Ngendi Katup Digunakake: Nang endi wae!

08 Nov 2017 Ditulis dening Greg Johnson

Katup bisa ditemokake meh ing ngendi wae saiki: ing omah-omah kita, ing sangisore dalan, ing bangunan komersial lan ing ewonan panggonan ing njero pembangkit listrik lan banyu, pabrik kertas, kilang minyak, pabrik kimia, lan fasilitas industri lan infrastruktur liyane.
Industri katup pancen jembar, kanthi segmen sing beda-beda wiwit saka distribusi banyu nganti tenaga nuklir nganti lenga lan gas hulu lan hilir. Saben industri pangguna pungkasan iki nggunakake sawetara jinis katup dhasar; nanging, rincian konstruksi lan bahan asring beda banget. Iki conto:

Pabrik Banyu
Ing jagad distribusi banyu, tekanane meh tansah relatif endhek lan suhu sekitar. Rong fakta aplikasi kasebut ngidini sawetara elemen desain katup sing ora bakal ditemokake ing peralatan sing luwih tantangan kayata katup uap suhu dhuwur. Suhu sekitar layanan banyu ngidini panggunaan elastomer lan segel karet sing ora cocog ing papan liya. Bahan alus iki ngidini katup banyu dilengkapi kanggo nutup tetesan kanthi rapet.

Pertimbangan liyane ing katup layanan banyu yaiku pilihan bahan konstruksi. Wesi cor lan ulet digunakake sacara ekstensif ing sistem banyu, utamane saluran diameter njaba sing gedhe. Saluran sing cilik banget bisa ditangani kanthi apik nganggo bahan katup perunggu.

Tekanan sing dideleng dening umume katup saluran banyu biasane kurang saka 200 psi. Iki tegese desain tekanan sing luwih dhuwur kanthi tembok sing luwih kandel ora dibutuhake. Sanajan mangkono, ana kasus ing ngendi katup banyu digawe kanggo nangani tekanan sing luwih dhuwur, nganti sekitar 300 psi. Aplikasi iki biasane ana ing saluran banyu dawa sing cedhak karo sumber tekanan. Kadhangkala katup banyu kanthi tekanan sing luwih dhuwur uga ditemokake ing titik tekanan paling dhuwur ing bendungan sing dhuwur.

Asosiasi Pekerjaan Air Amerika (AWWA) wis ngetokake spesifikasi sing nyakup macem-macem jinis katup lan aktuator sing digunakake ing aplikasi pekerjaan air.

BANYU LIMBAH
Sisih liyane saka banyu ngombe seger sing mlebu ing fasilitas utawa struktur yaiku limbah utawa saluran pembuangan. Saluran iki ngumpulake kabeh cairan limbah lan padatan lan ngarahake menyang instalasi pangolahan limbah. Instalasi pangolahan iki nduweni akeh pipa lan katup tekanan rendah kanggo nindakake "pekerjaan reged". Syarat kanggo katup limbah ing pirang-pirang kasus luwih entheng tinimbang syarat kanggo layanan banyu resik. Gerbang wesi lan katup cek minangka pilihan sing paling populer kanggo jinis layanan iki. Katup standar ing layanan iki digawe miturut spesifikasi AWWA.

INDUSTRI KEKUATAN
Sebagéan gedhé daya listrik sing diasilaké ing Amerika Serikat diasilaké ing pembangkit listrik tenaga uap sing nggunakaké bahan bakar fosil lan turbin kecepatan tinggi. Nglupas tutup pembangkit listrik tenaga modern bakal ngasilaké tampilan sistem pipa tekanan tinggi lan suhu tinggi. Jalur utama iki minangka sing paling penting ing proses pembangkit listrik tenaga uap.

Katup gerbang tetep dadi pilihan utama kanggo aplikasi on/off pembangkit listrik, sanajan katup globe pola-Y kanthi tujuan khusus uga ditemokake. Katup bal layanan kritis kanthi kinerja dhuwur saya tambah populer karo sawetara desainer pembangkit listrik lan nggawe terobosan ing jagad sing biyen didominasi katup linier iki.

