Vannes pour fermeture et contrôle difficiles

Faire la même chose à plusieurs reprises et s'attendre à un résultat différent est la définition de la folie. Dans ma carrière, j'ai vu ce scénario se dérouler à plusieurs reprises. La question peut être, avez-vous des problèmes avec cette vanne assez fréquemment ? Au fil du temps, de nombreux ingénieurs et équipes de maintenance continuent d'utiliser les mêmes types de vannes qui ont eu une bonne durée de vie dans leurs processus.

En tant que fabricant de vannes et ayant rendu visite à de nombreux clients, une « bonne durée de vie » est une perception personnelle. Les étrangers tels que les fabricants de vannes peuvent avoir des connaissances spécifiques pour augmenter la durée de vie des vannes. Lorsque la réponse est non, nous en mettons un nouveau tous les deux mois et jetons l'ancien. Une approche apparemment insensée du problème, la réponse peut aussi être « c'est ainsi que nous l'avons toujours fait. »

Il existe de nombreux milieux difficiles qui posent des problèmes aux vannes standard. Un exemple est tout ce qui est transporté pneumatiquement. Même la poudre pour bébé transportée par un système de transport pneumatique est abrasive. De nombreuses vannes à boisseau sphérique traditionnelles ou vannes papillon à revêtement en caoutchouc standard ne fonctionneront pas bien dans ce scénario. Ces valves devront probablement être réparées ou complètement remplacées assez fréquemment.

Toute vanne qui a des restrictions, ou dans le cas d'une vanne papillon un disque directement au milieu du flux d'écoulement, sont des vannes qui ne survivront probablement pas bien dans les milieux les plus abrasifs. La vanne idéale dans de nombreux flux d'écoulement abrasif doit être à passage complet, avec des poches ou des cavités limitées pour l'accumulation de matière. La valve doit généralement être fabriquée de manière à mieux résister à l'abrasion. Les obturateurs de cavité corporelle dans certaines vannes sont une méthode pour augmenter la durée de vie des vannes.

Il y a toujours une poche ou une cavité présente, mais elle est minimisée et certaines augmentations de la durée de vie de la vanne peuvent être obtenues. Il existe deux écoles de pensée sur la façon de gérer les flux abrasifs. L'une consiste à utiliser une vanne en métal avec des surfaces durcies telles que Stellite ou d'autres revêtements pour aider la vanne à survivre plus longtemps que l'acier au carbone ou l'acier inoxydable.

L'autre méthode pour lutter contre l'abrasion est d'aller plus doucement. Le caoutchouc a été un matériau efficace pour les flux d'écoulement abrasifs. Dans certains processus, la tuyauterie est revêtue de caoutchouc pour protéger la canalisation des réparations ou remplacements fréquents.

Lime Slurry ou Lait de Lime

La boue de chaux, communément appelée lait de chaux, est un milieu relativement difficile pour de nombreuses vannes conventionnelles à survivre à l'intérieur. La chaux est ajoutée à l'eau et ne se dissout pas en solution mais est plutôt un solide en suspension. Pour cette raison, il est nécessaire de maintenir en mouvement une boucle de boue de chaux afin que la chaux ne se dépose pas au fond de la tuyauterie.

Une certaine vitesse est nécessaire pour empêcher les particules de calcaire de se déposer. Toute poche, cavité ou zone vide est un point de collecte naturel pour la sédimentation de la chaux. Une fois que la chaux s'est installée dans cette zone, elle devient une masse durcie. Pour cette raison, les vannes telles que les vannes à boisseau sphérique, les vannes à boisseau sphérique et les vannes papillon ont toutes des zones qui peuvent créer des problèmes de fonctionnement qui entraînent des défaillances fréquentes des vannes.

