1

II DEO

Cevni zatvarači

ventili, zasuni, slavine, priklopci Slika 2.1. Cevni zatvarači

VENTILI Ventili predstavljaju najšire korišćeni i najraznovrsniji tip cevnih zatvarača. Njihova glavna primena je u regulisanju protoka tečnih i gasovitih fluida, u slučajevima čestih otvaranja i zatvaranja Zaustavljanje ili pokretanje struje se postiže pomeranjem vretena sa pečurkom ka sedištu odnosno od sedišta. Sedište ventila može biti paralelno sa tokom fluida u telu ventila, a može biti i pod uglom od 90°, kao što pokazuje jedna od slika 2.4. Oni poseduju dobra zaptivna svojstva, međutim, zbog svoje složene konstrukcije su obično skuplji od drugih cevnih zatvarača (zapornih elemenata), te se retko upotrebljavaju kod cevovoda prečnika većih od 38 mm (u graničnim slučajevima i do 80 mm) i pritiske do 16 bar-a (u graničnim slučajevima i do 40 bar). Nedostatak ime je i osetljivost na nečistoće fluida i veliki veliki koeficijent lokalnog otpora kretanju fluida ξ. Najčešću primenu nalaze u gasovodima niskog pritiska, naročito u gasnim sistemima za domaćinstva. Tu se oni instaliraju u cevovodima koji snadbevaju više merača gasa, ispred merača gasa i ispred svakog potrošačkog aparata.

2

Standardni ravni ventil Ventil sa navojnim priključcima

Odbojni ventil sa oprugom (jednosmerni – sigurnosni) Ugaoni ventil

Ventil sa zaptivnom membranom i gumiranim telom Ventil sa nepromenjenim tokom fluida

Slika 2.4 Shema ventila

3

Lokalni otpor Koeficijent lokalnog otpora kretanju fluida ξ zavisi od intenziteta promene smera kretanja fluida, tj. od konstrukcije ventila.

Slika 2.6. Veličine koeficijenta lokalnog otpora ξ za različite konstrukcije ventila pri potpuno

otvorenom ventilu

Hod tanjirića Hod tanjirića ventila se određuje iz uslova da površina slobodnog prolaza kroz telo ventila prečnika d1 bude jednaka površini omotača cilindra prečnika d1i visine h za ravno zaptivno telo – tanjirić.

441

1

21 dhhdd

=⇒⋅⋅=⋅

ππ

d1

h

Kod koničnog oblika tanjirić hodom h treba obezbediti da konični deo bude potpuno iznad sedišta, pa se uzima:

4

)mm 20...10(4

1 +=dh

d1

h

Veličina koeficijenta ξ zavisi i od visine h (odnos h/d1).

Koeficijent lokalnog otpora delimično otvorenog ventila u meri h/d 1

01020304050

0.06 0.1 0.15 0.2 0.25

h/d 1

koef

icije

nt ξ

ravni tanjirić konični tanjirić

Slika 2.7.

Sila u vretenu

Aksijalna sila u vretenu koja treba da savlada otpore koje pruža: pritisak fluida na tanjirić, trenje na kontaktu vretena i zaptivača, navrtke i trenja na kontaktu vretena i tanjirića. Biće razmotren slučaj zatvaranja ventila, kod koga fluid deluje ispod tanjirića.

5

Slika 2.8. Shema ventila za proračun sala na vretenu (a) i detalj konstrukcije vretenasa

tanjirićem (b)

Na početku zatvaranja, kada je ventil dovoljno otvoren, deluje sila trenja vretena o zaptivač i navrtku Fµ i sila pritiska fluida na vreteno Ff = p · dv

2· π / 4. Zatvaranjem tanjirić prekriva prolaz, usled čega opada pritisak iznad tanjirića i povećava se pad pritiska. Pad pritiska je najveći kada je ventil zatvoren (nema pritiska iznad tanjirića) i jednak je radnom pritisku pr. Fluid u tom slučaju pritiskuje tanjirić silom Fr = pr · dn

2· π / 4 . Prečnik dn , predstavlja srednji prečnik površine datog naleganja. Kada deluje sila Fr , sila Ff je jednaka nuli. Sila trenja Fµ zavisi i od konstrukcije vretena, uvek je u smeru suprotnom od kretanja vretena. Maksimalna sila kojom se ventil zatvara Fz = pd · dn· π · b. Širina prstenaste površine b, Dozvoljeni pritisak na kontaktu materijala tanjirića i sedišta pd . Najveća sila Fv , kojom treba aksijalno optereti vreteno pri zatvaranju: Fv = Fr + Fz + Fµ · sin α

- α - ugao uspona zavojnice (komponenta - Fµ · sin α - deluje u pravcu ose vretena) Specifični površinski pritisak ps se uspostavlja na dodirnim površinama sedišta i tanjirića kada se ventil zatvara pri dejstvu pritiska fluida. U drugim uslovima, na primer kada se ventil zatvara bez prisustva fluida ili kada je pritisak manji od najvećeg radnog pritiska, na dodirnim površinama će se uspostaviti neki drugi površinski pritisak pk , čija veličina zavisi od elstičnih karakteristika materijala. Odnos površinskog pritiska ps i pk može da se analizira n asledeći način:

6

Slika 2.9. Shema elastičnih deformacija na sedištu i tanjiriću ventila.

