Visitas:0 Autor:J-VALVES Hora de publicación: 2024-10-31 Origen:Sitio
En los campos industriales como el petróleo, el gas natural y la ingeniería química, las válvulas de bola son los componentes centrales de los sistemas de control de fluidos. Como dos diseños principales, las diferencias de rendimiento entre las válvulas de bola flotantes y las válvulas de bola de mierda son particularmente significativas en condiciones de trabajo fluctuantes de alta presión. Tomando el modelo DN300 PN40 (diámetro nominal de 300 mm y presión nominal de 40Bar) como ejemplo, este documento analiza el rendimiento de estabilidad de los dos a través del análisis estructural, la comparación de datos medidos y casos de aplicación de la industria.
1. Comparación de la estructura y el mecanismo de sellado
Indicador | Válvula de bola flotante | Válvula de bola de muelle |
Método de fijación de la esfera | Solo soportado por el vástago de la válvula superior, lo que permite que la esfera se mueva ligeramente (flotante). | Corregido por el vástago de la válvula superior y el munnion inferior, asegurando que la esfera no tenga desplazamiento. |
Principio de sellado | La presión media empuja la esfera para presionar contra el asiento aguas abajo, logrando un sellado unidireccional. | El asiento cargado de resorte presiona la esfera en ambas direcciones, lo que permite el sellado bidireccional. |
Material de asiento | Se necesitan materiales de alta elasticidad como PTFE para resistir la presión dinámica. | Las aleaciones resistentes al desgaste con estructuras de compensación elástica se adoptan para adaptarse al desgaste de alta presión. |
2. Rango aplicable y capacidad de carga de presión
· Válvula de bola flotante : es adecuado para escenarios de mediana y baja presión (≤pn25) y de diámetro pequeño (≤DN200). Se basa en la presión media para lograr el sellado y es propenso a fugas debido al desgaste del asiento bajo alta presión a largo plazo.
· Válvula de bola de mierda : está especialmente diseñada para alta presión (hasta PN100) y de gran diámetro (hasta DN600). Con fijación mecánica y compensación de resorte, tiene mayor estabilidad.
1. Requisitos para parámetros clave
Parámetro | Valor estándar | Base de pruebas |
Diámetro nominal (DN) | 300 mm | ISO 6708 y GB/T 1047 |
Presión nominal (PN) | 40 bar | EN 1092 - 1 y ASME B16.5 |
Resistencia del material | Cuerpo de la válvula: vástago de la válvula WCB/CF8M | API 6D e ISO 15848 - 1 |
Clase de fuga | ≤iso 5208 Clase IV | API 598 |
2. Simulación de condiciones de trabajo fluctuantes de alta presión
1. Estándar de prueba : Refiriéndose a API 6FA e ISO 15848 - 1, simule el rango de fluctuación de presión de 0.45p_t (18MPA) a 1.0p_t (40MPa), con el número de ciclos ≥ 10,000 veces.
2. Etapas de prueba :
Etapa A : 0 - 18MPA, 4.500 ciclos (simulando fluctuaciones diarias).
Etapa D : 0 - 40MPa, presión máxima única (simulando condiciones de trabajo extremas).
1. Rendimiento de sellado y velocidad de fuga
Artículo de prueba | Válvula de bola flotante | Válvula de bola de muelle |
Tasa de fuga inicial | ≤0.01% | ≤0.005% |
Tasa de fuga después de 10,000 ciclos | 0.15% (falla de sellado debido al desgaste del asiento) | 0.03% (sellado mantenido por compensación de resorte) |
Fuga a presión máxima (40MPa) | Fuga instantánea que alcanza el 0.5% | Sin fuga visible |
2. Respuesta de apertura y cierre y cambio de torque
· Válvula de bola flotante : el par inicial es bajo (≤200n · m). Sin embargo, después de los ciclos, debido al aumento de la fricción del asiento, el par aumenta a 350n · m, y el tiempo de apertura y cierre se extiende en un 30%.
· Válvula de bola de mierda : el soporte del rodamiento reduce la fricción, y el par es estable a 150 - 180n · m, con el error de la apertura y el tiempo de cierre de ≤5%.
3. Fatiga mecánica y predicción de la vida
Aspecto | Válvula de bola flotante | Válvula de bola de muelle |
Tasa de desgaste del asiento | 0.12 mm por 10,000 ciclos | 0.03 mm por 10,000 ciclos |
Vida prevista (en PN40) | 5 - 7 años | 10 - 15 años |
Modo de falla | Deformación plástica del asiento y desplazamiento de la esfera | Ropa de uso y atenuación de la elasticidad de primavera |
1. Comparación de escenarios aplicables
Escenario de la aplicación | Tipo de válvula recomendada | Razón |
Tuberías de petróleo de larga distancia | Válvula de bola de muelle | Hay fluctuaciones frecuentes de alta presión, por lo que se requieren sellado bidireccional y una larga vida útil. |
Sistemas de reacción de presión media en plantas químicas | Válvula de bola flotante | Es sensible a los costos y el medio tiene baja corraza. |
Cerrado de emergencia de tanques de almacenamiento de GNL | Válvula de bola de muelle | Se necesita una respuesta rápida y fugas cero. |
2. Certificación y cumplimiento
· API 6D : Certificación obligatoria para válvulas de bola de Trunnion , que cubre el diseño, los materiales y los procesos de prueba.
· ISO 15848 : las válvulas de bola flotantes deben pasar la certificación de fuga de Clase C (emisiones bajas de fugitivo).
Bajo las condiciones de trabajo fluctuantes de alta presión de DN300 PN40, la válvula de bola de mierda muestra ventajas significativas en virtud de su estructura fija mecánica, sellado bidireccional y mecanismo de compensación de resorte. La tasa de fuga es tan baja como 0.03%, y la vida útil puede ser más del doble que la de la válvula flotante. Aunque la válvula de bola flotante tiene un costo inicial más bajo, su costo de mantenimiento a largo plazo y su riesgo de cierre son más altos.
