एंटी-कैविटेशन हाई-प्रेशर नियंत्रण वाल्वों के चयन संबंधी जानकार

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इस पोस्ट को अंतिम बार yinkuilin6868 द्वारा 2015-11-23 08:37 पर संपादित किया गया। आम तौर पर, PN≥16MPa वाले वाल्वों को उच्च-दबाव वाले वाल्व कहा जाता है। उच्च दबाव वाले वाल्वों के उपयोग में सबसे बड़ी समस्या उनकी आयु संबंधी है। सामान्य संरचना वाले वाल्व, उच्च दबाव की परिस्थितियों में केवल 1–2 महीने ही कार्य कर पाते हैं। उच्च दबाव वाले वाल्वों की कम उम्र की समस्या को हल करने हेतु, घरेलू एवं विदेशी निर्माताओं ने बहुत प्रयास किए हैं; उन्होंने सामग्री एवं संरचना के क्षेत्र में कई प्रयोग किए, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न प्रकार के वाल्व विकसित हुए। इनमें मल्टी-स्टेज उच्च दबाव वाल्व, मैजिक लैबिरिंथ उच्च दबाव वाल्व, एवं सिंगल-सीट स्लीव लोड उच्च दबाव वाल्व आदि शामिल हैं। इसका उद्देश्य केवल एक ही है – वाष्पीकरण, कटाव, फ्लेशिंग आदि भौतिक प्रक्रियाओं के कारण वाल्वों को होने वाले नुकसान को कम करके, उच्च दबाव वाले वाल्वों की उपयोग अवधि को बढ़ाना। 　　I. वाल्वों के संक्षिप्त जीवनकाल के कारण
उच्च दबाव वाले वाल्वों के संक्षिप्त जीवनकाल के मुख्य कारण दो हैं – वाष्पीकरण एवं क्षरण। 　　वाष्पीकरण, वायवीय क्षरण: यदि वाल्व पर लगने वाला दबाव-अंतर (P1-P2), पदार्थ के अधिकतम संतृप्त दबाव-अंतर (△Pmax) से अधिक हो जाता है, तो वाष्पीकरण होता है। इसके परिणामस्वरूप वायवीय क्षरण भी होता है, जिससे वाल्व की आंतरिक संरचना एवं आसपास की पाइपलाइनों को नुकसान पहुँचता है। जब माध्यम सबसे छोटे व्यास वाले थ्रोटल छिद्र से गुजरता है, तब उसकी गति सबसे अधिक होती है। धारा-गति (या गतिज ऊर्जा) में वृद्धि के साथ, दबाव (या स्थितिज ऊर्जा) में **कमी** आती है। जब दबाव, माध्यम के संतृप्त भाप दबाव से कम होता है, तो माध्यम में बुलबुले बन जाते हैं। जैसे-जैसे थ्रोटल वाले स्थान पर दबाव और कम होता जाता है, वहाँ बड़ी मात्रा में बुलबुले बनने लगते हैं। इस चरण में, वाष्पीकरण एवं काविटेशन के बीच कोई मौलिक अंतर नहीं होता; लेकिन वाल्वों की संरचना को नुकसान पहुँचने की संभावना तो निश्चित रूप से मौजूद है। 　　वाष्पीकरण, क्षरण – यदि माध्यम थ्रोटल वाले छिद्र से गुजरने के बाद भी उसका दबाव, माध्यम के संतृप्त वाष्प दबाव से कम ही रहता है। बुलबुले, थ्रोटल वाले हिस्से के पीछे मौजूद प्रवाह में ही रहते हैं; हम इसे “फ्लेशिंग” कहते हैं। स्प्रेवेपोरेशन के कारण वाल्वों के वाल्व-कोर पर गंभीर क्षति होती है; इसकी विशेषता यह है कि क्षतिग्रस्त सतह चिकनी एवं पॉलिश्ड होती है। जहाँ प्रवाह की गति सबसे अधिक होती है, वहीं अपरदन