Zawór orbitalny

Co to jest zawór orbitalny?

Zawór orbitalny to rodzaj zaworu kulowego. Zawór Orbit wykorzystuje mechanizm przechylania i obracania, który eliminuje tarcie uszczelki. Tarcie uszczelki jest główną przyczyną awarii zaworów takich jak zawór kulowy, zasuwa oraz zawór grzybkowy. Zawory te mają mocne uszczelnienia wykonane głównie z metalu, aby zwiększyć ich zdolność do pracy w trudnych i agresywnych warunkach. Zawory Orbit nadają się m.in. do izolacji liczników, linii przepływowych, obejść i blokad, przełączania suszarni, awaryjnego wyłączania, segregacji produktów, rozładunku i izolacji ssania. Zawory Orbit są stosowane w wielu gałęziach przemysłu, takich jak przemysł gazowy, naftowy, petrochemiczny i inne.

Rysunek: Zawór orbitalny

Działanie zaworu orbitalnego 

Zawory orbitalne zostały zaprojektowane z funkcją przełączania i przechylania, aby wyeliminować tarcie uszczelnienia, które jest główną przyczyną zużycia zaworów kulowych. W pozycji zamkniętej rdzeń zaworu orbitalnego automatycznie przylega do gniazda. W tej pozycji zawór zapewnia dodatnie odcięcie. Gdy zawór zaczyna się otwierać, rdzeń jest odchylany daleko od gniazda, umożliwiając równomierny przepływ linii wokół powierzchni rdzenia. Pomaga to pozbyć się miejscowego przepływu płynu o dużej prędkości, który powoduje nierównomierne zużycie gniazda w konwencjonalnych zaworach kulowych, grzybkowych i zasuwach. Następnie rdzeń obraca się do pozycji otwartej. Brak tarcia uszczelki podczas każdego zamykania i otwierania pomaga zwiększyć niski moment obrotowy, prostą obsługę zaworu, a także długą pracę i niezawodne działanie zaworu. Podczas zamykania zaworu orbitalnego obracanie pokrętła rozpoczyna opuszczanie trzpienia. W trzpieniu znajdują się precyzyjne rowki, które działają na stałe trzpienie prowadzące, powodując obrót rdzenia i trzpienia. Podczas dalszego obracania pokrętła trzpień i rdzeń obracają się o 90°.^o bez kontaktu rdzenia z gniazdem. Ostatni obrót koła powoduje mechaniczne zaklinowanie trzpienia. Pomaga to sztywno docisnąć rdzeń do gniazda i zamknąć przepływ płynu.

Rysunek: Działanie zaworu kulowego orbitalnego

Rodzaje zaworów orbitalnych 

Ręczne zawory orbitalne 

Ręczne zawory orbitalne to zawory wykorzystujące ręczny siłownik do sterowania przepływem płynu. Jak sama nazwa wskazuje, zawory te nie wymagają zasilania z zewnątrz do ich obsługi, ale raczej wykorzystują mechanizm koła ręcznego w celu zwiększenia kontroli przepływu. Mechanizm tego zaworu ma szereg kół zębatych, które zwiększają wyjściowy moment obrotowy w stosunku do wejściowego momentu obrotowego zastosowanego przez operatora zaworu. Ręczne zawory orbitalne mają tę zaletę, że są niedrogie, niezawodne i nie wymagają zewnętrznego źródła zasilania, takiego jak energia elektryczna lub pneumatyka. Zawory te są samowystarczalne, a ponieważ używają tego samego pokrętła do otwierania/zamykania, operatorowi łatwo jest wykryć przyczynę problemu technicznego lub błędu. Jednak ręczne zawory orbitalne nie mogą być zautomatyzowane i jako takie muszą być ręcznie sterowane przez cały czas. Oznacza to, że operator musi być dostępny, aby kontrolować i obserwować płynne działanie zaworu. 

