Årsager til lækage fra butterflyventiler og tilsvarende løsninger

Butterflyventiler anvendes i vid udstrækning i industrier som vandbehandling, olie og gas, HVAC og kemisk forarbejdning på grund af deres kompakte design og effektive flow- og omkostningseffektive styring.

Imidlertid er et af de mest almindelige problemer medbutterflyventilerer lækage. Lækager kan opstå internt (gennem ventilsædet) eller eksternt (omkring ventilstammen eller ventilhuset). Lækager kan være mindre eller større, hvilket resulterer i reduceret systemeffektivitet eller alvorlige sikkerhedsrisici, miljøproblemer eller dyr nedetid.
Derfor er det afgørende at forstå de grundlæggende årsager til disse lækager og implementere effektive løsninger for at sikre pålidelig ventilydelse.

---

Typer af butterflyventillækager

Før vi dykker ned i årsagerne og løsningerne, lad os først klassificere de almindelige lækager i butterflyventiler:
a. Intern lækage: Væske passerer gennem ventilen, når den er i lukket position, hvilket indikerer, at ventilsædet eller skiven ikke kan danne en tæt forsegling.
b. Ekstern lækage: Væske siver ud fra ventilhuset, normalt omkring ventilstammen, pakningen eller flangeforbindelsen, hvilket kompromitterer tætningen.

Begge typer lækager kan stamme fra design-, installations-, drifts- eller vedligeholdelsesrelaterede faktorer.
Nedenfor vil vi undersøge de vigtigste årsager og tilsvarende løsninger for hver type lækage.

---

1. Slidte eller beskadigede pakninger

En almindelig årsag til intern lækage er nedbrydning af ventilens tætningskomponenter (såsom elastiske foringer eller metalsæder).

1.1 Årsager

- Materialeforringelse: Langvarig eksponering for ætsende væsker, høje temperaturer eller ultraviolet stråling kan forårsage, at tætninger hærder, revner eller mister elasticitet.

- Slibende medier: Væsker, der indeholder sand, grus eller andre partikler, vil korrodere tætninger med tiden.

- Ældning: Selv under mindre krævende forhold vil pakninger naturligt forringes med tiden, hvilket reducerer deres evne til at passe til ventilskiven. Dette er uundgåelig naturlig ældning.

- For højt drejningsmoment: Drejningsmomentet på de valgte elektriske, pneumatiske og andre aktuatorer er for stort, og ventilskiven udøver for meget tryk på ventilsædet ved lukning, hvilket får ventilsædet til at deformeres eller endda rives i stykker. Selv ved manuel betjening kan for højt drejningsmoment på butterflyventiler med stor diameter forårsage deformation eller beskadigelse af ventilsædet.

1.2 Løsninger

- Materialevalg: Vælg tætningsmaterialer, der er kompatible med væsken og driftsforholdene. Brug f.eks. PTFE til kemisk resistens, EPDM til vandbaserede væsker og Viton til oliebaserede væsker.
- Regelmæssig vedligeholdelse: Implementer et forebyggende vedligeholdelsesprogram for at inspicere og udskifte pakninger, før de svigter. Dette er især vigtigt i barske miljøer.
- Beskyttende belægning: Overvej at bruge ventiler med belagte eller hærdede sæder i slibende applikationer for at forlænge pakningernes levetid.
- Optimer aktuatoren: I henhold til producentens momentdata for butterflyventilen skal du vælge en aktuator med passende moment eller en aktuator med momentbeskyttelse. Derudover bør overdreven kraft undgås ved manuel betjening. Zfa anbefaler, at du, hvis du er usikker, kan bruge en håndtags- eller snekkegearsaktuator med momentbegrænsning.
- ---

2. Forkert installation

Lækage skyldes ofte fejl under ventilinstallationen, hvilket påvirker indvendige og udvendige tætninger.

2.1 Årsager

- Forkert justering: Hvis ventilen ikke er korrekt justeret i forhold til røret, kan det være, at skiven ikke sidder korrekt, hvilket resulterer i intern lækage.
- Utilstrækkeligt moment: Utilstrækkelig tilspænding af flangeboltene kan forårsage ekstern lækage ved ventilrørets grænseflade.
- Overspænding: For højt moment kan forårsage deformation af ventilhuset eller sædet, hvilket kan forhindre skiven i at lukke helt og forårsage intern lækage.