ZASUNI Zasun predstavlja cevni zatvarač koji pokretanjem elementa za zatvaranje upravno na smer strujanja obavlja pokretanje ili zaustavljanje strujanja fluida u cevovodu. Glavni delovi zasuna, slika 2.1, su ručno kolo-1, vreteno-2, zaptivni uložak-3, zaptivka vretena-4, poklopac kućišta-5, zavrtanj za spajanje poklopca kućišta sa telom kućišta-6, telo-7, elemenat za zatvaranje-8 i sedište-9.

Vrste zasuna Zasuni se mogu podeliti prema obliku elementa za zatvaranje (zaptivnog tela) na:

- Zasun sa klinastim elementom za zatvaranje (slika 2.1), ima vođice za klin po kojima

se vrši njegovo kretanje. Klin je spojen sa vretenom. Nedostatak ovog zasuna je što pri dužem zatvorenom položaju zasuna, naročito ako su više temperature može doći do zaglavljivanja klina u sedištu.

- Zasun sa diskom, gde se elemenat za zatvaranje sastoji od dva diska koso

postavljena, koji pod dejstvom vretena naležu na dva paralelna sedišta. Šematski položaj diska za vreme otvaranja i zatvaranja zasuna je prikazan na slici 2.2. Ova vrsta zasuna omogućuje bolje zaptivanje u odnosu na zasune sa klinom. Ona traži i manju potrebnu snagu za zatvaranje i otvaranje. Kod ovog tipa je manje i oštećenje sedišta nego kod prvog.

7

Slika 2.1 Zasun sa elementom za zatvaranje u

obliku klina

Slika 2.2 Šematski prikaz položaja diska za vreme otvaranja i zatvaranja zasuna

U odnosu na sedište zasuna postoje: - Zasuni sa stabilnim sedištem, - Zasuni sa plivajućim sedištem. Sedište u ovom tipu zasuna je sposobno za aksijalno pomeranje. Zaptivanje se postiže pomoću ''O prstena'' i pomeranja sedišta oprugom. Razlika pritiska koja se stvara kod zatvaranja, dovodi do pojave sile koja poboljšava zaptivanje. Primena zasuna Primena zasuna je zastupljena uglavnom na onim mestima gde elemenat za zatvaranje ima samo otvoren ili samo zatvoren položaj. U eksploataciji zasuni moraju imati kompletno otvoren ili zatvoren položaj, jer postojanje isturenog elementa za zatvaranje u struji fluida izaziva promenu toka fluida, vrtloženje, vibracije i oštećenje ivice elementa za zatvaranje. Ovo je i razlog da se zasuni uopšteno ne koriste za namenu prigušivanja i u uslovima gde se održavaju ekstremne protočne brzine i tamo gde se zahteva često i brzo zatvaranje i otvaranje. Zasuni se mogu koristiti za ugradnju gde je izvesna mogućnosti isključenja pojedinih delova cevovodner mreže u svrhe popravke cevovoda, i sl. Zasuni se izrađuju za nazivne prečnke od 50 do 200 mm. Upravljanje zasunima manjih dimenzija je uglavnom ručno, a za veće se koristi obično električni pogon sa reduktorom, ili hidraulički, pneumatski. Da bi se smanjili gabariti zasuna, često se umesto vretena koje se okreće i aksijalno pomera element za zaptivanje (pozicija 8 na slici 2.1 i pozicije 3 na slikama 2.2 i 2.3.), vreteno samo okreće a navrtka koja je spregnuta sa njim i zaptivnim elementom se aksijalno pomera. U tom smislu razlikuju se : - zasuni sa pokretnim vretenom - zasuni sa stabilnim vretenom. Primenu u naftnoj i gasnoj industriji su našli zasuni prečnika do 1000 mm i za uslove radnih pritisaka do 60 bara. Proizvodnja zasuna inače podleže standardima, među kojima je najzastupljeniji u naftnoj i gasnoj industriji API-6D.

8

Slika 2.3 Konstrukcija zasuna manjih dimenzija sa ravnim elementoom za zaptivanje

Slika 2.4. Zasun velikih dimenzija, sa reduktorom i motornim pogonom (11)

9

Lokalni otpor kod zasuna Koeficijent lokalnog otpora ξ kod zasuna je mali u poređenju sa ventilima. Kreće se od 0,1 do 1,5. Načelno zavisi od suženja poprečnog preseka (slika 2.5).

Slika 2.5. Koeficijent lokalnog otpora za suženja (isprekidana linija predstavlja ukopan prsten koji služi kao vođica elementa za zaptivanje – od koga ne zavisi ξ) SLAVINE - ČEPNE I LOPTASTE, LEPTIR VENTILI Zajedničke karakteristike slavina su: brz proces otvaranja, zakretanje ključa za 90o, potrebna velika sila otvaranja (trenje na zaptivnom telu), neprikladnost za podešavanje protoka, mali koeficijent lokalnog otpora (0,4 – 1).

Slika 2.6 Konstrukcija slavine

10

Čepna slavina predstavlja usavršenu verziju slavine koja se primenjuje već nekoliko hiljada godina. Čepna slavina se sastoji iz tela i čepa. Konični ili cilindrični čep poseduje otvor i njegovim dovođenjem u osu cevi omogućuje se početak strujanja fluida, odnosno pokretanjem za 90° sprečava se strujanje fluida. U otvorenom položaju čepne slavine, zbog oblika elementa za zatvaranje-čepa, ne mogu da obezbede pun otvor voda. Tipičan izgled jedne čepne slavine je dat na slici 2.7.

