Hình 1 Hình 2
Hình 3
hinh 4
Sự giảm áp suất đáng kể của các dịch vụ chất lỏng trong van cầu xuống dưới áp suất hơi làm cho hơi ép ra khỏi chất lỏng. Các bong bóng sẽ phục hồi áp suất và xẹp xuống, tạo ra sóng áp suất. Do đó, sóng áp suất có thể làm hỏng chỗ ngồi, phích cắm và thân của van cầu. Khe hở có thể tạo ra các hố không đều và xói mòn ở phần trang trí (chỗ ngồi và phích cắm), thân và đường ống hạ lưu. Hình 2 cho thấy hư hỏng do ăn mòn dưới dạng các vết rỗ nhỏ rất giống với hư hỏng do ăn mòn ở phích cắm của van cầu.
Tạo hốc có những tác động tiêu cực khác ngoài sự ăn mòn và xói mòn:
- Tiếng ồn lớn
- Rung động mạnh
- Làm nghẹt dòng chảy do hình thành hơi
- Thay đổi đặc tính chất lỏng
- Nhà máy ngừng hoạt động
ĐO ĐỘ BỀN VỮNG
Mức độ nghiêm trọng của sự xâm thực được đo thông qua chỉ số khoang, được tính theo công thức sau:
Mức độ nghiêm trọng và độ mở rộng của sự xâm thực đối với các van dựa trên các giá trị chỉ số khoang được đưa ra trong Bảng 1.
Hình 3 cho thấy kết quả của thử nghiệm lưu lượng và phát triển hệ số tạo khoang cho van một phần tư vòng quay bao gồm van bi, van bướm và van cắm.
Nguy cơ xâm thực không chỉ phụ thuộc vào chỉ số xâm thực mà còn bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ mở của van. Trên thực tế, việc mở van ít hơn sẽ làm tăng khả năng xâm thực. Có các thông số khác ảnh hưởng đến cavitation:
- Kích thước van: Kích thước van lớn hơn sẽ làm tăng nguy cơ xâm thực.
- Cấp áp suất: Các van ở cấp áp suất cao hơn có khả năng giảm áp suất cao hơn và nguy cơ xâm thực.
- Vật liệu: Vật liệu cứng hơn như 22Cr duplex có ít nguy cơ xâm thực hơn so với các lựa chọn vật liệu mềm hơn như thép không gỉ Austenit. Ngoài ra, các vật liệu trang trí cứng như Stellite 6 (UNS R30006) hoặc Stellite 21 ở dạng rắn hoặc lớp phủ và thép không gỉ mactenxit 13Cr như UNS S41000 hoặc 415000 có khả năng chống xâm thực cao hơn.
- Rò rỉ: Rò rỉ từ chân van khi van đóng làm tăng nguy cơ xâm thực.
- Chế độ dòng chảy: Tốc độ dòng chảy rối và cao làm tăng nguy cơ xâm thực.
- Thiết kế cắt: Ví dụ, thiết kế cắt nhiều bước tạo ra sự giảm áp suất trong hai hoặc nhiều giai đoạn để tránh giảm áp suất cao trong một giai đoạn. Ưu điểm khác của thiết kế nhiều tầng là có áp suất giảm cao ra khỏi chỗ ngồi và các khu vực bịt kín phích cắm.
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
Có nhiều cách tiếp cận khác nhau để tránh xâm thực. Chúng bao gồm thay đổi van và giảm lựa chọn van cầu. Các giải pháp khác giải quyết việc lựa chọn van cầu kiểu thẳng mạnh mẽ hơn.
Tiêu chuẩn mới
Phiên bản đầu tiên của Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ (API) 623, được phát hành vào năm 2013, bao gồm các yêu cầu đối với van cầu để tránh rò rỉ, rung động và xâm thực. Tiêu chuẩn API 623 chỉ định mặt cứng trên cả ghế ngồi và phích cắm và đĩa dẫn hướng, đặc biệt đối với các lớp áp suất cao. Đường kính gốc được chỉ định trong API 623 tuân theo các nguyên tắc của Tiêu chuẩn van cổng thép đúc API 600, với các giá trị khác nhau. Các giá trị đường kính thân trong API 623 lớn hơn so với các tiêu chuẩn van cầu khác bao gồm BS 1873, để tránh gãy như tách thân và phích cắm. Tiêu chuẩn này bao gồm các van có đường kính từ 2- đến 24- inch và các cấp áp suất từ 150 đến 2500. Stellite là hợp kim coban-crom được sử dụng rộng rãi để làm mặt cứng của các bộ phận bên trong van cầu bao gồm cả bệ ngồi và cắm, để chống xói mòn và xâm thực.
Lựa chọn van thay thế
Hình 5
Van cầu kiểu chữ Y (còn được gọi là van xiên) và van hướng trục (Hình 4 và 5) là các loại van thay thế có thể được sử dụng để tránh xói mòn và xâm thực. Đường dẫn dòng chảy bên trong van cầu hoa văn kiểu Y thẳng hơn so với van cầu hoa văn thẳng.
Van hướng trục là thế hệ van cầu mới của DAGO có nhiều ưu điểm như giảm áp suất thấp, tốc độ đóng mở nhanh, đặc tính dòng chảy êm, mômen hoạt động thấp và tuổi thọ thiết kế cao. Tuy nhiên, van hướng trục và kiểu chữ Y đắt hơn van cầu kiểu thẳng về chi phí chi tiêu (CAPEX). Ngoài ra, van bướm có thể là lựa chọn ưu tiên để điều tiết trong các dịch vụ tiện ích như nước, thay vì van cầu. Một lý do để chọn van bướm thay vì van cầu để tiết lưu trong các dịch vụ nước biển là van bướm ít tốn kém hơn, mặc dù hiện tượng xâm thực có thể xảy ra bên trong van bướm như ở van cầu.
PHẦN KẾT LUẬN
Khe hở là vấn đề vận hành chính trong van cầu loại T thông thường. Nên chọn vật liệu trang trí cứng như Stellite, sử dụng vật liệu trang trí chống xâm thực như loại nhiều bước và áp dụng tiêu chuẩn API 623 để thiết kế van cầu kiểu chữ T (DAGO). Tuy nhiên, lựa chọn các loại van như van cầu kiểu Y (DAGO) hoặc van hướng trục cũng có thể là một giải pháp tốt để giảm hoặc tránh nguy cơ xâm thực.