Häufige Ursachen für das Versagen von Kugelhähnen und deren Reparatur

Einführung

Kugelhähne sind für ihre Langlebigkeit und Zuverlässigkeit bekannt und die erste Wahl für eine Vielzahl von Auf/Zu-Anwendungen. Obwohl Kugelhähne in der Regel in intensiven Umgebungen gut funktionieren, besteht bei ihnen wie bei jeder anderen Systemkomponente das Risiko einer Beschädigung oder eines Ausfalls. Mehrere Faktoren wirken sich auf die Lebensdauer eines Kugelhahns aus, darunter Systemmedien, Medientemperatur, Mediendruck, Zyklushäufigkeit, Betätigungsart und ordnungsgemäße Wartung von Kugelhähnen. Im Folgenden finden Sie einige der häufigsten Ursachen für den Ausfall von Kugelhähnen und deren Lösungen.

Faktoren, die die Lebensdauer von Kugelhähnen beeinflussen

Viele Hersteller geben für ihre Kugelhähne eine geschätzte Lebensdauer an, die jedoch durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst - entweder verkürzt oder verlängert - werden kann.

Betätigung:

Abhängig von der geplanten Zyklusgeschwindigkeit Ihres Systems und den verfügbaren Energiequellen werden Kugelhähne pneumatisch (Luft), elektrisch (motorisiert) oder hydraulisch (Flüssigkeit) angetrieben. Inkompatible Antriebe und Systembedingungen können zum Ausfall der Armatur führen; in den meisten Fällen überleben die Antriebe jedoch die Kugelhähne, die sie steuern, bei weitem.

Entwurf:

Einteilige und zweiteilige Kugelhähne können nicht im System gewartet oder repariert werden, d. h. sie müssen ausgetauscht werden, wenn Komponenten ausfallen. Dreiteilige Kugelhähne hingegen sind so konstruiert, dass die Sitze und Dichtungen ausgebaut und ersetzt werden können, ohne dass der gesamte Hahn aus dem System ausgebaut werden muss. Aus diesem Grund sind dreiteilige Kugelhähne bei ordnungsgemäßer Wartung weitaus langlebiger als ein- und zweiteilige Kugelhähne.

Medien:

Kugelhähne sind im Allgemeinen für die Auf/Zu-Regelung von Flüssigkeiten und Gasen ohne feste Partikel vorgesehen, da Partikel im Medium die Ventildichtungen abnutzen und deren Lebensdauer verkürzen können. Schmiermittel wie Öle können den Verschleiß der Dichtungen verringern und die Lebensdauer des Ventils verlängern. 

Wartungsfreundlichkeit:

Dichtungen sind oft das erste Bauteil, das in einer Anlage versagt. KugelhahnSie bestehen aus weicheren Materialien (normalerweise P.T.F.E.) als das Ventilgehäuse und unterliegen dem größten Verschleiß. Einteilige und zweiteilige Kugelhähne müssen ersetzt werden, wenn ihre Dichtungen abgenutzt sind; der Hahn kann jedoch normalerweise ersetzt werden, ohne dass der Stellantrieb ausgetauscht werden muss, der in der Regel der kostenintensivste Teil der Baugruppe ist. Dreiteilige Kugelhähne hingegen ermöglichen einen einfachen Austausch der Dichtungen.

Quelle:

Im Allgemeinen ist es ratsam, Kugelhähne zu verwenden, die im selben Land wie Ihre Systemausrüstung hergestellt werden, um Kompatibilität und maximale Lebensdauer zu gewährleisten.

Temperatur- und Druckbereich:

Kugelhähne, die in Hochdruck- oder Hochtemperaturanwendungen eingesetzt werden, müssen häufiger gewartet oder ausgetauscht werden als solche in Niederdruckanwendungen.