Slika 2.7 Šema čepne slavine

U odnosu na dimenzije priključka (prema API-standard 599-1970), razlikuju se čepne slavine sa kratkim, regularnim i venturijevim priključcima, kao i slavine sa čepom sa punim i suženim otvorom u odnosu na oblik prolaza. Druga važna podela je podela čepnih slavina na podmazujuće i nepodmazujuće. - Nepodmazujuće čepne slavine su snadbevene čepom sa specijalno obrađenom površinom (putem nanošenja tvrdog metala ili temperaturnom obradom) radi sprečavanja habanja između tela i čepa. Nepodmazujuća čepna slavina može imati obloženu površinu čepa ili unutrašnjost tela mekšim materijalom (plastična masa). Nedostatak čepnih slavina sa mekim sedištem je ograničenje njihove primene u određenim temperaturnim područjima. - Podmazujuće čepne slavine su snadbevene sistemom za ubrizgavanje podmazivog sredstva radi smanjenja trenja između tela i površine čepa. Ove slavine imaju kanale kroz koje se ubrizgava podmazujuće sredstvo. Podmazivanjem se obezbeđuje zaptivnost čepne slavine i njen rad bez poteškoća. Jedna od karakteristika čepnih slavina je što one mogu biti izvedene sa čepom sa više otvora.Tako jedna čepna slavina može ekonomično zameniti nekoliko slavina sa jednim otvorom, čime se postižu i određene uštede u cevima i fitinzima. Loptaste slavine: su počele da dobijaju popularnost početkom šezdesetih godina u naftnoj i gasnoj industriji. One predstavljaju modifikaciju čepnih slavina. Umesto čepa, polirana lopta sa otvorom se rotira za 90° radi pokretanja ili zaustavljanja strujanja fluida. One imaju određenu prednost obzirom na gabarit, manje su od zasuna, obezbeđuju dobru zaptivnost i manje su osetljive na prisustvo čvrstih čestica u fluidu. One se inače karakterišu veoma malim otporom, koji pružaju prilikom strujanja fluida.

11

Slika 2.8. Loptasta slavina

Dva glavna tipa loptastih slavina su slavine sa punim otvorom i slavine sa suženim otvorom. Tip slavine sa punim otvorom je vrlo popularan zbog skoro nula otpora fluidu i pogodnosti održavanja cevovoda, kod primene čistača, u koji se oni ugrađuju. Slavine sa suženim otvorom imaju manji gabarit a i cenu. Neznatno veći pad pritiska, u odnosu na pun otvor može biti zanemaren u mnogim primenama, naročito u gasovodima. Međutim, tip slavine sa suženim otvorom se ne može preporučiti za fluide sa visokom brzinom i za fluide sa velikim sadržajem čvrstih čestica. Druga značajna klasifikacija loptastih slavina je na slavine sa: - Loptaste slavine sa plivajućom loptom su projektovane da loptu drže dva sedišta za loptu, smeštena u telo slavine, jedno na ulaznoj strani a drugo na izlaznoj strani. Mehanizam zaptivanja je da ulazni pritisak potiskuje loptu koja pritiska sedište na izlaznoj strani i prekida-zatvara protok fluida. Habanje sedišta i veća torzija za pokretanje može se smatrati kao nedostatak ovog tipa slavine. Ponekad je sedište na ulaznoj strani prethodno prenapregnuto radi obezbeđenja zaptivanja i na ulaznoj strani. Ovo čini da se postiže duplo zaptivanje i mogućnost ispuštanja pritiska u šupljini tela slavine bez uticaja na ulazni i izlazni pritisak. Radi smanjenja poteškoća vezanih za sedišta, sedišta se obično izvode od kvalitetnih plastičnih materijala ili se izvode tako da su lako zamenljiva. Tip slavine sa plivajućom loptom se primenjuje kod cevovoda manjih dimenzija ili u cevovodima sa malim pritiscima. - Loptaste slavine sa fiksiranom loptom su izvedene tako što je lopta montirana na dve osovinice smeštene u telu slavine na vrhu i na dnu. Njihov mehanizam zaptivanja je da opruga sedišta i ulazni pritisak pritiskuju sedište lopte na loptu radi zaustavljanja protoka. Ova konstrukcija omogućuje zaptivanje sa obe strane i ispuštanje suvišnog pritiska iz šupljine tela slavine.

12

Slika 2.9 prikazuje šemu slavine sa plivajućom loptom, tj. sa loptom koja može da se aksijalno pomera pomoću razlike pritisaka (između ulaznog i izlaznog pritiska) ka sedištu slavine. Ovo je dato na šemi "a". Šeme na slici 2.9. "b" i "c" prikazuju slavinu sa fiksnom loptom i način potiskivanja zaptivnog prstena ka lopti.