Rysunek: Ręczny zawór orbitalny z pokrętłem do przykładania momentu obrotowego

Pneumatyczne zawory orbitalne 

Pneumatyczne zawory orbitalne to zawory, które wykorzystują powietrze pod ciśnieniem do obsługi zaworu orbitalnego. Zawory te działają przy użyciu siły powietrza, która jest przykładana do membrany lub tłoka przymocowanego do trzpienia zaworu. W przeciwieństwie do ręcznych zaworów orbitalnych, pneumatyczne zawory orbitalne mogą być w pełni zautomatyzowane lub półautomatyczne. Pneumatyczne zawory orbitalne są najpopularniejszymi typami zaworów orbitalnych ze względu na ich prostą konstrukcję i niezawodność. Zaletami pneumatycznych zaworów orbitalnych są niskie koszty, niskie ryzyko pożaru, łatwa obsługa, prosta i niezawodna konstrukcja. Jednak zawory te działają słabo przy niskich prędkościach. 

Rysunek: Pneumatyczny zawór orbitalny

Elektryczne zawory orbitalne 

Elektryczne zawory orbitalne to zawory wykorzystujące do działania energię elektryczną. Zawory te wykorzystują silniki elektryczne do przekształcania energii elektrycznej w energię mechaniczną odpowiednią do obsługi (otwierania/zamykania) zaworu. Elektryczne zawory orbitalne są uniwersalne, ponieważ mogą otwierać/zamykać się automatycznie, półautomatycznie lub ręcznie. W elektrycznych zaworach orbitalnych silnik może działać w obu kierunkach. Pomaga to napędzać trzpień zaworu za pomocą kół zębatych. Zaletą elektrycznych zaworów orbitalnych jest to, że nie wymagają one płynu ani sprężonego powietrza i mogą wytwarzać bardzo wysoki moment obrotowy w ciężkich zastosowaniach. Zawory te są jednak bardzo drogie w porównaniu do ręcznych i pneumatycznych zaworów orbitalnych. Ponadto elektryczne zawory orbitalne są niebezpieczne dla pożaru i podatne na utratę zasilania

Rysunek: Elektryczny zawór orbitalny

Hydrauliczne zawory orbitalne 

Hydrauliczne zawory orbitalne to zawory wykorzystujące płyn pod ciśnieniem do sterowania przepływem płynu. Płyn hydrauliczny używany w tych zaworach to olej lub woda. Ciśnienie płynu powoduje ruch tłoka, który następnie steruje przepływem płynu. Hydrauliczne zawory orbitalne mogą być zautomatyzowane lub półautomatyczne. Hydrauliczne zawory orbitalne są bardziej wydajne w porównaniu do pneumatycznych zaworów orbitalnych tej samej wielkości. Zawory te umożliwiają precyzyjne sterowanie przepływem płynu i charakteryzują się niewielkimi stratami energii ze względu na nieściśliwość płynu. Jednak hydrauliczne zawory orbitalne wymagają zewnętrznej pompy hydraulicznej w celu zwiększenia przepływu płynu. Ponadto zawory te mogą powodować wycieki płynu hydraulicznego, co może łatwo wywołać pożar. 

Cechy zaworów orbitalnych 

Zawory orbitalne są wolne od tarcia między powierzchniami uszczelniającymi

Zawory te wykorzystują działanie uchylno-obrotowe, co eliminuje ścieranie uszczelnienia, które jest główną przyczyną zużycia gniazd w większości zaworów kulowych, zaworów grzybkowych i zasuw. 

Opakowanie do wstrzykiwania 

Podczas konserwacji eksploatacyjnej materiał na uszczelnienie trzpienia może być wtryskiwany przez złączkę uszczelniającą, aby zapewnić pełną kontrolę nad emisją niezorganizowaną. 

Konstrukcja jednomiejscowa 

Producenci zaworów orbitalnych projektują te zawory ze stacjonarnym, pojedynczym gniazdem w obu kierunkach. Pomaga to zmniejszyć ryzyko uwięzienia ciśnienia między uszczelkami zaworu. 

Długa żywotność 

Produkcja zaworów orbitalnych pomogła wyeliminować kłopotliwe zawory, ponieważ zawory te wykorzystują konstrukcje, które zwiększają zalety wydajności, co skutkuje zmniejszeniem przestojów instalacji i kosztów posiadania. 