Metalurgi iku penting banget kanggo katup ing aplikasi daya, utamane sing beroperasi ing rentang operasi tekanan lan suhu superkritis utawa ultra-superkritis. F91, F92, C12A, bebarengan karo sawetara Inconel lan paduan baja tahan karat umum digunakake ing pembangkit listrik saiki. Kelas tekanan kalebu 1500, 2500 lan ing sawetara kasus 4500. Sifat modulasi pembangkit listrik puncak (sing mung beroperasi yen perlu) uga menehi tekanan gedhe ing katup lan pipa, sing mbutuhake desain sing kuat kanggo nangani kombinasi ekstrem saka siklus, suhu lan tekanan.
Saliyané katup uap utama, pembangkit listrik uga diisi pipa tambahan, sing diisi karo macem-macem katup gerbang, globe, check, butterfly, lan ball.

Pembangkit listrik tenaga nuklir beroperasi nganggo prinsip uap/turbin kecepatan tinggi sing padha. Bedane utama yaiku ing pembangkit listrik tenaga nuklir, uap digawe saka panas saka proses fisi. Katup pembangkit listrik tenaga nuklir padha karo sepupune sing nganggo bahan bakar fosil, kajaba silsilah lan syarat tambahan linuwih absolut. Katup nuklir diprodhuksi kanthi standar sing dhuwur banget, kanthi dokumentasi kualifikasi lan inspeksi ngisi atusan kaca.

PRODUKSI LENGA LAN GAS
Sumur-sumur lenga lan gas sarta fasilitas produksi minangka pangguna katup sing akeh, kalebu akeh katup tugas berat. Sanajan semburan lenga sing nyembur atusan kaki ing udhara ora mungkin kedadeyan maneh, gambar kasebut nggambarake potensial tekanan lenga lan gas ing jero lemah. Iki sebabe kepala sumur utawa wit Natal diselehake ing sisih ndhuwur pipa dawa sumur. Rakitan iki, kanthi kombinasi katup lan perlengkapan khusus, dirancang kanggo nangani tekanan nganti 10.000 psi. Sanajan arang ditemokake ing sumur sing digali ing dharatan saiki, tekanan sing ekstrem banget asring ditemokake ing sumur lepas pantai sing jero.

Desain peralatan Wellhead ditutupi dening spesifikasi API kayata 6A, Spesifikasi kanggo Wellhead lan Peralatan Christmas Tree. Katup sing ditutupi ing 6A dirancang kanggo tekanan sing dhuwur banget nanging suhu sing sederhana. Umume wit Natal ngemot katup gerbang lan katup globe khusus sing diarani choke. Choke digunakake kanggo ngatur aliran saka sumur.

Saliyané kepala sumur dhéwé, akèh fasilitas tambahan sing ngisi lapangan lenga utawa gas. Peralatan proses kanggo ngolah lenga utawa gas sadurungé mbutuhaké sawetara katup. Katup iki biasané digawe saka baja karbon sing dirating kanggo kelas sing luwih murah.

Kadhangkala, cairan sing korosif banget—hidrogen sulfida—ana ing aliran minyak mentah. Materi iki, uga diarani gas asem, bisa nyebabake pati. Kanggo ngatasi tantangan gas asem, bahan khusus utawa teknik pangolahan bahan miturut spesifikasi NACE International MR0175 kudu ditindakake.

INDUSTRI LEPAS INDUSTRI
Sistem perpipaan kanggo rig lenga lepas pantai lan fasilitas produksi ngemot akeh katup sing digawe miturut macem-macem spesifikasi kanggo nangani macem-macem tantangan kontrol aliran. Fasilitas kasebut uga ngemot macem-macem puteran sistem kontrol lan piranti pelepas tekanan.

Kanggo fasilitas produksi lenga, jantung arteri minangka sistem pipa pemulihan lenga utawa gas sing sejatine. Sanajan ora mesthi ana ing platform kasebut dhewe, akeh sistem produksi nggunakake wit Natal lan sistem pipa sing beroperasi ing jerone 10.000 kaki utawa luwih sing ora ramah. Peralatan produksi iki dibangun miturut akeh standar American Petroleum Institute (API) sing ketat lan dirujuk ing sawetara Praktik sing Disaranake API (RP).

Ing umume platform lenga gedhe, proses tambahan ditrapake ing cairan mentah sing asale saka kepala sumur. Iki kalebu misahake banyu saka hidrokarbon lan misahake gas lan cairan gas alam saka aliran cairan. Sistem pipa sawise wit Natal iki umume dibangun miturut kode pipa American Society of Mechanical Engineers B31.3 kanthi katup sing dirancang miturut spesifikasi katup API kayata API 594, API 600, API 602, API 608 lan API 609.