De nombreuses usines de traitement souhaitent standardiser des types de vannes spécifiques et, dans certains cas, ajouter des cônes déflecteurs ou d'autres appareils pour protéger certains types de vannes. Tenter d'utiliser des vannes à boisseau sphérique, à boisseau ou à papillon dans la boue de chaux entraînera généralement des remplacements constants de vannes et des réparations coûteuses. La raison pour laquelle ces valves ont des problèmes est à cause de la zone de la cavité corporelle. La chaux peut pénétrer dans ces zones lorsque la vanne est ouverte et fermée.

De plus, dans le cas d'une vanne papillon, l'arbre inférieur est un problème potentiel. Une fois que la chaux s'est installée dans ces zones, elle durcit et rend le fonctionnement de la vanne beaucoup plus difficile. Cela peut entraîner une fatigue de l'opérateur ou même une défaillance de la tige en raison d'un surcouple. La chaux a également tendance à s'entartrer sur les surfaces, ce qui rend la vanne plus difficile à utiliser.

Les pièces d'usure molles telles que le joint en caoutchouc du papillon ou la surface d'appui de la vanne à boisseau sphérique ou à boisseau sont détruites par la nature abrasive de la chaux entartrée sur les surfaces métalliques. Lorsque les surfaces de tartre tournent à travers les pièces les plus molles telles que les sièges, elles sont endommagées et, avec le temps, entraînent des fuites et une érosion importantes des valves. Souvent, le coût de la réparation ou du remplacement est insignifiant par rapport au coût de la main-d'œuvre et à la perte de production.

La chaux est utilisée dans une grande variété d'industries. Les usines de pâtes et papiers, les aciéries, les centrales électriques au charbon (procédé de désulfuration des gaz de combustion), les usines chimiques, la production de verre, l'alimentation et les boissons, les opérations minières et les opérations d'eau et d'eaux usées sont toutes des industries qui utilisent du lait de chaux.

Figure 1. Les vannes à manchon pneumatiques et électriques sont représentées ci-dessus. Les vannes à manchon peuvent également être actionnées par un volant manuel, un engrenage conique et des actionneurs hydrauliques. La plage de taille typique est de 1" à 40" et ils sont capables de s'arrêter à des pressions allant jusqu'à 1500 psig. La vanne à pincement idéale fonctionnera là où elle fermera la vanne simultanément du haut et du bas et scellera à 100 % l'étanchéité aux bulles sur la ligne centrale de la vanne. Une double vanne à pincement est idéale pour la longévité du manchon en caoutchouc et, dans les applications de contrôle, crée un flux d'écoulement au centre de la canalisation.

Un type de vanne qui a connu un grand succès dans l'isolement et le contrôle des boues de chaux est une vanne à manchon de haute qualité. Quelle que soit la teneur en chlorure, il existe généralement un composé de caoutchouc pour gérer le service le plus difficile. Une vanne à manchon utilise un manchon en caoutchouc à passage intégral à l'intérieur de la vanne pour survivre à l'abrasion en service marche/arrêt.

Pour les applications de contrôle, le manchon en caoutchouc intérieur peut être profilé pour s'adapter au Cv optimal requis du système de contrôle. Avec les vannes à manchons, le manchon en caoutchouc est la seule partie de la vanne qui est en contact avec le fluide. Du tartre peut s'accumuler à la surface du caoutchouc, mais le fonctionnement d'une vanne à manchon fait de la vanne généralement la seule vanne autonettoyante pour le lait de chaux.

Les vannes à pincement de haute qualité pincent simultanément le manchon en caoutchouc par le haut et le bas et ferment la vanne à 100 % hermétiquement lors de la fermeture. Au fur et à mesure que le caoutchouc commence à s'étirer lors de sa fermeture, le caoutchouc commence à écailler la chaux entartrante à sa surface. Au fur et à mesure que la vanne continue de se fermer, la vitesse moyenne augmente et aide à nettoyer la surface intérieure du manchon en caoutchouc.

