מהו עקרון העבודה של שסתום סימון?

מה שסתום סימון עושה

שסתום סימון, הנקרא גם שסתום אל-חזור, הוא שסתום אוטומטי המאפשר זרימה בכיוון אחד בלבד. אין לו גלגל יד, אין מפעיל ואין ספק כוח חיצוני: הדיסק או הדש מוזזים על ידי המדיום עצמו. כאשר כיוון הזרימה מתהפך, השסתום נסגר וחוסם את הנתיב ההפוך.

מטרת השסתום היא הגנה ולא בקרה. זה עוצר זרימה הפוכה מניקוז קו, מגן על משאבות ומדחסים מפני סיבוב הפוך, מונע מהלחץ לברוח מכלי דרך קו יציאה, ומונע ערבוב של שני זרמי תהליך שאסור להיפגש.

כיצד הדיסק נפתח ונסגר

עקרון העבודה הוא איזון בין הכוחות הפועלים על החלק הנע. בכיוון קדימה המדיום הזורם מייצר לחץ דיפרנציאלי על פני הדיסק המרים אותו מהמושב. בכיוון ההפוך אותו דיפרנציאל פועל על גב הדיסק ודוחף אותו בחוזקה אל המושב, כאשר לחץ הקו מחזיק אותו סגור.

פתיחה: זרימה קדימה מייצרת הפרש לחץ קטן, וברגע שהיא עולה על ההתנגדות של משקל הדיסק וכל קפיץ, הדיסק עוזב את המושב והשסתום נפתח במלואו.

פתיחה מלאה: במהירות הזרימה המתוכננת הדיסק מוחזק מחוץ למסלול הזרימה, כך שאיבוד הלחץ נשאר נמוך והדיסק אינו מקשקש כנגד המושב.

סגירה: כאשר הזרימה מואטת, נעצרת או מתהפכת, הדיסק חוזר למושב. סיוע קפיצים מאיץ את הסגירה במקום שבו יש צורך בישיבה מהירה.

איטום: מושבי מתכת למתכת נותנים עמידות טובה לטמפרטורה, בעוד מושבים רכים נותנים כיבוי חזק יותר בטמפרטורות נמוכות יותר.

שתי השלכות נובעות ממנגנון זה. השסתום זקוק למהירות זרימה מינימלית כדי להישאר פתוח, כך ששסתום סימון גדול מדי עלול לפטפט ולהתבלה מוקדם. והסגירה מונעת על ידי היפוך זרימה, כך שמהירות הסגירה תלויה במהירות שבה מתפתחת הזרימה ההפוכה ולא בכל הגדרת מפעיל.

סוגים עיקריים ועקרונות העבודה שלהם

שסתומי סימון מתנדנדים הם המשפחה הנפוצה ביותר מכיוון שאובדן הלחץ נמוך והתחזוקה פשוטה, אך הם אינם מתאימים לקווים הנושאים משקעים כבדים, בהם ניתן לקבור את הציר והדיסק ולא להיסגר. שסתומי סימון הרמה טובים יותר כאשר המדיום נקי ולחץ הקו יציב. עיצובי לוחות כפולים נבחרים כאשר שטח ההתקנה צר, ועיצובים ציריים משמשים היכן שאובדן הלחץ וההתנהגות הדינמית חשובים ביותר.

תקנים וחומרים

שסתומי סימון עבור צנרת ושירות תעשייתי מזמינים בדרך כלל לפי מפרטים מוכרים בינלאומיים. API 594 מכסה ופל, זיזים ושסתומי סימון כפולים ומגדיר מידות פנים אל פנים, בדיקת לחץ וסימון. API 6D מכסה שסתומי צנרת, כולל שסתומי סימון, עבור מערכות הובלת צינורות. תקן ISO 15761 מתייחס לשער פלדה, גלובוס ושסתומי סימון עבור גדלים קטנים יותר. דירוגי הלחץ והטמפרטורה עבור שסתומי פלדה מאוגנים בהתאם ל-ASME B16.34, ונהלי בדיקת הלחץ פועלים לפי API 598.