Zyklusfrequenz:

Die Lebensdauer eines Kugelhahns hängt direkt davon ab, wie oft der Hahn betätigt (ein- oder ausgeschaltet) wird. Ein Ventil in einer Hochdruckanwendung, das nur ein- oder zweimal pro Tag betätigt wird, kann ein Ventil in einer Niederdruckanwendung, das jede Minute betätigt wird, lange überdauern.

Werkstoffe der Ventile:

Insgesamt haben Kugelhähne aus Metall eine längere Lebensdauer als solche aus PVC oder anderen synthetischen Materialien. Das Medium ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl der Werkstoffe für Kugelhahngehäuse und Zubehör, so dass die Kompatibilität von Material und Medium von entscheidender Bedeutung ist.

Mögliche Risiken durch den Ausfall von Kugelhähnen

Ein Ausfall eines Kugelhahns bedeutet mehr als nur den Zeit- und Kostenaufwand für den Austausch des Hahns. Die potenziellen Risiken reichen von einfach nur lästig bis hin zu regelrecht gefährlich.

Durchsickern von Medien:

Ein defektes Ventil kann dazu führen, dass Medien aus dem Rohrleitungssystem in die Umgebung gelangen. Je nach Medium können dadurch Arbeiter und Geräte giftigen Chemikalien, giftigen Gasen, extremen Temperaturen oder gefährlich hohem Druck ausgesetzt werden.

Ausfallzeiten in der Produktion:

Ein defektes Ventil führt zum Stillstand der Produktion, was wiederum zu Umsatzeinbußen, Zeitverlusten und zur Folge hat, dass die Mitarbeiter nichts zu tun haben, während sie auf die Reparatur warten.

Reparaturkosten:

Regelmäßige Reparaturen sind in jedem industriellen Umfeld zu erwarten, aber Reparaturen, die aus vermeidbaren Ventilausfällen resultieren, können Sie am Ende mehr kosten, als Sie budgetiert haben.

Diese potenziellen Risiken verdeutlichen, wie wichtig regelmäßige Inspektionen und vorbeugende Wartung sind. Um die Sicherheit der Mitarbeiter, die Langlebigkeit Ihrer Anlagen und die Optimierung der Kosten zu gewährleisten, sollten Sie sicherstellen, dass Ihr Betrieb regelmäßige Inspektionen und Wartungsmaßnahmen durchführt.

14 häufige Kugelhahnfehler und deren Reparatur

1. Inkompatibilität der Stellantriebe:

Elektrische, hydraulische oder pneumatische Stellantriebe, die zu stark für die zu steuernde Armatur sind, können die Armatur selbst beschädigen. Umgekehrt haben manche Stellantriebe möglicherweise nicht genug Drehmoment, um die Armatur zu drehen

Lösung: Wählen Sie einen Stellantrieb, der sowohl für die Art des Ventils, das er steuert, als auch für die Systembedingungen geeignet ist. Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob das Problem am Stellantrieb oder am Ventil selbst liegt, bauen Sie den Kugelhahn vom Stellantrieb ab und versuchen Sie, das Ventil manuell zu betätigen. Wenn sich das Ventil frei drehen lässt, wissen Sie, dass es ein Problem mit dem Stellantrieb gibt. Wenn Ihr Stellantrieb über einen Handbetätigungsgriff verfügt, können Sie dies versuchen, ohne das Ventil vom Stellantrieb zu entfernen. Versuchen Sie nach Möglichkeit, das Ventil und den Stellantrieb vom gleichen Hersteller zu beziehen, um Kompatibilität zu gewährleisten.

2. Kavitation:

Kavitation tritt auf, wenn der Druck des flüssigen Mediums im Inneren eines Ventils unter den Dampfdruck fällt. Dadurch entstehen kleine Blasen, die dann kollabieren und das Ventil beschädigen können.

Lösung: Prüfen Sie, ob Sie das richtige Ventil für den Druck und die Geschwindigkeit der Medien im System verwenden. Sie können auch ein mehrstufiges Regelventil verwenden, um den Druckabfall zu verringern.