Sawetara sistem iki uga bisa ngemot gerbang API 6D, katup bal, lan katup cek. Amarga pipa apa wae ing platform utawa kapal bor ana ing njero fasilitas kasebut, syarat ketat kanggo nggunakake katup API 6D kanggo pipa ora ditrapake. Sanajan pirang-pirang jinis katup digunakake ing sistem pipa iki, jinis katup pilihan yaiku katup bal.

Pipa
Senajan umume pipa ora katon, anane biasane katon cetha. Tandha-tandha cilik sing nyebutake "pipa minyak bumi" minangka salah sawijining indikator sing jelas babagan anane pipa transportasi ing lemah. Pipa-pipa iki dilengkapi akeh katup penting ing sadawane dawane. Katup penutup pipa darurat ditemokake ing interval sing ditemtokake dening standar, kode, lan undang-undang. Katup-katup iki nduweni fungsi penting kanggo ngisolasi bagean pipa yen ana kebocoran utawa nalika perawatan dibutuhake.

Uga kasebar ing sadawane rute pipa yaiku fasilitas ing ngendi jalur metu saka lemah lan akses jalur kasedhiya. Stasiun-stasiun iki minangka omah kanggo peralatan peluncuran "babi", sing kasusun saka piranti sing dipasang ing pipa kanggo mriksa utawa ngresiki jalur. Stasiun peluncuran babi iki biasane ngemot sawetara katup, jinis gapura utawa bal. Kabeh katup ing sistem pipa kudu duwe port lengkap (bukaan lengkap) supaya babi bisa liwat.

Pipa uga butuh energi kanggo nglawan gesekan pipa lan njaga tekanan lan aliran pipa. Stasiun kompresor utawa pompa sing katon kaya versi cilik saka pabrik proses tanpa menara retak sing dhuwur digunakake. Stasiun-stasiun iki dadi omah kanggo puluhan katup pipa gerbang, bal, lan cek.
Pipa-pipa kasebut dhewe dirancang miturut macem-macem standar lan kode, dene katup pipa ngetutake Katup Pipa API 6D.
Ana uga pipa cilik sing nyambung menyang omah lan struktur komersial. Pipa-pipa iki nyedhiyakake banyu lan gas lan dijaga nganggo katup penutup.
Kotamadya gedhe, utamane ing sisih lor Amerika Serikat, nyedhiyakake uap kanggo kabutuhan pemanasan pelanggan komersial. Jalur pasokan uap iki dilengkapi macem-macem katup kanggo ngontrol lan ngatur pasokan uap. Sanajan cairan kasebut yaiku uap, tekanan lan suhu luwih murah tinimbang sing ditemokake ing pembangkit listrik tenaga uap. Macem-macem jinis katup digunakake ing layanan iki, sanajan katup colokan sing dihormati isih dadi pilihan sing populer.

KILANG SIRUAN LAN PETROKIMIA
Katup kilang minyak nyumbang luwih akeh panggunaan katup industri tinimbang segmen katup liyane. Kilang minyak minangka papan kanggo cairan korosif lan ing sawetara kasus, suhu dhuwur.
Faktor-faktor iki nemtokake kepiye katup digawe miturut spesifikasi desain katup API kayata API 600 (katup gerbang), API 608 (katup bal) lan API 594 (katup cek). Amarga layanan sing atos sing dialami dening akeh katup iki, asring dibutuhake tunjangan korosi tambahan. Tunjangan iki diwujudake liwat kekandelan tembok sing luwih gedhe sing ditemtokake ing dokumen desain API.

Meh saben jinis katup utama bisa ditemokake kanthi akeh ing kilang gedhe sing khas. Katup gerbang sing ana ing endi-endi isih dadi raja bukit kanthi populasi paling gedhe, nanging katup quarter-turn saya akeh njupuk pangsa pasar. Produk quarter-turn sing sukses mlebu ing industri iki (sing uga tau didominasi dening produk linier) kalebu katup kupu-kupu triple offset kinerja dhuwur lan katup bal sing dipasang logam.

Katup gerbang, globe, lan cek standar isih ditemokake sacara massal, lan amarga desain sing kuat lan ekonomis ing manufaktur, ora bakal ilang ing wektu sing cedhak.
Rating tekanan kanggo katup kilang macem-macem saka Kelas 150 nganti Kelas 1500, kanthi Kelas 300 sing paling populer.
Baja karbon polos, kayata WCB kelas (cor) lan A-105 (tempa) minangka bahan sing paling populer sing ditemtokake lan digunakake ing katup kanggo layanan kilang. Akeh aplikasi proses penyulingan sing ngluwihi wates suhu ndhuwur baja karbon polos, lan paduan suhu sing luwih dhuwur ditemtokake kanggo aplikasi kasebut. Sing paling populer yaiku baja krom/moly kayata 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr lan 9% Cr. Baja tahan karat lan paduan nikel dhuwur uga digunakake ing sawetara proses penyulingan sing atos banget.

