Valve World Conference. Дайджест докладов

• Valve World
• Valve World
• Valve World
• Valve World
• Valve World
• Valve World
От редакции
Уважаемые читатели! Предлагаем вам ознакомиться с кратким содержанием докладов, прозвучавших
на конференции «Valve World 2014» в Дюссельдорфе, Германия. Конференция была организована
KCI Publishing B.V., Jacob Damsingel 17, NL 8201 AN Zutphen, The Netherlands. Если вас заинтересует
какой-либо доклад, его презентацию вы сможете найти на сайте: http://www.valve-world.net
Дайджест докладов
Рубрика ведётся с 2009 г. Перевод Т.С. Скляровой
PV14024
Шаровые краны высокого давления
для водородных заправочных станций в Европе
T. Gomi, Perrin GmbH, Германия
С развитием в Европе наземного транспорта, работа­
ющего на газе и на водородном топливе, будет быстро
расти количество заправочных станций с соответству­
ющим оборудованием. Для них потребуется запорная
и предохранительная арматура, имеющая свои особен­
ности: она должна быть дешевой и компактной, отличать­
ся долговечностью и высоким коэффициентом расхода.
В докладе подробно описана технология водородной
заправочной станции, указано, где и какая там нужна
арматура, какие и почему к ней предъявляются требо­
вания. И далее представлена новая разработка: полно­
проходный шаровой кран с пробкой в опорах, выгодно
отличающийся по целому ряду параметров от иголь­
чатых клапанов, применяемых сегодня. Компактные
краны диаметром проходного сечения 6,4 мм работа­
ют при максимальном рабочем давлении в 103 МПа
при t = 85 °С. Температура рабочей среды от –50 до 85 °С.
CV = 2,1 (у игольчатых клапанов CV = 0,25), что позволяет
очень быстро выполнить дозаправку машины топливом.
Управление – ручное или от пневмопривода, привод
устанавливается непосредственно на кран.
В новой разработке крана применены: запатенто­
ванная конструкция уравновешенного штока, обеспе­
чивающая низкий крутящий момент; эксцентрически
расположенные седла шара (подана заявка на патент);
алмазоподобное углеродное покрытие контактирующих
поверхностей седел и шара, твердость которого (HV1500–
2000) в три раза больше твердости стеллита при толщи­
не слоя всего 4 μм, коэффициент сопротивления такого
покрытия 0,01 (у стеллита 0,18). В докладе подробно
разъяснена сущность всех эти инновационных решений.
30
В заключение приведены результаты испытаний крана
и отдельных его деталей:
„„ гидравлических испытаний под давлением 154,5 МПа;
„„ герметичности по прокладочным материалам газо­
образным гелием под давлением 103 МПа;
„„ герметичности затвора газообразным гелием
под давлением 103 МПа и 10 МПа (уплотнение ме­
талл по металлу – утечки 10 см3/мин; мягкое уплот­
нение – 0,3 см3/мин);
„„ величины крутящего момента (при полном перепаде
давления – 15 Нм);
„„ наработки на отказ (уплотнение металл по металлу –
> 40000 циклов; мягкое уплотнение – > 20000 ци­
клов без замены и ремонта);
„„ качества уплотнительных поверхностей и долговеч­
ности.
Такие краны будет незаменимы для заправочных стан­
ций с водородным топливом, а также найдут применение
в любых системах с высоким давлением.
www.valve-industry.ru
•
• Valve World
•
Valve World
• Valve World
• Valve World
• Valve World
• Valve World
•
PV14025
Определение силы трения и уплотняющей способности
сальниковой набивки ножевых задвижек
Carlos D. Gira~o, Teadit Packing & Gasket, Бразилия; Paul Holland, Pentair Valves & Controls VIC, Австралия
Ножевые шиберные задвиж­
ки широко применяются для раз­
личных сред – жидких и твер­
дых. Для уплотнения штока
в них, как правило, применяются
плетеные набивки нетипичной
прямоугольной формы.
Целью проведенного иссле­
дования стало выяснение зави­
симости силы трения в набивке
и ее уплотняющей способности
от материала и количества на­
бивочных колец.
Испытывалась шиберная задвижка DN 300 на класс
давления 150 с площадью проходного сечения в затворе
1,95 квадратных дюймов с максимальным количеством
уплотнительных колец – 4, управляемая пневмоприво­
дом при снятых седлах. Испытания проводились на на­
работку 310 рабочих циклов (по API 624). Были испыта­
ны четыре варианта материала набивки (см. таблицу),
при установке от 1 до 4 колец и при моментах затяжки
18, 27, 36 lbf.ft (фунт-сила-фут).
По итогам испытаний набивка на основе E-PTFE по­
казала вдвое большее трение по сравнению с набив­
ками из ПТФЭ с акрилом и графитом, однако в плане
герметичности самый плохой результат у A-PTFE. Чтобы
избежать видимых утечек перед началом испытаний,
набивку из E-PTFE требовалось затянуть гораздо силь­
нее – до 42 lbf.ft, такое усилие приводило к вы­
пучиванию набивки. Наименьшую силу трения
при хорошей герметичности показала набивка
из EG-PTFE.