Zawory orbitalne zwiększają optymalny przepływ 

Zmniejszone lub pełne otwory w zaworach orbitalnych zapewniają wysoki współczynnik przepływu. Poprawia to wydajność pompowania i zmniejsza problemy związane z erozją. 

Konstrukcja z górnym wejściem 

Zawory Orbit wykorzystują konstrukcję z górnym wejściem, która pomaga podczas naprawy, kontroli na linii, a po obniżeniu ciśnienia upraszcza operacje konserwacyjne. 

W zaworach Orbit zastosowano podwójne prowadnice trzpienia 

Zawory te są wykonane z twardych szczelin trzpienia i mocnych trzpieni prowadzących, aby kontrolować obrót i podnoszenie trzpienia zaworu.

Samoczyszczenie

Odchylenie rdzenia od gniazda przed obrotem powoduje natychmiastowy przepływ kołowy wokół powierzchni czołowej rdzenia. Przepływ płynu wypłukuje wszelkie obce cząstki z gniazda bez szybkiego, miejscowego przepływu erozyjnego. 

Do działania wymaga niskiego momentu obrotowego 

Producenci zaworów orbitalnych projektują je tak, aby działały bez tarcia uszczelki, co ułatwia ich obracanie przy użyciu niskiego momentu obrotowego. 

Zawory Orbit są odporne na zużycie

Zawory Orbit są wykonane z polerowanego materiału, który pomaga im pracować w trudnych warunkach bez utraty integralności uszczelnienia. 

Komponenty zaworu orbitalnego 

Zawór orbitalny składa się z kilku elementów, jak pokazano na poniższym rysunku. Niektóre z tych elementów zostały omówione poniżej.

Korpus zaworu

Korpus zaworu to zewnętrzna obudowa zaworu orbitalnego. Służy do umieszczania wewnętrznych elementów zaworu orbitalnego. Korpus zaworu musi być mocny, aby wytrzymać wysokie ciśnienie związane z przepływającym płynem. Materiały stosowane do produkcji korpusu zaworu to stal nierdzewna, mosiądz i stal węglowa.

 Maska 

Jest to element zaworu orbitalnego służący do przykrycia korpusu zaworu. Ta część jest połączona z korpusem zaworu za pomocą nakrętek i śrub lub za pomocą śrub. Podczas instalacji zaworu orbitalnego, elementy wewnętrzne są umieszczane w korpusie zaworu, a następnie pokrywa jest łączona z korpusem. 

Łodyga 

Trzpień jest mocnym elementem wykonanym z materiałów metalowych, takich jak stal. Służy on do połączenia zewnętrznego mechanizmu sterującego z wewnętrznym mechanizmem zaworu. Krótko mówiąc, trzpień łączy zawór orbitalny z siłownikiem. 

Pakowanie 

Uszczelnienie to uszczelka utrzymywana wokół trzpienia, aby zapobiec wydostawaniu się płynu.

Siłownik 

Siłownik w zaworze orbitalnym jest źródłem zasilania do otwierania/zamykania zaworu. Siłownik może być ręczny, pneumatyczny, elektryczny lub hydrauliczny. 

Uszczelka przeciwogniowa

Jest to uszczelka stosowana do ochrony zaworu przed ogniem, zwłaszcza gdy zawór jest używany do pracy z produktami łatwopalnymi, takimi jak ropa naftowa. Uszczelki są wykonane z materiałów przeciwpożarowych, takich jak grafit. 

Łożyska

Łożyska służą do podparcia wału zaworu orbitalnego przed obciążeniami, jednocześnie zwiększając niski moment obrotowy, a także zmniejszając zużycie. Łożyska są wykonane z wytrzymałych materiałów, takich jak stal nierdzewna, dzięki czemu mogą wytrzymać ciężar wewnętrzny komponentów i ciśnienie wewnętrzne. 

Rysunek: Elementy zaworu orbitalnego

Co należy wziąć pod uwagę przy wyborze/zakupie zaworu orbitalnego? 