3. Elastomerschäden:

Ventilsitze, Dichtungen und Dichtungen werden häufig aus Elastomeren (elastisches Polymer) wie Viton hergestellt.® oder EPDM. Sie gelten im Allgemeinen als Verschleißteile und müssen häufiger ausgetauscht werden. Dies kann durch die Unverträglichkeit von Medien und Dichtungen noch verschärft werden.

Lösung: Überprüfen Sie, ob die Elastomerkomponenten Ihres Ventils mit den Systemmedien kompatibel sind. Wählen Sie ggf. Komponenten aus einem besser verträglichen Material. Bei dreiteiligen Kugelhähnen können diese Komponenten ausgetauscht werden, ohne dass das gesamte Ventil ausgebaut oder ersetzt werden muss.

4. Ungeeignete Ventilgröße:

Die Größe der Ventilöffnung wirkt sich auf den Mediendurchfluss aus. Daher ist es wichtig, die Ventilgröße entsprechend der Durchflussmenge und der Rohrgröße zu berechnen. Ein zu großes Ventil kann zu einem Druckabfall führen, während ein zu kleiner Kugelhahn Medienengpässe und eine mögliche Explosion verursachen kann. 

Lösung: Durchflussmengenrechner für Flüssigkeiten und Gase können Ihnen sagen, welche Ventilgröße Sie je nach Druck des Mediums in Ihrem Rohrleitungssystem benötigen. Die Druckstufen auf Ventilen werden durch den Cv-Wert (imperial) oder den Kv-Wert (metrisch) angegeben.

5. Falsche Installation:

Ein Ventil, das nicht ordnungsgemäß gemäß den Herstellerangaben installiert ist, kann die Funktion des Systems erheblich stören.

Lösung: Stellen Sie sicher, dass Ihre Ventile immer von jemandem eingebaut und gewartet werden, der über die entsprechende Ausbildung und Erfahrung verfügt. Wenden Sie sich im Zweifelsfall an den Hersteller, wenn Sie die richtige Einbautechnik nicht kennen.

6. Unsachgemäße Wartung und Reparatur:

Vernachlässigte oder unsachgemäße Wartung kann zu Schäden, Gefahren am Arbeitsplatz, Produktionsstillstand, Zeitverlust und Umsatzeinbußen führen.

Lösung: Planen Sie eine regelmäßige vorbeugende Wartung ein und stellen Sie sicher, dass der Techniker, der an Ihren Kugelhähnen und Ihrem Rohrleitungssystem arbeitet, sachkundig und erfahren ist. Befolgen Sie stets die Anweisungen des Herstellers für Installation und Wartung.

7. Unzulässige Betriebs- und Einstelldruckdifferenz:

Wenn der vom Anlagenbetreiber eingestellte Druck vom tatsächlichen Betriebsdruck abweicht, kann dies die Ventile belasten oder beeinträchtigen.

Lösung: Überprüfen Sie die Ventilkomponenten auf Beschädigung, Verschleiß oder Undichtigkeit und stellen Sie den Systemdruck entsprechend ein.

8. Lecks nach Inaktivität:

Ventile, die eine Zeit lang ungenutzt bleiben, können verstopfen, sei es durch Medienablagerungen oder Korrosion der Teile.

Lösung: Vor der Reaktivierung eines ruhenden Rohrsystems oder Rohrleitungsabschnitts ist zu prüfen, ob alle Ventile geschmiert und frei von Ablagerungen sind.

9. Materialunverträglichkeit:

Bestimmte Arten von Medien können Kugelhahngehäuse oder -komponenten viel schneller erodieren als andere, daher ist es wichtig, die richtigen Kugelhahnmaterialien für Ihr System auszuwählen.

Lösung: Die Produktbeschreibung des Kugelhahns gibt Aufschluss über die Werkstoffe, die idealen Einsatzbereiche und die Medienverträglichkeit. Ein nützliches Hilfsmittel hierfür ist die Cole-Parmer Datenbank zur chemischen Verträglichkeit mit denen sichergestellt werden kann, dass die Ventilmaterialien mit bestimmten Medien kompatibel sind. 