Slika 2.9. Tipovi loptastih slavina

Loptaste slavine su, u mnogim konstrukcijama, snadbevene plastičnim zaptivnim materijalima za sedišta lopte, zaptivke vretena i dr. Ovo postavlja pitanje vatrootpornosti, odnosno zaptivnosti slavine posle izlaganja vatri, u uslovima požara, jer visoke temperature mogu dovesti do dekompozicije ili dezintegracije materijala. Jedno rešenje je, za takve uslove primena loptaste slavine koja ima kontakt metal na metal. Standard API-607-1977 daje uslove ispitivanja loptastih slavina sa mekim zaptivnim sedištem koje treba da budu vatrootporne. Loptaste slavine se generalno ne preporučuju za svrhe prigušivanja. Kada se primenjuju u delimično otvorenom položaju povećana brzina strujanja može oštetiti sedište lopte. Posebno se projektuju loptaste slavine i posebni materijali za sedišta kada se razmatra primena slavine za prigušivanje. Kod malih prečnika, sedišta lopte su često dovoljno kruta i odupiru se visokim brzinama strujanja fluida. To je i razlog zašto se manje loptaste slavine mogu primeniti za uslove prigušivanja. Dobra zaptivnost, kao i brzina zatvaranja i otvaranja čepnih i loptastih slavina učinili su ih veoma primenljivim u gasnoj industriji. One su našle primenu i za grubu regulaciju (regulaciju većih količina) protoka. Za regulaciju protoka one se mogu regulisati ručno ili pomoću motora. Regulacija pomoću motora upotrebljava se pri automatskoj regulaciji u svrhu dispečerskog regulisanja količine protoka prema potrošnji u pojedinim delovima distributivnog sistema. Leptir ventil predstavlja veoma jednostavan cevni zatvarač. Element za zatvaranje je u obliku diska, čijim pokretanjem za 90O dolazi do zatvaranja protoka. Zadovoljavajuću nepropusnost ovaj zatvarač postiže zahvaljujući zaptivnom materijalu od sintetičkog kaučuka.

13

Slika 2.10. Leptirasti ventil

Obzirom na osetljivost zaptivnog materijala ovaj tip ventila je opremljen sa prirubničkim spojem čime se omogućava brza i laka zamena. Leptir ventil nalazi najveću primenu u sklopu zaobilaznog voda gde se uglavnom i koristi za ručno prigušivanje protoka. Njegova primena je uglavnom ograničena na područje nižih pritisaka. Danas se maksimalni radni pritisci za ovu vrstu zatvarača kreću do 25 bara. PRIKLOPCI, KLAPNE Priklopci se retko sreću , najviše zbog nepouzdanosti zaptivanja, koriste se za prečnike do 1 m i pritiske do 10 bar. Osnovna konstrukci priklopca omogućava podešavanje protoka.

Slika 2.11. Konstrukcija priklopca sa el.pogonom i mehanizmom za otvaranje i zatvaranje

Protivpovratna klapna predstavlja zatvarač kojim se onemogućuje strujanje u neželjenom smeru. Kretanje struje u neželjenom smeru dovodi do spuštanja klapne i do prekida strujanja. Klapna može biti opterećena preko poluge nekim tegom.

14

Slika 2.12. Protiv-povratna klapna

Primena ovog zatvarača je vezana za vodove u kojima se očekuje promena smera strujanja.

Slika 2.13. Protivpovratni

ventil sa klipom Slika 2.14. Protivpovratni ventil sa

kuglom

Slika 2.15 Protivpovratni ventil

sa oprugom (podizni) Slika 2.16. Protivpovratna klapna

sa krilcima IZBOR CEVNOG ZATVARAČA Cevni zatvarači koji se koriste u transportu i distribuciji prirodnog gasa moraju da zadovolje određene uslove. Među njima, je svakako na prvom mestu, nepropustljivost. Jedan cevni zatvarač mora da prekine sav protok fluida sa ulazne strane ka izlaznoj strani, bez ikakvog propuštanja u okolinu cevovoda. Uzrok eventualnog propuštanja je:

• Nesavršenosti naleganja organa za zatvaranje na sedište. Nesavršenost naleganja se često događa usled naprezanja na istezanje koje potiče od cevovoda i odražava se na telo zatvarača

15

• Prisustvu nečistoća, prašine, naslaga i dr. na delovima koji se dovode u kontakt u toku zatvaranja.

Kvalitet fluida koji se transportuje i pritisak rada imaju veliki uticaj na izbor, ne samo na konstruktivan materijal različitih delova cevnog zatvarača već i na koncepciju sklopa cevnog zatvarača. U većini slučajeva treba izbegavati gubitke pritiska kod proticanja kroz cevni zatvarač, pri čemu zatvarači sa punim otvorom imaju prednost nad ostalim (koeficijenti lokalnog otpora ξ ). Cevni zatvarači treba da budu laki za održavanje (podmazivanje, odstranjivanje naslaga i dr.) i da su podesni za laku i brzu manipulacuju. Neki tipovi cevnih zatvarača ne zahtevaju ništa u pogledu održavanja osim periodičnog podmazivanja.

SIGURNOSNI ELEMENTI- UREĐAJI ZA ISPUŠTANJE SUVIŠNOG PRITISKA

¤ Jedan od prvih načina zaštite od prekomernog pritiska bila je primena “U“ cevi. Visina stuba tečnosti i njena gustina određuje dozvoljeni pritisak u instalaciji. Pojava većeg pritiska izaziva izbacivanje tečnosti iz “U“ cevi i izlaska gasa u atmosferu. Slika 2.17 pokazuje “U“ cev na jednom vodu koji štiti od prekomerno-g pritiska.

Slika 2.17 Sistem zaštite pomoću ”U” cevi

Ovaj način zaštite je jednostavan ali ima ozbiljnih nedostataka vezanih za karakteristike tečnosti koja se primenjuje. Primena vode kao tečnosti znači problem isparavanja i zamrzavanja dok je kod primene ulja, problem zapaljivosti a opšti nedostatak im je što kod pojave prekomerno-g pritiska dolazi do izbacivanja tečnosti. ¤ Sigurnosni ventil (kod gasnih sistema često se koristi naziv izduvni ventil) predstavlja najprepoznatljiviji sigurnosni element. U cevovodu mu je uloga da spreči porast pritiska iznad dozvoljene vrednosti, na taj način što se deo fluida propušta i na taj način se pritisak snižava. Postoje konstrukcije sa tegom i sa oprugom.