2.2 Løsning

- Justeringskontrol: Brug et justeringsværktøj under installationen til at sikre, at ventilen er centreret i røret. Det er også nødvendigt at kontrollere, at skiven bevæger sig frit uden at berøre rørvæggen.
- Momentspecifikation: Følg producentens anbefalede momentværdi for flangebolte, og brug en kalibreret momentnøgle for at opnå ensartet kompression af pakningen.
- Valg af pakning: Brug pakninger af høj kvalitet med høj elasticitet, der er kompatible med ventil- og rørmaterialerne. Sørg også for, at pakningens størrelse er passende for at undgå for stor kompression eller mellemrum.
- ---

3. Diskinterferens

Intern lækage kan opstå, når skiven ikke kan lukke helt på grund af fysisk interferens med det omgivende rør eller flange.

3.1 Årsag

- Uoverensstemmelse mellem rørdiameter: Hvis rørets inderdiameter er for lille, kan skiven ramme rørvæggen ved lukning.
- Flangedesign: Hævede flanger eller ukorrekt dimensionerede kontaktflader kan forhindre skiven i at bevæge sig.
- Ophobning af snavs: Faste stoffer eller skalaer, der ophobes inde i ventilen, kan forhindre skiven i at sidde korrekt.

3.2 Løsning

- Kompatibilitetsverifikation: Før installation skal det bekræftes, at ventilskivens diameter er kompatibel med rørets inderdiameter.
- Flangejustering: Følg standarder som ANSI eller DIN for at bruge flade flanger eller pakninger for at sikre skivefrigang.
- Rengøringsarbejde: Skyl systemet før ventilen aktiveres for at fjerne snavs, og installer opstrøms filtre, hvis forholdene tillader det, for at forhindre fremtidig ophobning.

4. Mislykket stammepakning

Ekstern lækage opstår normalt omkring ventilstammen, hvilket skyldes problemer med pakningen eller tætningerne, der forhindrer væske i at strømme ud langs aksen.

4.1 Årsag

- Slid: Med tiden vil pakningsmaterialer som PTFE eller grafit slides på grund af spindelbevægelse eller tryk.
- Temperaturudsving: Baseret på princippet om termisk udvidelse og sammentrækning kan gentagne temperaturudsving få pakningen til at krympe, løsne sig og endda briste.
- Forkert justering: Hvis pakdåsen er for løs, kan væsken lække; hvis den er for stram, kan den beskadige ventilspindlen eller begrænse bevægelsen.

4.2 Løsning

- Vedligeholdelse af pakning: Kontroller og udskift regelmæssigt slidte pakningsmaterialer.
- Temperaturhensyn: Vælg pakningsmaterialer, der er egnede til systemets temperaturområde, såsom fleksible grafitmaterialer til anvendelser med høj varme.
- Justering af pakdåse: Spænd pakdåsen til det moment, der er angivet af producenten, kontrollér for lækager efter justering, og undgå overkompression.

---

5. For højt tryk eller temperatur

Når driftsforholdene overstiger ventilens designgrænser, kan der opstå lækage, som påvirker indvendige og udvendige tætninger.

5.1 Årsager

- For højt tryk: Et tryk, der overstiger ventilens kapacitet, kan deformere ventilsædet eller -skiven, hvilket gør det umuligt at tætne.
- Termisk udvidelse: Høje temperaturer kan forårsage ujævn udvidelse af komponenter, hvilket kan forårsage ældning, blødgøring eller endda karbonisering af tætningen, hvilket kan påvirke tætningsfladen, løsne tætningen eller forårsage ekstern lækage ved samlingen.
- Kuldeskørhed: Under forhold under -10 grader kan tætningen blive skør og revne, hvilket forårsager lækage.

5.2 Løsninger

- Passende tryk- og temperaturklassificeringer: Vælg ventiler med tryk- og temperaturklassificeringer, der overstiger de maksimale systembetingelser, og overvej sikkerhedsmarginer.
- Trykaflastning: Installer en opstrøms trykaflastningsventil eller regulator for at forhindre overtryk.
- Isolering/opvarmning: Brug isoleringsærmer eller varmekabler i koldt klima for at forhindre frysning.

5.3 Sammenligningstabel for materialetemperatur

Nedenfor er de medier og temperaturområder, der svarer til tætninger af forskellige materialer.

