Selección de válvulas de retención en grandes proyectos de desalinización de agua de mar
Jul 24, 2023
La selección razonable de válvulas para grandes proyectos de desalinización de agua de mar puede reducir el consumo de material, reducir la resistencia parcial y el consumo de energía, facilitar la instalación y reducir el mantenimiento. Este artículo se centra en la selección de válvulas de cierre y válvulas de retención de gran diámetro.
Válvulas de corte
El diámetro de la tubería de proceso en la desalinización de agua de mar a gran escala es generalmente de DN300 a 1600, que está más allá del alcance del uso de válvulas de bola y válvulas de globo generales. En comparación con las válvulas de compuerta (Z41H) con el mismo diámetro, la válvula de mariposa tiene las ventajas de una estructura simple, corrosión fácil, longitud de instalación corta, menor consumo de acero y coeficiente de resistencia parcial similar de la válvula. Es más económico y práctico elegir la válvula de mariposa como válvula de cierre. Según el nivel de presión, las válvulas de mariposa se pueden dividir en válvulas de mariposa de baja presión y válvulas de mariposa de alta presión.
(1)Válvulas de mariposa de baja presión
Se pueden utilizar válvulas de mariposa revestidas de caucho sin pasador en la línea central. Cuando la válvula de mariposa sea inferior e igual a DN500, utilice la conexión wafer. Cuando la válvula de mariposa sea mayor o igual a DN550, use conexión de brida. Cuando el diámetro de la válvula de mariposa es inferior e igual a 6 pulgadas (DN150), la fuerza de apertura es inferior a 400 N y se utiliza la manija. Cuando el diámetro de la válvula de mariposa es mayor e igual a 8 pulgadas (DN200), se opera con una caja de engranajes. La estructura de la línea central no aumentará demasiado el par debido a la baja contrapresión de la válvula de baja presión. Esta estructura tiene dos sellos. El sello principal se obtiene mediante la fuerza de preapriete de la placa de mariposa y el asiento de la válvula, y el segundo sello se obtiene mediante el ajuste de interferencia del vástago de la válvula y el orificio del asiento de la válvula. Dado que el vástago de la válvula está completamente aislado del medio y no se filtra en el agua de mar, el vástago de la válvula puede fabricarse con 2Cr13 o materiales equivalentes. El cuerpo de la válvula está revestido con hierro dúctil EPDM para aumentar el rendimiento del sellado. Dado que el cuerpo de la válvula no está en contacto con el medio, se reducen los requisitos para el rendimiento del material del cuerpo de la válvula (Tabla 3).
(2)Válvulas de mariposa de alta presión
Al seleccionar el material para la válvula de mariposa de alta presión, además de considerar la corrosión del agua de mar, también se debe considerar la resistencia a la presión del material. Cuando la presión de trabajo es de 69 bar y la presión máxima es mayor o igual a 85 bar, la válvula de mariposa de alta presión adopta una estructura de doble excéntrica para reducir el par debido a la alta contrapresión. Cuando el tamaño nominal de la válvula de mariposa es menor o igual a DN500, se adopta la conexión wafer. Cuando el tamaño nominal de la válvula de mariposa es superior e igual a DN550, se adopta el extremo con brida. La presión es Cl 600 y el cuerpo de la válvula y la placa de mariposa están hechos de acero dúplex ASTM A995 GR. 4A. Dado que el vástago de la válvula está expuesto al medio, el vástago de la válvula está hecho de ASTM A276 UNS31803 y el asiento de la válvula RPTFE. La estructura de doble excéntrica aumenta el coeficiente de resistencia parcial, la placa de mariposa y el vástago de la válvula deben fijarse mediante pasadores. Los requisitos para la anticorrosión de los pasadores son los mismos que para otras partes de paso de flujo.
1. Cuerpos de válvulas 2. Discos 3. Vástagos 4. Actuadores
Figura 1 Válvulas de mariposa de baja presión
Tabla 3 Materiales de las partes principales de las válvulas de mariposa de línea central de baja presión
Válvulas de corte
El diámetro de la tubería de proceso en la desalinización de agua de mar a gran escala es generalmente de DN300 a 1600, que está más allá del alcance del uso de válvulas de bola y válvulas de globo generales. En comparación con las válvulas de compuerta (Z41H) con el mismo diámetro, la válvula de mariposa tiene las ventajas de una estructura simple, corrosión fácil, longitud de instalación corta, menor consumo de acero y coeficiente de resistencia parcial similar de la válvula. Es más económico y práctico elegir la válvula de mariposa como válvula de cierre. Según el nivel de presión, las válvulas de mariposa se pueden dividir en válvulas de mariposa de baja presión y válvulas de mariposa de alta presión.
(1)Válvulas de mariposa de baja presión
Se pueden utilizar válvulas de mariposa revestidas de caucho sin pasador en la línea central. Cuando la válvula de mariposa sea inferior e igual a DN500, utilice la conexión wafer. Cuando la válvula de mariposa sea mayor o igual a DN550, use conexión de brida. Cuando el diámetro de la válvula de mariposa es inferior e igual a 6 pulgadas (DN150), la fuerza de apertura es inferior a 400 N y se utiliza la manija. Cuando el diámetro de la válvula de mariposa es mayor e igual a 8 pulgadas (DN200), se opera con una caja de engranajes. La estructura de la línea central no aumentará demasiado el par debido a la baja contrapresión de la válvula de baja presión. Esta estructura tiene dos sellos. El sello principal se obtiene mediante la fuerza de preapriete de la placa de mariposa y el asiento de la válvula, y el segundo sello se obtiene mediante el ajuste de interferencia del vástago de la válvula y el orificio del asiento de la válvula. Dado que el vástago de la válvula está completamente aislado del medio y no se filtra en el agua de mar, el vástago de la válvula puede fabricarse con 2Cr13 o materiales equivalentes. El cuerpo de la válvula está revestido con hierro dúctil EPDM para aumentar el rendimiento del sellado. Dado que el cuerpo de la válvula no está en contacto con el medio, se reducen los requisitos para el rendimiento del material del cuerpo de la válvula (Tabla 3).