Ciśnienie znamionowe 

Producenci zaworów orbitalnych produkują zawory o różnej wytrzymałości, aby poradzić sobie z różnymi poziomami ciśnienia. Tak więc, wybierając zawór orbitalny, należy najpierw wiedzieć, na jakie ciśnienie będzie on narażony. Można to określić na podstawie ciśnienia medium. Jeśli ciśnienie płynu jest wyższe niż wytrzymałość zaworu, zawór orbitalny zostanie uszkodzony lub zrani operatora zaworu. 

Zakres temperatur

Zawory orbitalne mogą pracować w szerokim zakresie ciśnień. Jednak producenci zaworów orbitalnych projektują zawory z określonym zakresem temperatur roboczych. Przed zakupem zaworu orbitalnego bardzo ważne jest, aby znać minimalne i maksymalne temperatury, jakie będą miały media. Wysokie temperatury mogą uszkodzić zawór. Bardzo niskie temperatury mogą spowodować zamarznięcie zaworu. 

Źródło zasilania zaworu orbitalnego 

Otwieranie i zamykanie zaworu orbitalnego wymaga pewnej mocy, aby zapewnić efekt obrotu podczas zamykania lub otwierania zaworu. Źródło zasilania określa siłownik, który ma zostać użyty. Zawór orbitalny należy więc wybrać w oparciu o dostępną moc, czyli siłownik ręczny, elektryczny, pneumatyczny lub hydrauliczny. 

Warunki środowiskowe 

Jest to przypadek, w którym zawór może być narażony na warunki, które mogą wpływać na jego działanie, takie jak gorące/zimne temperatury i media powodujące korozję. Gorące środowisko może uszkodzić zawór lub spowodować pożar, jeśli pracuje on z produktami łatwopalnymi, takimi jak ropa naftowa. Bardzo niskie temperatury mogą powodować zamarzanie. Materiał korozyjny może uszkodzić zewnętrzne elementy zaworu, takie jak śruby, nakrętki i wkręty, osłabiając korpus zaworu. 

Waga i wsparcie 

Ważne jest, aby wziąć pod uwagę wagę zaworu orbitalnego i jego wsparcie. Niektóre zawory są bardzo ciężkie, co może wywierać duży nacisk na inne elementy orbitreka i ostatecznie je zniszczyć. 

Rozmiar zaworu 

Znajomość rozmiaru zaworu jest ważna, ponieważ pomoże w zakupie zaworu orbitalnego, który będzie łatwo pasował do innych elementów instalacji. Zapewni to również, że zawór orbitalny nie będzie uderzał w inne elementy systemu rurociągów lub nie spowoduje konieczności zmiany systemu rurociągów. 

Zastosowania zaworów orbitalnych 

• Stosowane w kontroli produktów ropopochodnych, ponieważ wykorzystują ognioodporne uszczelki. 
• Zawory te są stosowane w przemyśle chemicznym. 
• Zaopatrzenie w czystą wodę. 
• Produkcja ropy naftowej i gazu ziemnego. 
• Praca w lepkich płynach. 
• Przemysł farmaceutyczny. 
• Suszarki z sitem kretowym. 

Zalety zaworów orbitalnych 

• Brak tarcia o siedzenie. 
• Zawory te mają prostą konstrukcję, która ułatwia ich naprawę. 
• Brak wycieków, co zmniejsza straty i zanieczyszczenie środowiska. 
• Odporność na korozję. 
• Płyny gorące lub przenoszące ciepło. 
• Wyłączenie awaryjne. 
• Zawory te wykorzystują konstrukcję z górnym wejściem, która ułatwia dostęp do inspekcji w celu naprawy. 
• Odporność na ścieranie. 
• Obsługa za pomocą różnych siłowników zgodnie z preferencjami klientów. 
• Samoczyszczenie. 
• Zawory te mają szeroki zakres temperatur roboczych od -104°C do 427°C.

Wady zaworów orbitalnych 

• Drogie w porównaniu do innych zaworów. 
• Aplikacje krytyczne, w których operacje muszą być wykonywane zgodnie z instrukcjami producenta, aby uniknąć spowodowania śmiertelnych szkód w środowisku, na przykład w przemyśle naftowym. 