क्षति सबसे अधिक होती है; ऐसे स्थान आमतौर पर वाल्व के कोर एवं वाल्व सीट के संपर्क बिंदु पर या उसके आसपास होते हैं। विशेष रूप से, कम खुलावे की स्थिति में, जब थ्रोटल गैप छोटा होता है एवं प्रवाह की गति अधिक होती है, तब क्षरण की समस्या सबसे अधिक होती है। इसलिए, उच्च दबाव वाले वाल्वों को छोटे खुलने के कोण पर काम करने से बचना चाहिए। चाहे वाल्व कितना ही अच्छा क्यों न हो, यदि उसे लंबे समय तक कम खुलने की स्थिति में ही इस्तेमाल किया जाए, तो उसकी आयु काफी कम हो जाती है। कम खुलावे पर काम करने से बचने हेतु, गणना एवं उपयुक्त उत्पादों का चयन आवश्यक है; इस बात पर डिज़ाइन संस्थानों एवं उपयोगकर्ताओं को विशेष ध्यान देना चाहिए। 　　वाष्पीकरण-आधारित क्षति का एक उदाहरण – आकारिकीय वाष्पीकरण: दूसरी ओर, यदि माध्यम थ्रोटल छिद्र से गुजरने के बाद अपने संतृप्त वाष्प दबाव से ऊपर पहुँच जाता है, तो बुलबुले फट जाते हैं या अंदर की ओर विस्फोटित हो जाते हैं; इससे वाष्पीकरण होता है। भाप के बुलबुले फटने पर ऊर्जा मुक्त होती है, एवं ऐसी आवाज़ उत्पन्न होती है, जो किसी वाल्व से रेत/पत्थर गुजरने की आवाज़ जैसी होती है। यदि बुलबुले वाल्व की आंतरिक ठोस सतह के निकट फट जाते हैं, तो उत्पन्न होने वाली ऊर्जा धीरे-धीरे सामग्री को नष्ट कर देती है, जिससे छिद्रयुक्त संरचनाएँ बन जाती हैं। काविटेशन का विनाशकारी प्रभाव, आसपास की निचली धाराओं में भी महसूस हो सकता है। जाहिर है, दबाव-पुनर्प्राप्ति गुणांक के हिसाब से, उच्च-पुनर्प्राप्ति वाले वाल्वों में वाष्पीकरण की समस्या अधिक होने की संभावना है; क्योंकि इन वाल्वों में थ्रोटल छिद्र के बाद का दबाव, माध्यम के संतृप्त वाष्प दबाव से ऊपर जाने की संभावना रखता है। 　　वाष्पीकरण-आधारित क्षति का विशिष्ट रूप – वाष्पीकरण एवं वाष्पीकरण-आधारित क्षति के बीच संबंध: कम खुलने की स्थिति में, थ्रोटल छिद्र से प्रवाह की गति तेज होती है, दबाव कम हो जाता है, एवं माध्यम में बुलबुलों की मात्रा अधिक हो जाती है। इस कारण, ऐसी स्थिति में वाष्पीकरण-आधारित क्षति अधिक गंभीर हो जाती है; इसलिए क्षरण-आधारित क्षति ही मुख्य समस्या बन जाती है। उच्च खुलापन पर कार्य करते समय, मुख्य समस्या यह है कि जब सिस्टम का दबाव संतृप्त दबाव से ऊपर चला जाता है, तो इसके कारण वाष्पीकरण-संबंधी क्षतियाँ हो जाती हैं। इसलिए, उपयोगकर्ताओं को उच्च दबाव वाले वाल्वों का उपयोग करते समय कम खुलने की स्थिति में ही उनका उपयोग करना चाहिए। निर्माताओं द्वारा निर्मित उच्च दबाव वाले वाल्वों में वाष्प-क्षय को रोकने हेतु उचित उपाय होने आवश्यक हैं; अन्यथा, वाष्प-क्षय एवं अन्य कारणों से वाल्व जल्द ही क्षतिग्रस्त हो जाएगा। 　　