Les capacités d'abrasion des vannes à manchons et l'aspect autonettoyant sont la principale raison pour laquelle les vannes à manchons sont la vanne idéale pour les boues de chaux. Une vanne à manchon de haute qualité pour le contrôle modulant des boues de chaux, dans la plupart des cas, survit à la plupart des vannes à boisseau sphérique à orifice en V et même des vannes en céramique. Dans certains cas, j'ai entendu des clients qui utilisent une vanne de régulation à bille à orifice en V et ils ont besoin d'être réparés tous les 3 à 6 mois, alors qu'une vanne de régulation à pincement peut n'avoir besoin d'être réparée que tous les 1 à 2 ans.

Dans les épurateurs FGD des centrales électriques au charbon, certaines vannes à manchon manuelles et à commande pneumatique peuvent ne nécessiter une réparation que tous les 10 ans par rapport aux vannes à boisseau sphérique, à boisseau ou à papillon qui nécessitent une réparation ou un remplacement deux fois par an. Veuillez comprendre que toutes les vannes à manchons ne sont pas égales et ne fournissent pas toutes ce type d'intervalles d'entretien longs. En raison de la variabilité de la composition du caoutchouc, certaines vannes à manchon sont de très mauvaise qualité.

Gardez à l'esprit que toute personne avec une paire de pinces et un tuyau en caoutchouc a essentiellement une valve à pincement. Mais une vanne à manchon de haute qualité et de haute technologie fonctionnera bien mieux que les marques de moindre importance. Si vous avez déjà essayé une vanne à manchon dans le passé et que vos performances ne sont pas satisfaisantes, n'abandonnez pas.

Vous venez de sélectionner la mauvaise marque. La variabilité et la qualité des produits dans les fabricants de vannes à manchons présentent probablement les plus grandes différences de tous les types de vannes dans l'industrie aujourd'hui. Pour réussir, vous paierez probablement plus pour le meilleur, mais à long terme, vous économiserez considérablement sur les dépenses d'exploitation.

Figure 2. Ci-dessus, une porte à couteau à bride. Cette vanne de style est idéale pour les boues lourdes. La vanne a un verrouillage ouvert et fermé, des graisseurs, un support de fin de course et des plaques de rinçage. Cette conception pousse les solides accumulés hors du bas de la vanne dans la zone de la plaque de rinçage. La plaque de chasse peut être équipée d'un rinçage à l'eau à chaque cycle ou la plaque de chasse peut être retirée pour permettre aux solides et à une petite quantité de liquide d'être évacués à chaque ouverture et fermeture. Les manchons en caoutchouc massif offrent une bonne résistance à l'abrasion. Les vannes de ce type peuvent être équipées d'un actionnement manuel, manuel, électrique, hydraulique ou pneumatique.

Un autre type de vanne qui a été utilisé avec succès dans les boues de chaux est une vanne à guillotine pour boues. Il existe de nombreux types de vannes à guillotine disponibles dans l'industrie aujourd'hui. Il y a joint facial, joint de coin, unidirectionnel, bidirectionnel, etc…

Le type de vanne à guillotine qui fonctionnera le mieux dans le service de boue de chaux est une vanne bidirectionnelle avec deux manchons en caoutchouc massifs de chaque côté de la vanne. Ce sera un robinet-vanne qui a une conception à pousser. Avec les conceptions push through, la porte s'abaisse et sépare les deux manchons en caoutchouc. Lorsque la vanne atteint le bas des manchons en caoutchouc, elle dissipe tous les matériaux solides durcis par le bas du corps de la vanne. Une petite quantité de liquide et de solide est évacuée à chaque fermeture.

En outre, dans le haut de la vanne, il y a un joint d'essuyage en polyuréthane qui aide à gratter le tartre qui a pu s'accumuler et durcir sur la vanne. Du téflon et d'autres revêtements peuvent également être appliqués sur le portail pour le rendre plus résistant au tartre ou plus facile à éliminer du tartre qui s'est produit. Les centrales électriques au charbon utilisent ce type de vanne dans leurs épurateurs FGD depuis plus de 40 ans.