Rozwiązywanie problemów z zaworami orbitalnymi 

Uszkodzenie strukturalne 

• Uszkodzony uchwyt. Może to być spowodowane zamarznięciem lub uderzeniem zewnętrznym. Zidentyfikuj i usuń źródło problemu. 
• Złamany trzpień. Może to być spowodowane uderzeniem zewnętrznym lub zamrożeniem ruchu. Sprawdź kryteria rozwiązania zamrożonego ruchu i przyczynę awarii uderzenia. 
• Połączenie końcowe jest zerwane. Może to być spowodowane niewspółosiowością lub uderzeniem zewnętrznym. Upewnij się, że wyrównanie systemu jest idealne. 

Ciało jest uszkodzone

• Niewspółosiowość systemu. Upewnij się, że system jest prawidłowo wyosiowany. 
• Nadmierne ciśnienie wewnętrzne. Upewnij się, że ciśnienie wewnętrzne jest zgodne z zaleceniami producenta zaworu orbitalnego.
• Atak chemiczny. Należy upewnić się, że środek chemiczny działający na zawór orbitalny jest kompatybilny z wewnętrznymi materiałami zaworu, aby uniknąć jego uszkodzenia. 

Trudności w zamykaniu lub otwieraniu zaworu 

• Wewnętrzna niedrożność; nagromadzenie cząstek lub osadów. Zdemontuj zawór orbitalny, aby sprawdzić, czy nie ma w nim zanieczyszczeń, ciał stałych lub osadów cementu rozpuszczalnikowego. Wyczyść te materiały i ponownie zainstaluj zawór. 

Wyciek wewnętrzny 

• Uszkodzenie termiczne. Może to spowodować zniekształcenie zaworu orbitalnego. Należy sprawdzić zakres temperatur roboczych zaworu orbitalnego, a także zewnętrzne źródła ciepła wynikające z konstrukcji systemu. 

Zawór orbitalny nie zamyka się

• Nieprawidłowy kierunek obrotów. Sprawdź kierunek zamykania zaworu zgodnie z instrukcjami producenta. 
• Automatyka ma usterkę. W przypadku automatycznych zaworów orbitalnych może to być spowodowane wadliwym siłownikiem. Jeśli jest to zawór półautomatyczny, użyj systemu ręcznego, aby zamknąć zawór. W przeciwnym razie należy wezwać eksperta technicznego w celu naprawy siłownika. 

Podsumowanie 

Zawory orbitalne to zawory wykorzystujące mechanizm otwierania/zamykania poprzez przechylanie i obracanie. Zawory te są bardzo korzystne w porównaniu z innymi zaworami, ponieważ wykorzystują mechanizm, który eliminuje tarcie uszczelnienia, które jest główną przyczyną awarii zaworów, takich jak zasuwy, zawory grzybkowe i zawory kulowe. Producenci zaworów Orbit projektują zawory z wytrzymałych materiałów, które sprawiają, że są one odporne na materiały ścierne i korozyjne.

Zawory te można sklasyfikować w oparciu o stosowane typy siłowników, tj. ręczne zawory orbitalne, pneumatyczne zawory orbitalne, hydrauliczne zawory orbitalne i elektryczne zawory orbitalne. Producenci zaworów orbitalnych stosują wspólne zasady projektowania zaworów orbitalnych, co sprawia, że zawory te mają tę samą zasadę działania i funkcje. Cechy zaworów orbitalnych to konstrukcja z jednym gniazdem, brak tarcia między powierzchniami gniazda, samooczyszczanie, konstrukcja z górnym wejściem i praca z niskim momentem obrotowym, ponieważ nie ma tarcia, zużycia i odporności na ścieranie. Takie cechy dają zaworom orbitalnym przewagę nad innymi konwencjonalnymi zaworami, takimi jak zawory kulowe, zasuwy i zawory grzybkowe.

Zawory te są stosowane w różnych gałęziach przemysłu, takich jak ropa naftowa i gaz, ropa naftowa, chemia, zaopatrzenie w wodę i inne. Jednak pomimo tego, że zawory te mają super funkcje i zalety, ich produkcja i zakup są kosztowne.