16

c. d.

Slika 2.17. Sigurnosni ventil sa tegom Telo 1, sedište 2, tanjirić 3, potiskivač 4, vođica 5, poklopac 6, nosač poluge 7, graničnik 8, zaptivač 9, potiskivač 10,elastični prsten 11, poluga 12, nosač tega 13, teg 14, zavrtnji 15, zavrtanj 16, navrtka 17. Jedan od prvih uređaja kojim se mogao podešavati dozvoljeni nivo pritiska i koji se sam automatski zatvara posle izduvavanja usled suvišnog pritiska prikazan je na slici 2.17. To je tip sigurnosnog ventila sa tegom kod koga opterećeni tanjirić naleže na sedište mlaznice. Suvišan pritisak ispod tanjirića podiže tanjirić i tegove i pri tome se omogućava ispuštanje gasa u atmosferu. Opterećenje tanjirića se može izvesti tegom čija se pozicija može podešavati njegovim pomeranjem na poluzi na kojoj se nalazi. Ventil sa tegom (slika 2.17. d) se koristi u sistemima gde je pritisak mali, dok se ventil sa tegom na poluzi (slika 2.17. c) koristi u sistemima srednjeg pritiska. Prednosti izduvnih ventila sa tegom su: mala cena, pojednostavljen rad, mogućnost podešavanja za rad na malim pritiscima. Nedostaci ovog tipa ventila su: pritisak na koji se podešavaju je pod uticajem izlaznog pritiska i što se ispuštanje u atmosferu s punim kapacitetom ostvaruje kod većih nadpritisaka, što su osetljiviji na promene ulaznog pritiska što može da dovede do zveckanja i lupanja ventila. Veći broj tipova izduvnih ventila primenjuje oprugu kao elemenat opterećenja. Ona je ekonomičnija i pogodnija za podešavanje te je zato i našla veću primenu. Na slici 2.17 a. prikazan je presek izduvnog ventila sa oprugom sa šematskim prikazom rada sigurnosnog ventila sa oprugom (slika 2.17 c, 2.17 d., pečurka = tanjirić). Kod prve konfiguracije izduvnog ventila na slici 2.17 c., komora u kojoj se nalazi opruga ima komunikaciju sa atmosferom. Kod ove konfiguracije pritisak u izlaznom vodu ventila deluje na snižavanje pritiska podešavanja–pritiska na kome počinje otvaranje ventila i ispuštanje gasa. Kod druge konfiguracije na slici 2.17 d. gde je komora sa oprugom u komunikaciji sa pritiskom u izlaznom vodu iz izduvnog ventila, izlazni pritisak, P2, deluje na povećanje pritiska podešavanja, pritiska na kome se otvara ventil. Ovakav uticaj sledi pošto je gornja površina tanjirića na koju deluje pritisak P2 veća od donje površine tanjirića na koju deluje isti pritisak.

17

Na slici 2.17.b. prikazan je jedan tip spoljnog izduvnog ventila. Ovaj tip ima opterećenje oprugom, a membrana zatvara mlaznice. Kod pojave suvišnog pritiska dolazi do podizanja membrane sa mlaznice i isticanja gasa kroz mlaznicu. Pojava uticaja izlaznog pritiska na pritisak otvaranja izduvnog ventila je vezana za primere gde se više izduvnih ventila povezuje na zajednički izlazni vod. U takvom primeru propuštanje jednog ventila stvara određeni pritisak u izlaznom vodu što ima odraza na rad drugih ventila spojenih na ovaj vod. Prednosti izduvnih ventila sa oprugom su sledeće: mala cena, jednostavan rad, lako podešavanje, koristi se u širem opsegu pritisaka. Nedostaci ovog tipa ventiila su: propuštanje ventila u uslovima kada je pritisak u štićenom vodu (ili sudu pod pritiskom) blizu pritisaka podešenosti, pritisak podešenosti je pod uticajem izlaznog pritiska, potreban je veći nadpritisak za postizanje punog kapaciteta isticanja, osetljivost na promene ulaznog pritiska što može da dovede do zveckanja i lupanja ventila.

a.

b.

telo 1, sedište 2, tanjirić 3, vođica 4, oslonac 5, lopta 6, potiskivač 7, osigurač 8, držač opruge 9, opruga 10, oslonacopruge 11, zaptivač 12, poklopac 13, zavrtanj 14, navrtka 15, granični zavrtanj 16, kontranavrtka 17, navrtka zaprinudno otvaranje 18, osigurač 19, podizač (služi za proveru funkcionisanja ventila) 20, zglob podizača 21, polugapodizača 22, nosač 23, osovinica 24, rascepka 25, zavrtanj za učvršćivanje nosača 26

18

c. d.

Slika 2.17. Sigurnosni ventil sa oprugom

⇒ Za sigurnosni ventil sa tegom, odredjuje se sila Fo potrebna da bi tanjirić ostao na sedištu. Fo = k · po · An

- k – koeficijent preopterećenja ventila,

za dobro obrađene površine sedišta i tanjirića k = 1,01 ... 1,05

- An = dn2

· π / 4 , dn – srednji prečnik naleganja tanjirića

⇒ Sila Fo može da se odredi i na osnovu jednačine ravnoteže, prema slici 2.17., na osnovu težina poluge Gp, i težine tega Gt

Fo · l1 = Gp · l2 + Gt · l3

⇒ Kada pritisak fluida preraste pritisak po, silu Fo čine sila pritiska fluida Fr i sila udara struje fluida pri otvaranju Fu.