Lors de la sélection des portes à couteaux pour un service abrasif, il est sage d'en sélectionner une qui est à 100 % à orifice complet. Les manchons en caoutchouc doivent avoir à 100 % le même diamètre intérieur que la tuyauterie. Si les manchons en caoutchouc sont légèrement plus petits que le diamètre intérieur de la tuyauterie, le bord des manchons est constamment bombardé par un flux abrasif. Généralement, une vanne à manchon est une bien meilleure vanne que n'importe quelle vanne pour le service de boue de chaux, mais en raison de son coût et de sa taille, la vanne à guillotine est souvent préférable.

Pompage de boue de chaux

Semblable aux vannes mentionnées ci-dessus, de nombreux types de pompes peuvent être utilisés pour pomper le lait de chaux. Certains types de pompes sont sujets à l'entartrage de la chaux et lorsque de grosses particules se détachent, elles causent des dommages importants et créent des réparations excessives à la pompe. Mais pour toutes les mêmes raisons ci-dessus, il existe certains types de pompes qui seront un meilleur type de pompe pour les boues de chaux.

En fonction du débit requis produit par une pompe par rapport à une autre, vous pouvez être contraint à certains styles de pompes. Si votre débit requis est de 440 gallons par minute ou moins, une pompe péristaltique peut être la meilleure pompe pour votre application. Mais assurez-vous d'utiliser la taille de tuyau recommandée par le fabricant pour une durée de vie optimale du tuyau. Si vous pompez au-delà de 440 gallons par minute, une pompe centrifuge à revêtement en caoutchouc peut être votre meilleure alternative.

Une préoccupation spécifique lors du pompage de boues est de maintenir une vitesse continue de la boue afin que les particules soient moins faciles à décanter hors de la suspension. De plus, une pompe qui ne scelle pas est idéale pour le détartrage des boues. Une pompe péristaltique n'a pas de joints d'étanchéité et le tuyau est également la seule partie qui entre en contact avec le fluide. C'est généralement la seule pièce d'usure des pompes péristaltiques.

Conceptions à un seul rouleau par rapport à plusieurs rouleaux ou plusieurs patins

Figure 3. Pompe péristaltique de conception à un seul rouleau. Un seul rouleau ne comprime le tuyau qu'une fois par tour, ce qui augmente considérablement la durée de vie du tuyau et réduit les coûts d'exploitation. Les conceptions à rouleau unique augmentent encore la durée de vie du tuyau et réduisent les coûts d'exploitation, car la pompe ne génère pas de chaleur significative et peut fonctionner à des tours par minute beaucoup plus élevés.

Les pompes péristaltiques sont d'excellentes pompes pour la manipulation de boues à haute teneur en solides. De nombreuses boucles de boue de chaux ont environ 30 à 35 % de solides et ont une densité d'environ 1,2 à 1,35. En raison de toutes les raisons mentionnées ci-dessus à propos des vannes à manchon, la pompe péristaltique a fondamentalement la plupart des mêmes propriétés qu'une vanne à manchon.

La pompe péristaltique a un tuyau en caoutchouc qui est comprimé pour pousser la boue à travers le tuyau. Il n'y a pas de poches, de cavités ou de zones vides dans les pompes péristaltiques et le tuyau en caoutchouc est excellent contre l'abrasion.

Les pompes péristaltiques sont également excellentes pour nous dans les tâches d'aspiration et peuvent également fonctionner à sec sans endommager la pompe ou le tuyau. La plupart des autres types de pompes ne peuvent pas fonctionner à sec sans endommager la pompe. Avec les pompes péristaltiques, vous devez vous concentrer sur l'acquisition d'une conception à rouleau unique excentrique. Cette conception ne comprime le tuyau en caoutchouc qu'une fois par tour de 360 ​​degrés. Ceci est important car la durée de vie du tuyau dépend beaucoup du nombre de fois que vous comprimez le tuyau en caoutchouc.