KIMIA
Industri kimia minangka pangguna gedhe saka kabeh jinis lan bahan katup. Saka pabrik batch cilik nganti kompleks petrokimia gedhe sing ditemokake ing Pantai Teluk, katup minangka bagean gedhe saka sistem perpipaan proses kimia.

Sebagéan gedhé aplikasi ing proses kimia tekanané luwih murah tinimbang akèh proses penyulingan lan pembangkit listrik. Kelas tekanan sing paling populer kanggo katup lan pipa pabrik kimia yaiku Kelas 150 lan 300. Pabrik kimia uga dadi pendorong paling gedhé saka akuisisi pangsa pasar sing direbut katup bal saka katup linier sajrone 40 taun kepungkur. Katup bal sing dipasang kanthi tangguh, kanthi penutup nol-bocor, cocog banget kanggo akèh aplikasi pabrik kimia. Ukuran katup bal sing kompak uga minangka fitur sing populer.
Isih ana sawetara pabrik kimia lan proses pabrik ing ngendi katup linier luwih disenengi. Ing kasus iki, katup sing dirancang API 603 sing populer, kanthi tembok sing luwih tipis lan bobot sing luwih entheng, biasane dadi pilihan katup gerbang utawa globe. Kontrol sawetara bahan kimia uga ditindakake kanthi efektif nganggo katup diafragma utawa jepit.
Amarga sifat korosif saka akeh bahan kimia lan proses panggawéan bahan kimia, pilihan bahan iku penting banget. Bahan defacto yaiku baja tahan karat austenitik kelas 316/316L. Bahan iki bisa digunakake kanthi apik kanggo nglawan korosi saka macem-macem cairan sing kadhangkala mbebayani.

Kanggo sawetara aplikasi korosif sing luwih angel, dibutuhake perlindungan sing luwih akeh. Baja tahan karat austenitik kanthi kinerja dhuwur liyane, kayata 317, 347 lan 321 asring dipilih ing kahanan iki. Paduan liyane sing digunakake saka wektu kanggo wektu kanggo ngontrol cairan kimia kalebu Monel, Paduan 20, Inconel lan 17-4 PH.

PISAH LNG LAN GAS
Gas alam cair (LNG) lan proses sing dibutuhake kanggo pamisahan gas gumantung marang pipa sing ekstensif. Aplikasi kasebut mbutuhake katup sing bisa beroperasi ing suhu kriogenik sing sithik banget. Industri LNG, sing saya tambah cepet ing Amerika Serikat, terus-terusan nggoleki cara kanggo nganyarke lan ningkatake proses pencairan gas. Kanggo tujuan iki, pipa lan katup wis dadi luwih gedhe lan syarat tekanan wis ditambah.

Kahanan iki mbutuhake produsen katup kanggo ngembangake desain kanggo nyukupi parameter sing luwih angel. Katup bal lan kupu-kupu quarter-turn populer kanggo layanan LNG, kanthi 316ss [baja tahan karat] minangka bahan sing paling populer. ANSI Kelas 600 minangka batas tekanan sing biasane kanggo umume aplikasi LNG. Sanajan produk quarter-turn minangka jinis katup sing paling populer, katup gerbang, globe, lan cek uga bisa ditemokake ing pabrik.

Layanan pamisahan gas kalebu mbagi gas dadi unsur-unsur dhasar individu. Contone, metode pamisahan udara ngasilake nitrogen, oksigen, helium, lan gas liyane. Sifat proses suhu sing endhek banget tegese akeh katup kriogenik sing dibutuhake.

Pabrik pamisahan LNG lan gas duwe katup suhu rendah sing kudu tetep bisa dioperasikake ing kahanan kriogenik iki. Iki tegese sistem pengepakan katup kudu ditinggikake adoh saka cairan suhu rendah kanthi nggunakake kolom gas utawa kondensasi. Kolom gas iki nyegah cairan mbentuk bal es ing sekitar area pengepakan, sing bakal nyegah batang katup muter utawa munggah.

GEDUNG KOMERSIAL
Gedung-gedung komersial ngubengi kita, nanging yen kita ora nggatekake kanthi teliti nalika dibangun, kita ora bakal ngerti akeh arteri cairan sing ndhelik ing njero tembok-temboke sing digawe saka pasangan bata, kaca, lan logam.