Что касается количества набивочных ко­
лец, то особой разницы в плане герметич­
ности между вариантами с 2-мя, 3-мя и 4-мя
кольцами отмечено не было. Но при этом со­
противление движению штока 4 кольца соз­
дают значительно большее, чем 2.
В докладе подробно описана процедура
предварительных и основных испытаний, при­
ведены многочисленные графики, иллюстриру­
ющие результаты каждого из них.
Материал набивки
Пример
A-PTFE
Акриловые волокна + ПТФЭ
EG-PTFE
Расширенный ПТФЭ
с графитовым наполнением
E-PTFE
Расширенный ПТФЭ
E-PTFE R
Расширенный ПТФЭ
с резиновым сердечником
PV14026
Руководство по проведению
аудита и аттестации литейных заводов
Bader M. Al-Jarallah, Saudi Aramco, Саудовская Аравия; Alberto Rossi, Orion spa, Италия
В докладе представлена методология квалификаци­
онной оценки литейных заводов. В ее рамках оценива­
ются производственные возможности, то есть, способ­
ность завода изготовить отливки требуемого качества
из требуемого материала, а также текущая эффектив­
ность предприятия, включая эффективность управления
(человеческий фактор), и действующая на предприятии
система качества.
Арматуростроение № 4 (97) 2015
Для аудита производства разработана система по­
казателей производственного процесса, включая изго­
товление литейных форм, процессы плавки, литья, об­
работки отливок, призванных оценить литейный завод
как поставщика заготовок для арматуры. По каждому
показателю выставляется оценка по пятибалльной шкале.
По итогам аудита составляется аттестационная карточка
с выведением на основе отдельных показателей агреги­
31
• Valve World
• Valve World
• Valve World
рованных оценок, вычисляемых в процентах от макси­
мально возможного числа баллов. Для каждого показате­
ля установлены уровни ответственности, определяющие
его вес в агрегированной оценке. Процедура выставления
баллов достаточно формализована, создана инструкция
по оценке показателей.
Введена система из шести классов требований к ли­
тью. К 1-му классу относятся, например, требования к ли­
тью для атомной энергетики, включающие повсеместный
• Valve World
• Valve World
• Valve World
рентгенографический контроль, к 5-му классу – толь­
ко некоторые базовые химико-механические требова­
ния, 6 класс – лишь некоторые визуальные требования
(массовая продукция). Приведены таблицы, в которых
указано, каковы должны быть значения оценок показа­
телей для того или иного класса, а также таблицы срав­
нения требуемых для определенного класса показателей
и выявленных при аудите. Именно на основании таких
сравнительных данных и принимается решение о соот­
ветствии поставщика литья.
Аудит текущей эффективности предприятия состоит
в оценке трех аспектов по трем параметрам. Аспекты:
компетенция (знания), организация (команда и про­
цедуры управления), инструменты (возможности раз­
вития). Оцениваются точность, разброс и устойчивость
каждого из этих аспектов. Причем такая оценка может
относиться как к предприятию в целом, так и к работе
отдельных подразделений/направлений: планирование,
инжиниринг, и т. п.
Аудит внутренней системы контроля качества и про­
изводственных планов методологически схож с аудитом
производственных возможностей: выделяется набор па­
раметров, они оцениваются по пятибалльной системе,
оценки суммируются, агрегированная оценка вычисля­
ется как процент к максимально возможной оценке.
Представленная в докладе система аудита и квалифи­
кации поставщиков литья поможет арматуростроителям
почувствовать уверенность в возможностях и надежности
своих поставщиков.
PV14027
Многофункциональность регулирующей арматуры
Federico Bordin, Hit Valve, Италия
Многофункциональность некоего технического
устройства означает его способность выполнять раз­
ные задачи, обычно свойственные нескольким разным
устройствам. При этом за счет чуть худшего выполнения
отдельных функций происходит упрощение и сниже­
ние цены. Разработка многофункциональных устройств
во многих случаях технически и/или экономически
оправдана.
При регулировании технологического процесса тре­
буется выполнение нескольких последовательных функ­
ций. Для каждой отдельной функции оптимизация будет
состоять в:
„„ расширении рабочего диапазона;
„„ повышении точности регулирования;
„„ снижении или устранении кавитации;
„„ снижении шума и вибрации;
32
„„
„„
„„
„„
уменьшении износа и эрозии;
сокращении выбросов в атмосферу.