Une pompe qui comprime le tuyau en caoutchouc deux fois ou plus par tour de 360 ​​degrés aura généralement la moitié de la durée de vie du tuyau d'une conception à rouleau unique excentrique. En outre, il existe des conceptions qui utilisent également deux chaussures ou bosses métalliques pour comprimer le tuyau. Ces conceptions génèrent beaucoup de friction et de chaleur sur le tuyau en caoutchouc. L'ajout d'une action de frottement et de chaleur importante au tuyau en caoutchouc détériore davantage le caoutchouc et réduit la durée de vie du tuyau. Deux pompes à chaussures qui créent une friction et une chaleur importantes nécessitent une augmentation de la glycérine dans le boîtier pour dissiper la chaleur.

Une centrale électrique de l'Ohio pompant de la boue de chaux utilisait une pompe péristaltique à deux sabots et se plaignait que la durée de vie de son tuyau n'était que d'environ 518 000 tours avant que le tuyau ne tombe en panne et ne tombe en panne. Cette centrale a déclaré qu'elle dépensait plus de 29 000 $ par année par pompe pour les réparations et les coûts d'entretien.

Figure 4. Ci-dessus, une pompe centrifuge à lisier typique. Typiquement ce type de pompe à revêtement caoutchouc pour la manutention des boues de chaux. Les pompes centrifuges sont idéales pour des débits élevés dépassant 440 gpm.

Ils ont remplacé une conception à double sabot de 4" par une conception à simple rouleau excentrique de 2,5". La durée de vie du tuyau a augmenté de plus de 5 fois pour atteindre plus de 2,7 millions de tours. Leur coût de maintenance a été réduit de 69 % grâce à l'utilisation de la pompe péristaltique excentrique à rouleau unique. Si vous possédez actuellement des pompes péristaltiques et que vous n'êtes pas satisfait de la durée de vie des flexibles et du taux d'utilisation de la pompe, vous pouvez rechercher une pompe péristaltique à rouleaux excentriques.

Lorsque vous avez des débits supérieurs à 440 gallons par minute, vous pouvez envisager une conception centrifuge à lisier. La turbine et la gorge, le boîtier et la décharge sont revêtus de caoutchouc pour l'abrasion que ces pompes subiront. Ces types de pompes à lisier centrifuges ont été conçus pour l'extraction de boues contenant de grosses particules et solides. Cette pompe vous sera bien utile. Ils sont disponibles jusqu'à des diamètres de pompe de 20" et même plus grands dans certaines marques.

Conclusions

Chaque médium est unique et pour cette raison, certains styles de vannes ou de pompes peuvent être meilleurs pour certains médiums. La boue de chaux n'est qu'un milieu qui peut causer des problèmes que l'on ne trouve pas dans les vannes et les pompes traditionnelles. Les vannes et pompes mentionnées ci-dessus sont excellentes pour la manipulation de boues très abrasives à haute teneur en solides.

Les vannes à manchons et les pompes péristaltiques sont capables de traiter des boues à très haute teneur en solides, même jusqu'à 80 % de solides. Si vous avez des boues à haute teneur en solides, pensez aux vannes à manchons et aux pompes péristaltiques ou centrifuges.

Tout ce qui est transporté pneumatiquement peut être efficacement isolé par une vanne à manchon. Dans le transport pneumatique, un petit dommage et une petite quantité de fuite dans une vanne entraîneront une détérioration rapide des capacités d'arrêt de cette vanne. Une vanne à manchon est étanche aux bulles et beaucoup plus résistante à cette détérioration rapide. La chaux s'écaille, se dépose dans les poches et les vides et se solidifie, provoquant des difficultés de fonctionnement dans de nombreuses vannes et pompes.

Le manchon en caoutchouc à passage intégral ou le tuyau droit d'une pompe péristaltique entraîne un auto-nettoyage du tuyau ou du manchon en caoutchouc. L'absence de poches ou de cavités pour l'accumulation de matériaux sont deux des principales raisons pour lesquelles les vannes à manchons et les pompes péristaltiques sont si idéales pour la manipulation des boues de chaux.