Fo = Fr + Fu = (ϕ · ∆p · An) + (β ·g

Av ns

⋅⋅⋅

2

2 γ)

- ∆p - razlika pritiska ispred i iza tanjirića, zavisi od visine podizanja i radnog pritiska p koji je promenljiv. Može da se odredi na osnovu poznate jednačine

g

vpp⋅⋅

⋅++−=∆2

)1(2

21γξξ ,

ξ1 – koeficijent lokalnih otpora pre sedišta i ξ2 posle sedišta.

19

- vs - brzina u otvoru prečnika ds (slika 2.17); računas e na osnovu jednačine

kontinuiteta prema otvoru prečnika d1 (slika 2.17); AsA

vvs1⋅=

- ϕ - koeficijent pada pritiska zbog brzine i geometrije sedišta - β - koeficijent koji uzima u obzir otpor proticanju zbog oblika tanjirića i njegovog

izdizanja iznad sedišta Za ventile malog hoda može se približno uzeti ϕ = β = 1.

⇒ Kod sigurnosnog ventila sa oprugom karakteristično je podešavanje sile u opruzi koja određuje pritisak pri kome se podiže tanjirić.

Ravnoteža sila kod ovog ventila menja se u toku otvaranja, jer se sila u opruzi menja sa visinom otvaranja h: Fo + c · h = Fr + Fu , gde je c krutost opruge. Na osnovu poslednje dve jednačine za Fo može da se odredi brzina v kao i odgovarajući protok kroz ventil.

¤ Na slici 2.18 prikazan je izduvni ventil sa pilotom (pilot, amplifikator, pojačivač, ima za ulogu fino porešavanje pritiska, učiće se kasnije u 3. delu detaljnije) . Kod ovog tipa izduvnog ventila koristi se ulazni pritisak za zatvaranje glavnog ventila a pilot za aktiviranje, otvaranje ventila. Ulazni pritisak se prenosi posebnim instrumentalnim vodom preko pilota na gornju stranu tanjirića glavnog ventila i drži glavni ventil u zatvorenom položaju jer je površina gornjeg dela tanjirića veća za oko 25% od površine donjeg dela tanjirića koja pokriva grlo mlaznice, na koju deluje takođe ulazni pritisak. Što je ulazni pritisak bliži pritisku podešenosti (pritisku aktiviranja izduvnog ventila) to je veća sila zatvaranja čime je eliminisano ”zveckanje” ventila koji se događa kod ventila sa oprugom kad je ulazni pritisak blizu pritisku podešenosti odnosno aktiviranja. Kada ulazni pritisak dostigne pritisak podešenosti dolazi do aktiviranja pilota, čime se blokira dovod ulaznog pritiska iznad tanjirića glavnog ventila i oslobađa – ispušta pritisak u delu iznad tanjirića glavnog ventila što omogućuje podizanje tanjirića t.j. otvaranje glavnog ventila. Izduvni ventil sa pilotom ima prednost što omogućuje rad blizu pritiska podešenosti bez ”zveckanja” ventila i što nema uticaja ulazni pritisak na funkcionisanje ventila. Izduvni ventil, međutim, ne može da funkcioniše kada pilot otkaže, što je osnovni nedostatak.. Ukoliko dođe do pojave hidrata i čvrstih čestica u instrumentalnom vodu od glavnog izduvnog ventila do pilota onda to može dovesti da se glavni ventil ne aktivira na pritisku podešenosti već na pritisku koji je za 25% veći od pritiska zarobljenog iznad tanjirića ventila. Radi ovoga, izduvni ventil sa pilotom se koristi sa velikom pažnjom kod gasa sa prisustvom primesa čvrstih čestica, odnosno kod gasa sa nečistoćama.

20

Slika 2.18 Izduvni ventil sa pilotom

Nedostatak izduvnog ventila sa pilotom je i taj, da ako u štićenom vodu, ili sudu, nema pritiska onda izlazni pritisak može da dovede do otvaranja glavnog ventila. Ovo bi se moglo dogoditi ako bi štićeni vod, ili sud, bio zatvoren i rasterećen od pritiska na primer radi održavanja, i kada je izlaz ventila povezan na zajednički vod i ako bi došlo do aktiviranja nekog drugog izduvnog ventila i time došlo do povećanja pritiska u izlaznom zajedničkom vodu. Na slici 2.19 prikazan je aksijalni izduvni ventil sa pilotom. Pojava prekomernog pritiska u štićenom vodu, na ulazu u izduvni ventil, dovodi do aktiviranja pilota čime dolazi do smanjenja pritiska u kontrolnoj komori glavnog ventila.

Izduvni ventil se otvara pošto se smanji kontrolni pritisak na gumenoj čarapi – naglavku. Pritisak u vodu širi čarapu na ulaznom kavezu i pomera je sa izlaznog kaveza čime otvara ventil. Kad se pritisak u štićenom vodu vrati na normalu, pritisak opruge zatvara pilot ventil, omogućavajući da se pritisak iz voda ispušta kroz restrikror. Pritisak narasta u kontrolnoj komori i zatvara ventil. Prednosti i nedostaci izduvnog aksijalnog ventila sa pilotom su iste kao i kod izduvnog ventila sa pilotom.