Многофункциональная же оптимизация означает:
агрегирование требований к каждой отдельной
функции;
упор на основные требования;
www.valve-industry.ru
•
• Valve World
•
Valve World
• Valve World
• Valve World
• Valve World
• Valve World
•
Выравнивание давления (за предохранительным клапаном скважины)
Продувка (после закрытия
предохранительного клапана)
Глушение скважины
(для ее переоборудования)
жидкая
жидкая
газообразная
Давление на входе, бар
200
200
250
Перепад давления, бар
200 ÷ 0
200 ÷ 0
50
CV, макс., галлонов/мин
25
25
9,1
Клапан одностороннего действия
Клапан одностороннего действия
Клапан одностороннего действия
Среда
Установленная арматура
два уровня оптимизации;
„„ поиск компромиссных решений по вторичным тре­
бованиям.
Конкретный пример: на добывающей платформе
в Северном море установлено 3 клапана, выполняющие
три различных функции (см. таблицу). Была поставлена
задача заменить их одной единицей арматуры, поиск оп­
тимальных решений велся в соответствии с указанными
выше принципами. В докладе описан процесс этого по­
иска, результатом которого стал многофункциональный
регулирующий шаровой кран.
В данном кране применены следующие решения: не­
сколько параллельных проходных сечений, многоступен­
чатое снижение давления, двусторонняя герметичность.
Оптимизации подверглась конструкция шара с целью
достижения максимальной пропускной способности
при снижении кавитации, шума и вибраций. В частно­
сти, разработана оптимальная конфигурация отверстий.
„„
В результате был создан новый шаровой кран НС-6,
подходящий для трех различных условий эксплуатации.
Уже более 100 таких кранов установлены и успешно ра­
ботают на добывающих морских платформах в Северном
море. Это упрощает технологическую схему трубопрово­
дов, обеспечивая существенное снижение затрат.
PV14033
Применение эластомеров в качестве уплотнения в условиях низких температур:
практическое руководство
Peter Warren, James Walker Group Ltd.
Доклад представителя компании James Walker, одного
из крупнейших в мире производителей уплотнений, по­
священ вопросам обеспечения герметичности при низких
температурах в тех случаях, когда в качестве уплотни­
тельных материалов выступают эластомеры. Компания
многие десятилетия ведет исследования свойств эласто­
мерных материалов при низких температурах (в частно­
сти, разрабатывает материалы, устойчивые к взрывной
декомпрессии), тратя на это немало сил и средств. В до­
кладе рассказано о проблематике данных исследований,
о методах проводимых для этого испытаний и использу­
емом оборудовании.
Что происходит с эластомером при снижении темпе­
ратуры? Его жесткость увеличивается, и при некоторой
температуре, называемой температурой стеклования Tg,
Арматуростроение № 4 (97) 2015
полимер окончательно теряет эластичность и становится
твердым и хрупким1. Однако, температура стеклования
не является четко определенной величиной, она зависит
от различных условий – например, от давления. Кроме
того, охрупчивание эластомера происходит не мгновен­
но, и он сохраняет определенную уплотнительную спо­
собность в случае, например, высокой частоты термо­
циклов (то есть, в динамике температура стеклования
ниже). Причем разные эластомеры реагируют на эти
факторы по-разному, имея к тому же разные статические
температуры стеклования.
1
Стеклование, или витрификация – фазовый переход второго рода,
при котором вещество, оставаясь аморфным, приобретает многие свой­
ства твердого тела кристаллической природы. Витрификацию часто оши­
бочно смешивают с кристаллизацией, являющейся фазовым переходом
первого рода (прим. ред.).
33
•
Valve World
•
Valve World
•
В докладе рассказано о применяемых James
Walker методах испытаний, сделаны некоторые
общие выводы, даны рекомендации по испыта­
ниям эластомеров на низкие температуры. Обору­
дование для некоторых видов испытаний показано
на рисунке.
Измерение низкотемпературного сокращения
(TR-тест по BS ISO 2921)
Измерение модуля упругости
при кручении по Геману
(ISO 1432, BS903 A13)
Измерение статической
температуры стеклования
методом ДСК2
Измерение
ударной хрупкости
(по ASTM D746)
Среди рекомендаций, данных в докладе, на­
пример, такие:
„„ использование при испытаниях смазки искажа­
ет результаты, для получения правильного ре­
зультата следует испытывать материал «сухим»;
„„ результат зависит от того, подается ли давление
еще при комнатной температуре, или уже после
охлаждения, порядок следует выбирать в зави­
симости от задач;
„„ следует учитывать, что на результат влияет ди­
намика (термоциклы).
Общий вывод доклада таков: уплотнение
при низких температурах – это сложно! «Основная»
герметичность имеет место при температурах выше
Tg и может быть надежно предсказана лаборатор­
ными испытаниями материалов. Но есть еще и «ус­
ловная герметичность», которая может наблюдаться
и при более низких температурах, для ее выявле­
ния необходимы натурные испытания. James Walker
немало инвестирует в исследования, которые по­
зволят уже в 2015 полностью понять «условную
герметичность».
2
Метод дифференциальной сканирующей калориметрии.
34