10. Dichtung oder Schraube undicht:

Beschädigte Elastomerdichtungen oder lockere Schrauben und Muttern können zum Austreten von Medien aus dem Ventil führen.

Lösung: Prüfen Sie, ob die Elastomerbauteile ausgetauscht werden müssen oder ob die Beschläge nachgezogen werden müssen.

11. Partikel und Sedimentablagerungen:

Kugelhähne werden nicht für Medien mit Partikeln empfohlen, aber manchmal kommt es trotzdem zu Verunreinigungen oder Sedimentablagerungen. Feste Partikel können sich im Ventil festsetzen und die Komponenten beschädigen. Auch eine falsche Schmierung kann zum Festfressen von Ventilkomponenten führen.

Lösung: Planen Sie regelmäßige Inspektionen und Reinigungen für alle Komponenten Ihres Rohrleitungssystems. Entfernen Sie stets Ablagerungen und Verschmutzungen von Ventilen, um Schäden oder Ausfälle zu vermeiden. Erkundigen Sie sich beim Ventilhersteller, bevor Sie Schmiermittel hinzufügen, um die Kompatibilität mit den Ventilmaterialien und den Systemmedien sicherzustellen.

12. Druck und Temperatur überschreiten die erforderlichen Parameter:

Wenn ein Ventil über seinen Druck- oder Temperaturbereich hinaus belastet wird, kann dies entweder zu einem allmählichen Verschleiß oder zu einem plötzlichen Ausfall des Ventils führen.

Lösung: Vergewissern Sie sich, dass die Produktspezifikationen des Ventils mit den Systemanforderungen oder -bedingungen übereinstimmen.

13. Ventilschaftverschleiß:

Ständige Bewegungen der Ventilkomponenten und mangelnde Elastizität der Spindelpackung können zum Versagen der Kugelhahnspindel beitragen.

Lösung: Die Ventilschaftdichtung ist normalerweise das erste Bauteil, das bei einem Kugelhahn ausfällt. Wenn Sie ein Leck an der Ventilstange feststellen, ist es an der Zeit, das Ventil zu ersetzen. Wenn Sie ein dreiteiliges Ventil haben, können Sie auch die Spindel zusammen mit der Spindeldichtung und den Beschlägen ersetzen.

14. Wasserschlag:

Abrupte Druckänderungen im Durchfluss flüssiger Medien können zu störenden Stoßwellen führen, die durch ein Rohrleitungssystem nachhallen. Dies wird als Wasserschlag bezeichnet und ist eine der Hauptursachen für Ventilausfälle in Flüssigkeitssystemen.

Lösung: Drosselventile können Wasserschläge minimieren, ebenso wie nicht schlagende, langsam wirkende und elektrisch betätigte Kugelhähne. Das Hinzufügen von Bögen und Schleifen zu Ihrem Rohrleitungssystem kann das Risiko ebenfalls verringern.

Vorteile einer ordnungsgemäßen Wartung von Kugelhähnen

Die meisten Kugelhähne sind so konzipiert, dass sie eher ausgetauscht als gewartet werden. Einteilige und zweiteilige Kugelhähne sind relativ wirtschaftlich; in automatisierten Systemen können sie in der Regel ausgetauscht werden, ohne den Stellantrieb zu ersetzen, der die teurere Komponente ist. Bei Anwendungen mit dreiteiligen Kugelhähnen ist die Wartung Ihrer Kugelhähne jedoch der proaktive Weg, um das Ausfallrisiko zu verringern. Wenn sie regelmäßig und korrekt durchgeführt wird, hat die Wartung von Kugelhähnen erhebliche Vorteile.

Geringerer Bedarf an Abschaltungen:

Mit einem geringeren Risiko eines Kugelhahnausfalls ist auch eine geringere Notwendigkeit verbunden, die Produktion zu unterbrechen.