21

Slika 2.19 Aksijalni izduvni ventil

Izduvni ventili mogu biti izvedeni i u okviru samog regulatora pri čemu se dobija ušteda u prostoru. Oni, takozvani, unutrašnji izduvni ventili mogu biti dimenzionisani za delimično ispuštanje ili za potpuno. Primena izduvnog ventila za delimično ispuštanje je uglavnom kombinovana sa drugim uređajima (radi postizanja potrebne sigurnosti instalacije), kao što su blok ventili kojim se postiže kompletno zatvaranje. Izduvni ventil za potpuno ispuštanje je dimenzionisan tako da kod potpunog otvaranja može da ispusti celu količinu gasa koju regulator može da isporuči. Kapacitet ovih izduvnih ventila treba određivati uz primenu proizvođačkih podataka odnosno tabela. UREĐAJI KOJI OGRANIČAVAJU PORAST PRITISKA PUTEM PRIGUŠIVANJA PROTOKA

Monitor regulator-podrazumeva instalaciju dva regulatora u seriji kao sistem zaštite od prekomerno-g pritiska. Jedan je radni regulator a drugi je monitor–nadzorni regulator. Oba regulatora prate pritisak u vodu iz regulatora. Nadzorni regulator je otvoren i nije u funkciji sve dok radni regulator ne ispadne iz rada i dok se ne pojavi određeni nadpritisak u izlaznom vodu kada se on aktivira. Nadzorni regulator može biti postavljen ispred i iza radnog regulatora. Aranžman sa nadzornim regulatorom ispred radnog regulatora ima prednost što se nadzorni regulator postavlja pre redukcije pritiska radi čega je gas topliji čime se dobija na zašiti od mržnjenja. Takođe, mirniji je rad, sa manje buke, jer je manja turbulencija u regulatoru. Prednost aranžmana sa postavljanjem nadzornog regulatora iza radnog regulatora je što radni regulator štiti nadzorni regulator od stranih materija i začepljenja i u slučajevima pojave nadpritiska hidraulički udar bi bio mnogo manje jačine u odnosu na aranžman sa nadzornim regulatorom ispred radnog regulatora.

22

Na slici 2.20 prikazan je sistem zatvaranja pomoću serijskih monitor sistema – pri čemu dva regulatora imaju zajednički ventil.

Slika 2.20 Sistem zaštite pomoću serijskih regulatora monitor sistem-koji imaju zajednički

ventil

UREĐAJI ZA OBUSTAVLJANJE PROTOKA Treći metod zaštite je primena blokadnih ventila. Ovi ventili su obično opterećeni oprugom koja reaguje momentalno na povećanje pritiska. Na slici 2.21 prikazan je jedan tip ventila za automatsko zatvaranje–blok ventil. Ventil poseduje u gornjem delu kućište gde je smeštena membrana koja sa donje strane prima dejstvo ulaznog pritiska a sa gornje strane dejstvo sile opruge. Na slici 2.22 je prikazan jedan tip blok ventila sa dve membrane i dve opruge, princip rada ovog ventila je isti kao ventila prikazanog na slici 2.21. Ova membrana drži preko određenog mehanizma element zatvaranja u otvorenom položaju. Kada se pojavi porast pritiska iznad određene vrednosti, iznad pritiska podešenosti, dolazi do pomeranja membrane na više a time do oslobađanja elementa za zatvaranje koji pod dejstvom posebne opruge naleže na sedište a jače njegovo naleganje izaziva i stuja gasa i time dolazi do prekida protoka gasa.

Slika 2.21. Princip aktiviranja

blok ventila Slika 2.22. Ventil za

automatsko zatvaranje

23

Automatski ventili za zatvaranje protoka mogu biti upravljani ili unutrašnjim pritiskom ili spoljnim pritiskom dovedenim iz udaljenog izvora posebnim vodom. Ventili za automatsko zatvaranje se obično koriste na instalacijama fabrika, bolnica, škola i javnih zgrada.

ELEMENTI ZA REDUKCIJU PRITISKA

Na slici 2.23. prikazano je karakteristično rešenje reducir ventila koji umanjuje pritisak u odnosu 1:4, s tim da reducirani pritisak bude 0,5 – 3,5 bar (za pritiske do 16 bara koristi se umesto gumene odgovarajuća jača membrana). Pomeranje membrane (5) usled dejstva reduciranog pritiska reguliše položaj tanjirića (4) u odnoosu na sedište (26), a time i veličinu reduciranog pritiska.

Slika 2.23. Reducir ventil

poklopac sa navojem 1, donji nosač membrane 2, opruga 3, tanjirić membrane 4, membrana 5, pločica 6, navrtka 7, gornj nosač 8, zavrtanj 9, navrtka 10, zavarena prirubnica 11, telo ventila 12, zavrtanj 13 i 14, navrtka 15 i 16, zaptivač 17 i 18, vođica 19, nosač vođice 20, klizna šipka tanjirića 21, umetak 22, osigurač 23, navrtka 24, šipka membrane 25, sedište 26, poklopac 27, zaptivač 28, zavrtanj 29, navrtka 30, navojni čep 31, zaptivač 32.

24

ELEMENTI ZA KOMPENZACIJU

DILATACIJA

Veličina izduženja za velike čelične cevi može se uzeti oko 1.1 mm za svaki metar dužine i svakih 100o C razlika temperatura, a za bakarne 1,8 mm.