חומרי גוף נבחרים כך שיתאימו לקו: יציקות פלדת פחמן לשירותי נפט, גז ומים כלליים, נירוסטה ונירוסטה דופלקסית עבור מדיה קורוזיבית, ופלדות סגסוגת או בטמפרטורה נמוכה כאשר טמפרטורת העבודה דורשת זאת. חומרי הגזרה, סוג המושב וכל כיסוי קשיח מוסכם בין הרוכש ליצרן מכיוון שהם קובעים הן את ביצועי האיטום והן את חיי השירות.

נקודות התקנה ובחירה

בדוק את כיוון הזרימה כנגד החץ שהוטל או מסומן על הגוף לפני ההתקנה; שסתום הפוך לא אטום.

בדרך כלל יש להתקין שסתומי סימון נדנוד בקווים אופקיים עם סיכת הציר מעל המושב, והתקנה אנכית עם זרימה כלפי מעלה מקובלת היכן שהתכנון מאפשר זאת.

שסתומי סימון הרמה דורשים זרימה כלפי מעלה להתקנה אנכית וכיוון גוף ספציפי להתקנה אופקית.

השאר מספיק מרחק בין פריקת משאבה לשסתום הסימון כך שפרופיל הזרימה יהיה יציב כאשר הדיסק זז.

גודל עבור טווח מהירות הזרימה בפועל, לא רק עבור גודל הקו, כדי למנוע פטפוטים בזרימה נמוכה ואובדן לחץ מוגזם בזרימה גבוהה.

עבור זרימה אנכית כלפי מטה או עבור פעולות סגירה מהירה, בחר עיצוב בסיוע קפיץ או צירי ובדוק את לחץ הנחשול עם מהנדס הצנרת.

נקודות בדיקה ותחזוקה

מכיוון ששסתום סימון הוא אוטומטי, הכישלון שלו שקט לעתים קרובות עד שמתרחש אירוע זרימה הפוכה. תוכניות הבדיקה מתמקדות אפוא בראיות לנזק פנימי: רעש ורעידות בשירות, אובדן לחץ עולה על פני השסתום ולחץ במורד הזרם שאינו מחזיק לאחר הפסקת משאבה. בכיבוי, פני המושב, סיכת הציר ומוביל הדיסק הם החלקים שיש לבחון, שכן אלו הם המשטחים השולטים בסגירה. כאשר המדיום מלוכלך, יש לבדוק מסננות או מסננים במעלה הזרם בו-זמנית, מכיוון שפסולת שנלכדה על המושב היא גורם שכיח לדליפה.

שאלות נפוצות

ש: איך שסתום סימון יודע מתי לסגור?
זה לא מרגיש כלום. הסגירה נגרמת על ידי הנוזל עצמו: כאשר הפרש הלחץ מתהפך, המדיום דוחף את הדיסק בחזרה למושב, והלחץ בקו ההפוך מחזיק אותו סגור.

ש: מה ההבדל בין שסתום סימון נדנדה לשסתום סימון הרמה?
סוג הנדנדה מסובב את הדיסק שלו על סיכת ציר, מה שנותן אובדן לחץ נמוך ומתאים לקווים גדולים. סוג ההרמה מזיז את הדיסק שלו בציר, אשר אוטם היטב בלחץ גבוה יציב אך פחות מתאים למדיה מלוכלכת.

ש: האם ניתן להתקין שסתום סימון אנכית?
כן, עם זרימה כלפי מעלה עבור רוב העיצובים. זרימה אנכית כלפי מטה דורשת תכנון בעזרת קפיץ ויש לאשר אותה עם היצרן.

ש: מדוע שסתום סימון משמיע לפעמים רעש?
רעש בדרך כלל מצביע על כך שהדיסק מקשקש על המושב מכיוון שהשסתום גדול מדי או שהזרימה נמוכה מהמהירות הדרושה כדי להחזיק אותו פתוח לגמרי.

ש: האם שסתום סימון מספק כיבוי חיובי?
שסתום סימון מושב מתכת אינו תחליף לשסתום בידוד. הוא מגביל את הזרימה חזרה אך בדרך כלל אינו יכול להבטיח אפס דליפה, ולכן יש לספק בידוד על ידי שסתום סגירה ייעודי.

ש: לאיזה תקן יש להתייחס בעת הזמנת שסתומי סימון?
API 594 לשסתומי סימון פרוסות, זיזים ושסתומים כפולים, API 6D עבור שסתומי צינור, ו-ASME B16.34 עם API 598 עבור דירוגי לחץ וטמפרטורה ובדיקת לחץ.