 

---

6. Kavitation og korrosion

6.1 Hvad er kavitation

Kavitation forårsages af det pludselige fald i væskemediets tryk i forhold til væskens damptryk ved ventilens droslingsdel (f.eks. mellem butterflypladen og ventilsædet), hvilket resulterer i lokal forgasning af væsken og danner bobler. Når disse bobler bevæger sig til højtryksområdet med væsken, kollapser de hurtigt og genererer chokbølger og mikrostråler, som igen forårsager erosion og beskadigelse af ventilens tætningsflade, ventilsæde og ventilhus.
Selvom kavitation og korrosion primært er et ydeevneproblem, kan det indirekte forårsage lækage ved at beskadige tætningsfladen.

6.2 Hvad er korrosion?

Korrosion forårsages af kemiske eller elektrokemiske reaktioner på butterflyventilens materialeoverflade på grund af langvarig kontakt med ætsende medier (såsom syre, alkali, saltopløsning eller højtemperaturdamp), hvilket resulterer i beskadigelse af ventilens tætningsflade, ventilstamme, ventilsæde eller ventilhus.

6.3 Årsager

- Højt trykfald: Hurtige trykændringer vil forårsage sprængende bobler, som vil korrodere ventilskiven eller ventilsædet.
- Ætsende strømning: Mediet indeholder syrer, baser, salte osv., som reagerer direkte med metaloverfladen, hvilket forårsager, at tætningsfladen og ventilhuset gradvist opløses eller korroderes og fortyndes.
- Slibende medier: Højhastighedsvæsker, der indeholder partikler, vil slide tætningskanten over tid.

6.4 Løsninger

- Flowkontrol: Bestem ventilstørrelsen korrekt for at minimere trykfaldet, og brug beregninger af flowkoefficienten (Cv) for at opfylde systemkravene.
- Materialeopgradering: Vælg korrosionsbestandige materialer såsom rustfrit stål eller hårde overfladebelægninger til ventilskiver og ventilsæder.
- Systemdesign: Reducer flowhastigheden ved at øge rørdiameteren eller tilføje en trykreducerende enhed opstrøms.

6.5 CV-værditabel

---

7. Produktionsfejl

Nogle gange stammer lækager fra defekter i ventilkonstruktionen, der kan opdages under første brug eller test.

7.1 Årsager

- Støbefejl: Porøsitet eller revner i ventilhuset kan forårsage ekstern lækage.
- Problemer med tætningsfladen: Ujævn bearbejdning af skiven eller sædet kan forhindre korrekt tætning, hvilket resulterer i intern lækage.
- Samlingsfejl: Forkert montering af pakninger eller forkert justering af komponenter under fremstillingen kan forårsage lækager.

7.2 Løsninger

- Kvalitetssikring: Køb fra velrenommerede producenter med certificeringer som ISO 9001, og anmod om en trykprøvningrapport (f.eks. i henhold til API 598) for at verificere lækagetæthed.
- Test før installation: Udfør hydrostatiske eller pneumatiske lækagetest før installation for at identificere defekter, og returner defekte enheder til leverandøren.
- Garantikrav: Sørg for, at ventilen leveres med en garanti, der dækker fabrikationsfejl, så den kan udskiftes, hvis lækager opdages tidligt.

---

8. Konklusion

Butterflyventillækage, kræver løsning af disse problemer en kombination af valg af den rigtige ventil, omhyggelig installation, regelmæssig vedligeholdelse og systemoptimering. Ved at vælge materialer, der er egnede til anvendelsen, følge installationsvejledninger og overvåge driftsforholdene kan brugerne reducere risikoen for lækage betydeligt.
Lækage af butterflyventilProblemer kan skyldes en række faktorer, og forskellige løsninger er nødvendige for forskellige typer lækager. Uanset om det er intern eller ekstern lækage, kan det normalt tilskrives slidte pakninger, installationsfejl, ventilspjældsinterferens, problemer med ventilstammepakningen, for højt tryk/temperatur, produktionsfejl eller korrosion. Lækagerisikoen ved butterflyventiler kan reduceres effektivt gennem rimeligt valg, korrekt installation, regelmæssig vedligeholdelse og optimeret drift. Til kritiske applikationer kan konsultation af ventilproducenter eller systemingeniører yderligere sikre lækagefri drift og forbedre systemsikkerheden og driftseffektiviteten.