Kompenzaciona cev

Kompenzacione cevi u obliku lire

Dilataciona kutija

telo sa osloncem 1, nepomerljiv nosač pomerljivog priključka 2, zaptivač od azbesta natopljen grafitom (u obliku prstena) 3, zatvarač 4, zavrtanj i navrtka 5,6.

25

Talasasta cev (obratiti pažnju na unutrašnju cev koja štiti od pojave turbulencije fluida)

Slika 2.24. Konstrukcijska rešenja elemenata za kompenzaciju cevovoda

ELEMENTI ZA ODVAJANJE KONDENZATA I

ISPUŠTANJE VAZDUHA

Kada je u telu (1) kondenzat, zvono (8) pada usled sopstvene težine i oslobađa otvor pomerajući kuglicu (14) sa sedišta (15). Para pritiskom podiže zvono i zatvara prolaz. U gornjem delu je predviđen mali otvor za izlaz pare iz zvona kada je potiskuje kondenzat. Zvono je sa donje strane otvoreno.

Slika 2.25. Odvajač kondezata sa zvonom

telo 1, otvor za navojni čep 2 za ispuštanje taloga, poklopac 3, zaptivač 4, zavrtanj 5, navrtka 6, čep 7, zvono 8, držač 9, navrtka 10, osovinica 11, poluga 12, nosač kuglice 13, kuglica 14, sedište 15, navrtka 16.

Za ispuštanje vazduha iz instalacije sa tečnošću često se koriste i oduške, koje se obično aktiviraju ručno (po potrebi) a mogu da se naprave i mehanizovani sistemi gde se aktiviranje obavlja kontinualno.

26

OSLONCI I NOSAČI CEVOVODA

Za oslanjanje cevovoda koriste se : Kruti oslonci cevovoda i Pomerljivi oslonci cevovoda (cev se oslanja preko valjčića i sl.) Pritezanje cevi za oslonac pri tome može da se izvede pomoću navojnih parova ili putem zavarivanja. Ako je cevovod izveden pod nagibom primenjuju se elastični nosači koji omogućavaju dilataciju u više ravni.

Slika 2.26. Nosač za elastično vešanje cevovoda

gornja poluga 1, viljuška 2, zavrtanj 3, navrtka 4, spojni zavrtanj 5, navrtka 6, oslonac opruge 7, opruga 8, donja poluga 9, obujmica 10, zavrtnji 11, navrtka 12.

FILTERI,

primena kod prirodnog gasa Filteri predstavljaju uređaje koji služe za izdvajanje čvrstih čestica iz prirodnog gasa. Oni se ugrađuju sa ciljem obezbeđenja normalnog, bezbednog i ekonomičnog funkcionisanja ugrađene opreme. Prema načinu rada razlikuju se mokri i suvi filteri.

27

- Mokri filteri rade na principu gravitacionog izdvajanja čvrstih čestica iz gasa prilikom prolaska gasa kroz tečnost. Čvrste čestice se zadržavaju u tečnosti zbog bolje kvašljivosti i većeg otpora pri prolasku i one sedimentiraju na dno dok očišćeni gas ide dalje. Kao tečnost najčešće se primenjuje ulje. Na slici 2.27 prikazan je mokri filter koji koristi ulje kao tečnost. Struja nečistog ulaznog gasa prolazi kroz ulje, gde se odmah jedan deo krupnih čestica izdvaja. Zauljene sitnije čestice koje gas nosi sa sobom u gornji deo filtera, stvaraju veće skupine i odvajaju se u ekstraktoru, odakle padaju kroz drenažnu cev u donji deo filtera. Čistoća gasa se može postići ispod 5 µm. Uljni filteri se ugrađuju tamo gde nije potreban veliki kapacitet protoka. - Suvi filteri rade na principu filtriranja gasa ili na principu ciklona. Na slici 2.28 je prikazan suvi filter koji radi na principu ciklona. Nečisti gas se usmerava kroz ciklon, u kome se izdvajaju čvrste čestice pod dejstvom centrifugalne sile i padaju u donji deo filtera koji je odvojen od glavne struje gasa. Broj ugrađenih ciklona zavisi od kapaciteta ciklona. Ova vrsta filtera upotrebljava se kod većih protoka kao što je slučaj na glavnim mernimregulacionim stanicama

Slika 2.27 Mokri filter s uljnom kupkom Slika 2.28 Suvi filter sa ciklonom

- Gas se može filtrirati pomoću raznih materijala. Najčešće se kao filter upotrebljava filc debljine od 3 mm. Filc kao filter odlično odstranjuje čvrste čestice tako da se postiže čistoća gasa ispod 2µ. Preporučuje se da protok kroz filter bude u granicama od 160 dm3/h do 230dm3/h na cm2 površine filtera. U tom slučaju se može očekivati da će 99,5% nečistoća biti odstranjeno. Filteri sa filcom moraju biti tako izvedeni da se filc može lako izvaditi i očistiti.

28

Slika 2.29 Suvi filter sa filcom

Na slici 2.29 šematski je prikazan filter sa uloškom od filca. Filc je navučen preko perforirane metalne cevi tako da se struja gasa usmerava kroz filc u metalnu cev iz koje čist ide dalje u dalji proces. Umesto filca mogu se upotrebljavati i drugi prikladni materijali kao filter. Filteri s vunenim filcom se primenjuju za manje protoke i kao takvi se koriste uglavnom u distribuciji gasa.