Penyebut umum ing meh saben bangunan yaiku banyu. Kabeh struktur iki ngemot macem-macem sistem pipa sing nggawa akeh kombinasi senyawa hidrogen/oksigen ing wangun cairan sing bisa diombe, banyu limbah, banyu panas, banyu abu-abu, lan proteksi geni.

Saka sudut pandang kaslametané bangunan, sistem geni iku sing paling penting. Proteksi geni ing bangunan meh kabeh diisi banyu resik. Supaya sistem banyu geni bisa efektif, sistem kudu bisa dipercaya, duwé tekanan sing cukup, lan dumunung ing sakubengé struktur. Sistem iki dirancang kanggo otomatis nyala nalika ana geni.
Gedung-gedung dhuwur mbutuhake layanan tekanan banyu sing padha ing lantai ndhuwur kaya lantai ngisor, mula pompa lan pipa tekanan dhuwur kudu digunakake kanggo nggawa banyu munggah. Sistem pipa biasane Kelas 300 utawa 600, gumantung saka dhuwure bangunan. Kabeh jinis katup digunakake ing aplikasi kasebut; nanging, desain katup kudu disetujoni dening Underwriters Laboratories utawa Factory Mutual kanggo layanan utama geni.

Kelas lan jinis katup sing padha sing digunakake kanggo katup layanan pemadam kebakaran uga digunakake kanggo distribusi banyu ngombe, sanajan proses persetujuan ora ketat banget.
Sistem AC komersial sing ditemokake ing struktur bisnis gedhe kayata gedung kantor, hotel, lan rumah sakit biasane terpusat. Sistem kasebut duwe unit chiller gedhe utawa boiler kanggo ngademake utawa manasi cairan sing digunakake kanggo mindhah suhu adhem utawa dhuwur. Sistem kasebut asring kudu nangani refrigeran kayata R-134a, hidro-fluorokarbon, utawa ing kasus sistem pemanas utama, uap. Amarga ukuran katup kupu-kupu lan bal sing kompak, jinis iki wis dadi populer ing sistem chiller HVAC.

Ing sisih uap, sawetara katup seperempat puteran wis nggawe terobosan ing panggunaan, nanging akeh insinyur pipa isih gumantung ing katup gerbang linier lan globe, utamane yen pipa mbutuhake ujung las butt. Kanggo aplikasi uap moderat iki, baja wis ngganteni wesi cor amarga kemampuan las baja.

Sawetara sistem pemanas nggunakake banyu panas tinimbang uap minangka cairan transfer. Sistem iki dilayani kanthi apik dening katup perunggu utawa wesi. Katup bal lan kupu-kupu sing dipasang kanthi elastis seperempat puteran misuwur banget, sanajan sawetara desain linier isih digunakake.

KESIMPULAN
Senajan bukti aplikasi katup sing kasebut ing artikel iki ora bisa dideleng nalika lelungan menyang Starbucks utawa menyang omah mbah putri, sawetara katup sing penting banget mesthi ana ing cedhak kono. Malah ana katup ing mesin mobil sing digunakake kanggo tekan papan-papan kasebut kayata ing karburator sing ngontrol aliran bahan bakar menyang mesin lan ing mesin sing ngontrol aliran bensin menyang piston lan metu maneh. Lan yen katup kasebut ora cukup cedhak karo urip saben dina, coba pikirake kasunyatan manawa jantung kita deg-degan kanthi rutin liwat papat piranti kontrol aliran sing penting.

Iki mung conto liyane saka kasunyatan manawa: katup pancen ana ing endi-endi. VM
Bagean II saka artikel iki ngrembug industri tambahan ing ngendi katup digunakake. Bukak www.valvemagazine.com kanggo maca babagan pulp & kertas, aplikasi kelautan, bendungan lan tenaga hidroelektrik, surya, wesi lan baja, aerospace, panas bumi, lan pembuatan bir lan penyulingan kerajinan.

GREG JOHNSON iku presiden United Valve (www.unitedvalve.com) ing Houston. Dhèwèké dadi editor kontributor kanggo Majalah VALVE, mantan ketua Dewan Perbaikan Katup lan anggota dewan VRC saiki. Dhèwèké uga njabat ing Komite Pendidikan & Pelatihan VMA, dadi wakil ketua Komite Komunikasi VMA lan mantan presiden Masyarakat Standarisasi Manufaktur.