(2)Válvulas de mariposa de alta presión
Al seleccionar el material para la válvula de mariposa de alta presión, además de considerar la corrosión del agua de mar, también se debe considerar la resistencia a la presión del material. Cuando la presión de trabajo es de 69 bar y la presión máxima es mayor o igual a 85 bar, la válvula de mariposa de alta presión adopta una estructura de doble excéntrica para reducir el par debido a la alta contrapresión. Cuando el tamaño nominal de la válvula de mariposa es menor o igual a DN500, se adopta la conexión wafer. Cuando el tamaño nominal de la válvula de mariposa es superior e igual a DN550, se adopta el extremo con brida. La presión es Cl 600 y el cuerpo de la válvula y la placa de mariposa están hechos de acero dúplex ASTM A995 GR. 4A. Dado que el vástago de la válvula está expuesto al medio, el vástago de la válvula está hecho de ASTM A276 UNS31803 y el asiento de la válvula RPTFE. La estructura de doble excéntrica aumenta el coeficiente de resistencia parcial, la placa de mariposa y el vástago de la válvula deben fijarse mediante pasadores. Los requisitos para la anticorrosión de los pasadores son los mismos que para otras partes de paso de flujo.
1. Cuerpos de válvulas 2. Discos 3. Vástagos 4. Actuadores
Figura 1 Válvulas de mariposa de baja presión
Tabla 3 Materiales de las partes principales de las válvulas de mariposa de línea central de baja presión
| Parts | Materials |
| Valve bodies | Ductile iron outer surface polyester coatings |
| Valve seats | EPDM |
| Butterfly plates | Nickel Aluminum Bronze, Ductile Iron |
| Valves | 2Cr13 or equivalent materials |
| Handles | Cast iron and polyester coatings on the outer surface |
| Gearboxes | Cast iron and polyester coatings on the outer surface |
Please note that when the medium contains abrasive particles, the disc should be made from ASTM A995 GR. 4A or above.
Check valves
Check valves are usually installed at the outlet of seawater pumps to prevent backflow of seawater and damage to equipment caused by water hammer. At present, the check valves used in seawater desalination projects include slow-closing butterfly check valves, fully rubber-lined butterfly wafer check valves, single-disc wafer check valves, and single-disc dual-phase steel wafer check valves.
(1) Slow-closing butterfly check valves
The main material of the slow-closing butterfly check valve is nodular cast iron. The mechanical or hydraulic slow-closing ability is better against water hammer, and it is suitable for low pressure. After investigation, it is found that it is currently widely used in wastewater treatment, chemical plants, municipal, and the product hydraulic section of seawater desalination projects.
(2) Fully lined butterfly wafer check valves
The fully rubber-lined butterfly check valve has an improvement in anti-corrosion. The valve body and stem are fully rubber-lined, and the disc can be made from duplex stainless steel or nickel aluminum bronze. This type of valve is set at the outlet of the low-pressure seawater pump and is suitable for installation on large-diameter pipelines. The nominal diameter of the valve ranges from DN200 to 1200. Attention should be paid to the requirements of installation space of the valve during design. Improper installation of the valve will cause the valve disc and spring to act on the valve stem for a long time, destroying the seal between the valve body and the valve stem, infiltrating the medium, causing corrosion of the valve body and shortening the service life of the valve.
1. Valve bodies 2. Discs 3. Stems 4. Actuators
Figure 2 Double eccentric high-performance butterfly valves
1. Valve bodies 2. Discs 3. Oil storage cylinders 4. Fine-tuning valves
Figure 3 Slow closing butterfly check valves
1. Valve bodies 2. Discs 3 Valve stems
Figure 4 Full rubber lined butterfly wafer check valves H77X - 10Q
(3) Single disc wafer check valves
The single disc wafer check valve has a simple structure and small installation space, and can be used under low pressure or high pressure. The valve is made from duplex stainless steel, which has good seawater corrosion resistance, light weight, can be installed horizontally and vertically, and is easy to use. In the seawater desalination device, the single disc check valve with a diameter less than and equal to DN250 is generally used. When the nominal size of the valve is greater than DN250, the water hammer effect is obvious and the action noise is great. Large-diameter single disc wafer check valves are widely used in gas piping. The valve has a non-full bore, with a disc opening of up to 45°, an increase in the resistance coefficient and a decrease in flow capacity.
1. Valve bodies 2. Discs 3. Stems
Figure 5 Single disc wafer check valves
(4) Single disc dual phase steel wafer check valves
The single-disc dual-phase steel wafer check valve has a small installation space. It adopts INCONEL springs to cooperate with the disc gravity to quickly close. When the flow or pressure is lower than a certain value, it will automatically close and resist water hammer. The sealing surface adopts an EPDM sealing ring to reduce the effect of water hammer. The streamlined disc has a low local resistance coefficient, and the valve opening increases. The single-disc dual-phase steel wafer check valve is installed at the outlet of the reverse osmosis high-pressure pump for seawater desalination. It is a solution for high pressure, anti-water hammer, corrosion resistance and non-return.
Figure 6 Single disc dual phase steel wafer check valves
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