Sicherheit und Schutz:

Wartungsexperten, die in der Beurteilung von Kugelhähnen geschult sind, können potenzielle Probleme leicht und frühzeitig erkennen und so das Risiko einer Notreparatur, eines Unfalls oder einer Verletzung der Gesundheits- und Sicherheitsstandards am Arbeitsplatz verringern.

Kosteneinsparungen:

Weniger Wartungsprobleme bedeuten mehr Einsparungen. Regelmäßige Inspektionen und vorbeugende Wartung verringern das Risiko unerwarteter, teurer Ausfallzeiten aufgrund von Ventilausfällen.

Langlebigkeit:

Gut gewartete Ventile halten länger und erfordern nur wenige oder gar keine Reparaturen, was dazu beiträgt, Geld zu sparen, Ausfallzeiten zu vermeiden und die Produktion der Anlage im Zeitplan zu halten.

Denken Sie daran, dass einige Wartungsarbeiten an Kugelhähnen sogar während des Betriebs durchgeführt werden können, so dass die Produktion nicht unterbrochen wird.

Best Practices für die Wartung von Kugelhähnen

Eine ordnungsgemäße Installation sowie eine regelmäßige und vorbeugende Wartung wirken sich direkt auf die Lebensdauer Ihrer Armaturen aus. Vergewissern Sie sich, dass der Techniker, der Ihre Armaturen installiert, über Erfahrung und Kenntnisse in der Installation und Wartung von Kugelhähnen verfügt, da eine korrekte Installation den Bedarf an Reparaturen oder Austausch verringert.

In der Regel sollte die vorbeugende oder vorausschauende Wartung lange vor dem Auftreten von Problemen mit Ihren Kugelhähnen beginnen. Ein umfassendes Wartungsprogramm für Kugelhähne sollte Folgendes beinhalten:

Schmierung:

Die richtige Schmierung verhindert den Abrieb von Teilen, erhöht die Wirksamkeit von Dichtungen und sorgt für einen reibungslosen Betrieb Ihrer Kugelhähne. Achten Sie darauf, ein Schmiermittel zu wählen, das mit den Ventilwerkstoffen und den Systemmedien kompatibel ist; fragen Sie den Ventilhersteller, ob eine Schmierung empfohlen wird.

Regelmäßige Reinigungen:

Saubere Kugelhähne halten einfach länger. Um dreiteilige Kugelhähne zu reinigen, entfernen Sie Staub und Ablagerungen von innen und außen und verwenden Sie Reinigungsmittel, die nicht negativ mit den Ventilmaterialien reagieren. Gas- oder Druckluftreiniger eignen sich gut für Metallteile, und alkohol- oder wasserbasierte Reiniger sind ideal für nichtmetallische Teile. Achten Sie darauf, Reinigungsmittel zu verwenden, die mit den Dichtungsmaterialien des Ventils verträglich sind.

Routinemäßige Inspektionen:

Jährliche Inspektionen von Kugelhähnen sind für die meisten Anwendungen ausreichend, aber Kugelhähne in Umgebungen mit hohen Zyklen und hohem Druck erfordern häufigere Inspektionen. Während geplanter Stillstände sollten Kugelhähne aus dem Rohrleitungssystem ausgebaut, zerlegt, innen gereinigt und alle defekten oder verschlissenen Komponenten ersetzt werden.

Wenn Sie diese bewährten Verfahren befolgen, verringern Sie das Risiko eines Kugelhahnausfalls und verlängern sogar die Lebensdauer Ihrer Kugelhähne über die vom Hersteller angegebene Lebensdauer hinaus.

AUTOREN-BIO

George Packard ist der Vizepräsident für Marketing bei Gemini-Ventilist ein amerikanischer Hersteller von automatisierten und manuellen Kugelhähnen in Familienbesitz. Gegründet im Jahr 1974, verfügt Gemini Valve über jahrelange Erfahrung in der Ventilkonstruktion und -herstellung, um zuverlässige Lösungen für jede Art von Anwendung zu bieten.