द्वितीय, एक परिपक्व प्रकार का एंटी-कैविटेशन हाई-प्रेशर वाल्व – वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग में आने वाले हाई-प्रेशर वाल्वों को संरचनात्मक दृष्टि से मुख्य रूप से “मल्टी-स्टेज हाई-प्रेशर वाल्व”, “लैबिरिंथ हाई-प्रेशर वाल्व” एवं “सिंगल-सीट स्लीव-लोड हाई-प्रेशर वाल्व” जैसी श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है। 　　उपयोग के दृष्टिकोण से, इनमें से प्रत्येक के अपने-अपने लाभ हैं; लेकिन बहु-स्तरीय एवं मेज़बानी-प्रकार की उच्च-दबाव वाली संरचनाएँ काफी जटिल होती हैं। ऐसी संरचनाओं में आवश्यक उपकरणों की तैयारी एवं उनका आदान-प्रदान करना कठिन होता है, इसलिए इनका उपयोग करना बहुत इन स्थितियों को ध्यान में रखते हुए, हुआलिन कंपनी ने एकल-सीट वाले, छोटे आकार के, उच्च दबाव वाले वाल्व विकसित किए हैं। इस उत्पाद में आवश्यक स्पेयर पार्ट्स आसानी से उपलब्ध हैं; इसलिए इसकी मरम्मत भी आसानी से की जा सकती है। इससे ऊपर बताई गई समस्याओं का अच्छी तरह से स वर्ष 1992 में, इस उत्पाद को **पेटेंट** प्रदान किया गया (पेटेंट संख्या: ZL92 2 20633.3)। यह एंटी-कैविटेशन हाई-प्रेशर वाल्व, “छिद्रप्लेट + सिंगल-सीट वाल्व + स्लीव वाल्व” नामक तीन-स्तरीय थ्रोटलिंग संरचना का उपयोग करता है:
● प्रथम थ्रोटलिंग – पाइपलाइन का आकार कम होना, जो छिद्रप्लेट द्वारा होने वाली थ्रोटलिंग के समान है; यह कुल दबाव-ह्रास का लगभग 10% हिस्सा है। 　　●द्वितीयक थ्रोटलिंग – यह एकल-सीट वाले थ्रोटल वाल्व की संरचना है; यह कुल दबाव-ह्रास का लगभग 30% हिस्सा होता है। 　　●तीन बार थ्रोटलिंग – स्लीव थ्रोटलिंग संरचना; यह कुल दबाव-ह्रास का लगभग 60% हिस्सा है। 　　पनडुब्बी-प्रकार के उच्च-दबाव वाले वाल्वों में “छिद्रप्लेट + एकल-सीट वाल्व + स्लीव वाल्व” जैसी तीन-स्तरीय थ्रोटल संरचना होती है। इस संरचना के कारण वाल्व से होने वाला दबाव-अंतर कई छोटे-छोटे भागों में विभाजित हो जाता है। प्रत्येक छोटे भाग में दबाव, संतृप्त भाप के दबाव से अधिक ही रहता है; इससे वाल्व पर फ्लेशिंग के कारण होने वाला नुकसान रोका या कम किया जा सकता है। साथ ही, पारंपरिक “गाइड बुश + वाल्व सीट” व्यवस्था के बजाय छोटे छिद्रों वाली इंजेक्शन-आधारित थ्रोटल संरचना का उपयोग करने से, गाइड बुश के ढीले होने की समस्या पूरी तरह से दूर हो जाती है। इसके अलावा, छोटे छिद्रों वाली थ्रोटल संरचना, वाल्व के सीट पर होने वाले एकतरफा नुकसान को कम करती है, जिससे थ्रोटलिंग से होने वाली आवाज़ भी कम हो जाती है। चूँकि छोटे छिद्रों के माध्यम से ही वाल्व में लगने वाला दबाव-अंतर का अधिकांश हिस्सा (लगभग 60%) सहन किया जाता है, इसलिए कार्बोनेशन का प्रभाव वाल्व की सतह से हटकर उन छोटे छिद्रों तक जाता है। इससे सीलिंग सतह की सुरक्षा होती है, एवं वाल्व का जीवनकाल बढ़ जाता है; यह सामान्य उच्च-दबाव वाल्वों की तुलना में 2–3 गुना अधिक होता है। 　　तीन, कार्बोनेशन-विरोधी उपाय:
(1) पहले कठोर मिश्रधातुओं का उपयोग किया जाता था, लेकिन यह उचित नहीं है। इसके बजाय, ऐसी सामग्रियों का उपयोग करना आवश्यक है जिनमें कठोरता एवं लचीलापन दोनों गुण हों, ताकि वे कार्बोनेशन एवं घर्षण का सामना कर सकें। 　　(2) 70 के दशक में, वाल्व पर लगने वाले दबाव को कम करने हेतु वाल्व के पीछे छिद्रप्लेटों का उपयोग किया जाता था। इसी अवधारणा का उपयोग करके वाल्व के अंदर ही प्रतिरोध पैदा किया जा सकता है, जिससे दबाव कम करने में मदद मिलती है। 　　(3) छोटे खुलावे पर काम करने से बचें, ताकि प्रवाहित होने वाले तरल पदार्थ की गति कम हो सके। 　　(4) कणों के प्रहार को कम करने हेतु, तरल पदार्थों के प्रवाह को नियंत्रित करने हेतु छोटे आकार के वाल्वों, जैसे सीधी रेखा में चलने वाले कोणीय वाल्वों का उपयोग किया जाना चाहिए। 　　(5) टर्बुलेंस के कारण स्थानीय स्तर पर गंभीर क्षरण होता है; इसे दूर करने हेतु टर्बुलेंस को विखंडित करने वाली विधियों का उपयोग किया जाना चाहिए। 　　(6) बहु-स्तरीय थ्रोटल संरचना का उपयोग करके, वाल्व से होने वाले दबाव-ह्रास को कई छोटे-छोटे हिस्सों में विभाजित किया जाता है; इससे वाल्व का उपयोगी जीवनकाल बढ़ जाता है। 　　(7) वाल्व स्टीम के व्यास को बढ़ाकर, उसकी मजबूती में वृद्धि की जा सकती है; इससे वाल्व स्टीम टूटने से बच जाता ह 　　(8) जब व्यास अधिक हो, एवं दबाव-अंतर भी अधिक हो, तो ऐसी स्थिति में शक्तिशाली पिस्टन-आधारित नियंत्रण उपकरणों का उपयोग 　　चतुर्थ, उपयोग संबंधी सावधानियाँ
(1) कम खुलावे पर काम करने से बचना आवश्यक है; क्योंकि कम खुलावे पर काम करने से उत्पाद की आयु काफी कम हो जाती है। जब चयन करते समय ऐसी स्थितियाँ आती हैं, तो DN या DG के मान को कम कर देना चाहिए।
(2) बड़े व्यास वाले वाल्वों के लिए, असंतुलित बलों की ठीक से गणना करना आवश्यक है; इसके अलावा, उपयुक्त एक्जीक्यूटिव मैकेनिज्म एवं स्प्रिंगों का चयन भी आवश्यक है, ताकि वाल्व ठीक से बंद न हो।
(3) छोटे व्यास वाले, लेकिन उच्च दबाव वाले वाल्वों के लिए, आवश्यकता पड़ने पर तुरंत उपयोग में लाने हेतु थ्रोटल घटक तैयार रखना आवश्यक है।
(4) वर्ष 1995 में, रसायन उद्योग विभाग ने एक रासायनिक कारखाने के बारे में जानकारी दी; वहाँ वाल्व के भीतरी हिस्से टूट गए, जिसके कारण उच्च दबाव वाला वाल्व स्वचालित रूप से बंद हो गया। इसके परिणामस्वरूप उपकरण फट गया, जिससे गंभीर दुर्घटनाएँ हुईं। इसलिए, सुरक्षा को प्राथमिकता देते हुए, “प्रवाह-आधारित” प्रकार (नीचे से प्रवेश, बाहर से निकास) का ही उपयोग करना चाहिए।