Orsaker till läckage i fjärilsventiler och motsvarande lösningar

Fjärilsventiler används ofta inom industrier som vattenrening, olja och gas, VVS och kemisk bearbetning tack vare deras kompakta design och effektiva flöde samt kostnadseffektiva styrning.

Emellertid är ett av de vanligaste problemen medfjärilsventilerär läckage. Läckage kan uppstå internt (genom ventilsätet) eller externt (runt ventilskaftet eller ventilhuset). Läckage kan vara små eller stora, vilket resulterar i minskad systemeffektivitet, allvarliga säkerhetsrisker, miljöproblem eller kostsamma driftstopp.
Därför är det avgörande att förstå grundorsakerna till dessa läckor och implementera effektiva lösningar för att säkerställa tillförlitlig ventilprestanda.

---

Typer av läckor i fjärilsventiler

Innan vi går in på orsakerna och lösningarna, låt oss först klassificera de vanligaste läckorna i fjärilsventiler:
a. Internt läckage: Vätska passerar genom ventilen när den är i stängt läge, vilket indikerar att ventilsätet eller skivan inte kan bilda en tät tätning.
b. Extern läckage: Vätska läcker ut från ventilhuset, vanligtvis runt ventilskaftet, packningen eller flänsanslutningen, vilket äventyrar tätningen.

Båda typerna av läckor kan härröra från design-, installations-, drift- eller underhållsrelaterade faktorer.
Nedan kommer vi att utforska de viktigaste orsakerna och motsvarande lösningar för varje typ av läckage.

---

1. Slitna eller skadade tätningar

En vanlig orsak till internt läckage är nedbrytning av ventilens tätningskomponenter (såsom elastiska foder eller metallsäten).

1.1 Orsaker

- Materialnedbrytning: Långvarig exponering för frätande vätskor, höga temperaturer eller ultraviolett strålning kan orsaka att tätningar hårdnar, spricker eller förlorar elasticitet.

- Slitande medier: Vätskor som innehåller sand, grus eller andra partiklar kommer att korrodera tätningar med tiden.

- Åldrande: Även under mindre krävande förhållanden kommer tätningar naturligt att försämras med tiden, vilket minskar deras förmåga att passa ventilskivan. Detta är oundvikligt naturligt åldrande.

- För högt vridmoment: Vridmomentet för de valda elektriska, pneumatiska och andra ställdonen är för stort, och ventilskivan applicerar för mycket tryck på ventilsätet vid stängning, vilket gör att ventilsätet deformeras eller till och med går sönder. Även vid manuell manövrering kan för högt vridmoment på fjärilsventiler med stor diameter orsaka deformation eller skador på ventilsätet.

1.2 Lösningar

- Materialval: Välj tätningsmaterial som är kompatibla med vätskan och driftsförhållandena. Använd till exempel PTFE för kemisk resistens, EPDM för vattenapplikationer och Viton för oljebaserade vätskor.
- Regelbundet underhåll: Implementera ett förebyggande underhållsprogram för att inspektera och byta ut tätningar innan de går sönder. Detta är särskilt viktigt i tuffa miljöer.
- Skyddsbeläggning: I slipande tillämpningar, överväg att använda ventiler med belagda eller härdade säten för att förlänga tätningarnas livslängd.
- Optimera ställdonet: Välj ett ställdon med lämpligt vridmoment, eller ett ställdon med momentskydd, enligt tillverkarens vridmomentdata för fjärilsventilen. Dessutom bör överdriven kraft undvikas vid manuell manövrering. Zfa rekommenderar att du, om du är osäker, kan använda ett handtags- eller snäckväxelställdon med momentbegränsning.
- ---

2. Felaktig installation

Läckage orsakas ofta av fel vid ventilinstallationen, vilket påverkar interna och externa tätningar.

2.1 Orsaker

- Feljustering: Om ventilen inte är korrekt inriktad med röret kan det hända att skivan inte sitter ordentligt, vilket leder till internt läckage.
- Otillräckligt vridmoment: Otillräcklig åtdragning av flänsbultarna kan orsaka externt läckage vid ventilrörets gränssnitt.
- Överdragning: För högt vridmoment kan orsaka deformation av ventilhuset eller sätet, vilket kan förhindra att skivan stängs helt och orsaka internt läckage.

