü vana kullanılmaktadır; ancak vana tasarımlarının yangın ana hizmeti için Underwriters Laboratories veya Factory Mutual tarafından onaylanması gerekir.

Onay süreci o kadar katı olmasa da, yangın servis vanaları için kullanılan aynı sınıf ve tipteki vanalar içme suyu dağıtımı için de kullanılır.
Ofis binaları, oteller ve hastaneler gibi büyük işletme yapılarında bulunan ticari iklimlendirme sistemleri genellikle merkezileştirilmiştir. Soğuk veya yüksek sıcaklığı aktarmak için kullanılan sıvıyı soğutmak veya ısıtmak için büyük bir soğutma ünitesi veya kazanı vardır. Bu sistemler genellikle R-134a gibi soğutucu akışkanları, bir hidro-florokarbonu veya büyük ısıtma sistemlerinde buharı kullanmak zorundadır. Kelebek ve küresel vanaların kompakt boyutları nedeniyle bu tipler HVAC soğutma sistemlerinde popüler hale gelmiştir.

Buhar tarafında, bazı çeyrek dönüşlü vanalar kullanımda ilerleme kaydetmiştir, ancak birçok tesisat mühendisi, özellikle boruların alın kaynaklı uçlar gerektirmesi durumunda hala doğrusal sürgülü ve küresel vanalara güvenmektedir. Bu orta dereceli buhar uygulamalarında, çeliğin kaynaklanabilirliği nedeniyle dökme demirin yerini çelik almıştır.

Bazı ısıtma sistemleri transfer akışkanı olarak buhar yerine sıcak su kullanır. Bu sistemlere bronz veya demir vanalar iyi bir şekilde hizmet vermektedir. Çeyrek dönüşlü esnek yataklı küresel ve kelebek vanalar çok popüler olmasına rağmen bazı doğrusal tasarımlar hala kullanılmaktadır.

ÇÖZÜM
Her ne kadar bu yazıda bahsedilen vana uygulamalarına dair kanıtlar Starbucks'a veya büyükannenin evine giderken görülemese de, bazı çok önemli vanalar her zaman yakınınızdadır. Hatta arabanın motorunda, karbüratördeki yakıtın motora akışını kontrol eden ve motordaki benzinin pistonlara girip çıkmasını kontrol eden yerlere ulaşmak için kullanılan valfler bile vardır. Ve eğer bu kapakçıklar günlük yaşamlarımıza yeterince yakın değilse, kalplerimizin dört hayati akış kontrol cihazı aracılığıyla düzenli olarak attığı gerçeğini düşünün.

Bu, vanaların gerçekten her yerde olduğu gerçeğinin bir başka örneğidir. VM
Bu makalenin II. Bölümü vanaların kullanıldığı diğer endüstrileri kapsamaktadır. Kağıt hamuru ve kağıt, denizcilik uygulamaları, barajlar ve hidroelektrik enerji, güneş enerjisi, demir ve çelik, havacılık, jeotermal ve butik bira üretimi ve damıtma hakkında bilgi edinmek için www.valvemagazine.com adresini ziyaret edin.

GREG JOHNSON, Houston'daki United Valve'ın (www.unitedvalve.com) başkanıdır. VALVE Dergisi'ne katkıda bulunan bir editör, Valf Onarım Konseyi'nin eski başkanı ve mevcut VRC yönetim kurulu üyesidir. Aynı zamanda VMA'nın Eğitim ve Öğretim Komitesi'nde görev yapmaktadır, VMA'nın İletişim Komitesi'nin başkan yardımcısıdır ve Üreticiler Standardizasyon Topluluğu'nun eski başkanıdır.