2.2 Lösning

- Kontroll av justering: Använd ett justeringsverktyg under installationen för att säkerställa att ventilen är centrerad i röret. Det är också nödvändigt att kontrollera att spjället rör sig fritt utan att vidröra rörväggen.
- Momentspecifikation: Följ tillverkarens rekommenderade momentvärde för flänsbultar och använd en kalibrerad momentnyckel för att uppnå jämn kompression av packningen.
- Val av packning: Använd högkvalitativa, högelastiska packningar som är kompatibla med ventil- och rörmaterialen. Se också till att packningens storlek är lämplig för att undvika överdriven kompression eller springor.
- ---

3. Diskstörningar

Internt läckage kan uppstå när skivan inte kan stängas helt på grund av fysisk påverkan av det omgivande röret eller flänsen.

3.1 Orsak

- Rördiameterfel: Om rörets innerdiameter är för liten kan skivan träffa rörväggen vid stängning.
- Flänsdesign: Upphöjda flänsar eller felaktigt dimensionerade kontaktytor kan hindra skivan från att röra sig.
- Ansamling av skräp: Fasta partiklar eller beläggningar som ansamlas inuti ventilen kan förhindra att skivan sitter ordentligt.

3.2 Lösning

- Kompatibilitetsverifiering: Före installation, bekräfta att ventilskivans diameter är kompatibel med rörets innerdiameter.
- Flänsjustering: Följ standarder som ANSI eller DIN för att använda plana flänsar eller packningar för att säkerställa skivspel.
- Rengöringsarbete: Spola systemet innan ventilen används för att avlägsna skräp och installera uppströms filter om förhållandena tillåter för att förhindra framtida ansamling.

4. Misslyckad stampackning

Externt läckage uppstår vanligtvis runt ventilskaftet, vilket beror på problem med packningen eller tätningarna som hindrar vätska från att rinna ut längs axeln.

4.1 Orsak

- Slitage: Med tiden kommer packningsmaterial som PTFE eller grafit att slitas på grund av skaftrörelser eller tryck.
- Temperaturfluktuationer: Baserat på principen om termisk expansion och kontraktion kan upprepade temperaturfluktuationer få packningen att krympa, lossna och till och med brista.
- Felaktig justering: Om packningen är för lös kan vätska läcka; om den är för hårt åtdragen kan den skada ventilskaftet eller begränsa rörelsen.

4.2 Lösning

- Packningsunderhåll: Kontrollera och byt regelbundet ut slitet packningsmaterial.
- Temperaturöverväganden: Välj packningsmaterial som är lämpliga för systemets temperaturintervall, såsom flexibla grafitmaterial för högvärmeapplikationer.
- Justering av packboxen: Dra åt packboxen till det åtdragningsmoment som anges av tillverkaren, kontrollera om det finns läckor efter justering och undvik överkompression.

---

5. För högt tryck eller temperatur

När driftsförhållandena överstiger ventilens konstruktionsgränser kan läckage uppstå, vilket påverkar interna och externa tätningar.

5.1 Orsaker

- För högt tryck: Tryck som överstiger ventilens kapacitet kan deformera ventilsätet eller skivan, vilket gör det omöjligt att täta.
- Termisk expansion: Höga temperaturer kan orsaka att komponenter expanderar ojämnt, vilket orsakar åldring, mjukning eller till och med förkolning av tätningen, vilket kan påverka tätningsytans passform, lossa tätningen eller orsaka externt läckage vid fogen.
- Kallsprödhet: Under förhållanden under -10 grader kan tätningen bli spröd och spricka, vilket orsakar läckage.

5.2 Lösningar

- Lämpliga tryck- och temperaturvärden: Välj ventiler med tryck- och temperaturvärden som överstiger de maximala systemförhållandena och beakta säkerhetsmarginaler.
- Tryckavlastning: Installera en tryckavlastningsventil eller regulator uppströms för att förhindra övertryck.
- Isolering/värme: Använd isoleringshylsor eller värmeskenor i kalla klimat för att förhindra frysning.

5.3 Jämförelsetabell för materialtemperatur

Nedan visas medie- och temperaturintervall som motsvarar tätningar av olika material.

 

---

6. Kavitation och korrosion

6.1 Vad är kavitation

Kavitation orsakas av det plötsliga fallet i vätskemediets tryck till vätskans ångtryck vid ventilens strypningsdel (t.ex. mellan fjärilsplattan och ventilsätet), vilket resulterar i lokal förgasning av vätskan och bildar bubblor. När dessa bubblor rör sig till högtrycksområdet med vätskan kollapsar de snabbt och genererar stötvågor och mikrostrålar, vilket i sin tur orsakar erosion och skador på ventilens tätningsyta, ventilsäte och ventilhus.
Även om kavitation och korrosion främst är ett prestandaproblem, kan det indirekt orsaka läckage genom att skada tätningsytan.

6.2 Vad är korrosion?

Korrosion orsakas av kemiska eller elektrokemiska reaktioner på materialytan av fjärilsventilen på grund av långvarig kontakt med korrosiva medier (såsom syra, alkali, saltlösning eller högtemperaturånga), vilket resulterar i skador på ventilens tätningsyta, ventilspindel, ventilsäte eller ventilhus.

6.3 Orsaker

- Högt tryckfall: Snabba tryckförändringar orsakar sprickande bubblor, vilket korroderar ventilskivan eller ventilsätet.
- Korrosivt flöde: Mediet innehåller syror, alkalier, salter etc., som reagerar direkt med metallytan, vilket gör att tätningsytan och ventilhuset gradvis upplöses eller korroderas och tunnas ut.
- Slitande medier: Höghastighetsvätskor som innehåller partiklar kommer att slita på tätningskanten med tiden.

6.4 Lösningar

- Flödeskontroll: Bestäm korrekt ventilstorlek för att minimera tryckfallet och använd flödeskoefficientberäkningar (Cv) för att uppfylla systemkraven.
- Materialuppgradering: Välj korrosionsbeständiga material som rostfritt stål eller hårda ytbeläggningar för ventilskivor och ventilsäten.
- Systemdesign: Minska flödeshastigheten genom att öka rördiametern eller lägga till en tryckreducerande anordning uppströms.

6.5 CV-värdestabell

---

7. Tillverkningsfel

Ibland uppstår läckor på grund av defekter i ventilkonstruktionen som kan upptäckas under första användningen eller testningen.

7.1 Orsaker

- Gjutningsdefekter: Porösitet eller sprickor i ventilhuset kan orsaka externt läckage.
- Problem med tätningsytan: Ojämn bearbetning av skivan eller sätet kan förhindra korrekt tätning, vilket leder till internt läckage.
- Monteringsfel: Felaktig installation av tätningar eller feljustering av komponenter under tillverkningen kan orsaka läckage.

7.2 Lösningar

- Kvalitetssäkring: Köp från välrenommerade tillverkare med certifieringar som ISO 9001 och begär en trycktestrapport (t.ex. enligt API 598) för att verifiera läckagetätheten.
- Testning före installation: Utför hydrostatiska eller pneumatiska läckagetester före installation för att identifiera defekter och returnera defekta enheter till leverantören.
- Garantianspråk: Se till att ventilen har en garanti som täcker tillverkningsfel så att den kan bytas ut om läckor upptäcks tidigt.

---

8. Slutsats

Fjärilsventilläckage, kräver lösningen av dessa problem en kombination av att välja rätt ventil, noggrann installation, regelbundet underhåll och systemoptimering. Genom att välja material som är lämpliga för applikationen, följa installationsriktlinjer och övervaka driftsförhållandena kan användare avsevärt minska risken för läckage.
Läckage från fjärilsventilProblem kan orsakas av en mängd olika faktorer, och olika lösningar krävs för olika typer av läckage. Oavsett om det är internt läckage eller externt läckage kan det vanligtvis hänföras till slitna tätningar, installationsfel, ventilskivsinterferens, problem med ventilskaftets packningar, för högt tryck/temperatur, tillverkningsfel eller korrosion. Läckagerisken för fjärilsventiler kan effektivt minskas genom rimligt val, korrekt installation, regelbundet underhåll och optimerad drift. För kritiska tillämpningar kan konsultation av ventiltillverkare eller systemingenjörer ytterligare säkerställa läckagefri drift och förbättra systemsäkerheten och driftseffektiviteten.