Sains Populer | Pengetahuan Praktis tentang Katup: Tahukah Anda Semua Ini?

Dasar-dasar Katup

1. Parameter dasar sebuah katup adalah: tekanan nominal PN, diameter nominal DN.

2. Fungsi dasar katup: mematikan dan menghubungkan medium, mengatur aliran, mengubah arah aliran.

3. Metode sambungan utama katup adalah: flensa, ulir, pengelasan, dan wafer.

4. Peringkat suhu tekanan katup: pada bahan dan suhu kerja yang berbeda, tekanan kerja maksimum yang diijinkan bervariasi.

5. Standar flensa pipa terutama mencakup dua sistem: sistem Eropa dan sistem Amerika.

Dimensi koneksi kedua sistem sangat berbeda dan tidak dapat dipertukarkan.

Untuk klasifikasi tekanan, perbedaan yang paling sesuai adalah:

• Sistem Eropa: PN0.25, 0.6, 1.0, 1.6, 2.5, 4.0, 6.3, 10.0, 16.0, 25.0, 32.0, 40.0 MPa.

• Sistem Amerika: PN1.0 (Kelas 75), 2.0 (Kelas 150), 5.0 (Kelas 300), 11.0 (Kelas 600), 15.0 (Kelas 900), 26.0 (Kelas 1500), 42.0 (Kelas 2500) MPa.

• Jenis flensa terutama meliputi: integral (IF), las pelat (PL), las leher butt (SO), las leher butt (WN), las soket (SW), ulir (Th), flensa lepas cincin las butt (PJ/SE)/(LF/SE), flensa lepas cincin las datar (PJ/RJ), dan penutup flensa (BL).

• Tipe muka penyegelan flensa meliputi: muka datar (FF), muka terangkat (RF), cekung (FM) cembung (M), lidah (T) alur (G), sambungan cincin (RJ), dll.

Katup Umum (Umum).

1. Jenis katup berkode Z, J, L, Q, D, G, X, H, A, Y, S melambangkan: katup gerbang, katup globe, katup throttle, katup bola, katup kupu-kupu, katup diafragma, katup sumbat, katup periksa, katup pengaman, katup pengurang tekanan, dan steam trap.

2. Kode jenis sambungan katup 1, 2, 4, 6, 7 melambangkan: 1—ulir dalam, 2—ulir luar, 4—flensa, 6—dilas, 7—wafer.

3. Kode tipe penggerak katup 9, 6, 3 mewakili: 9—listrik, 6—pneumatik, 3—gigi cacing.

4. Kode material badan katup Z, K, Q, T, C, P, R, V melambangkan: besi cor kelabu, besi cor ulet, besi cor nodular, tembaga dan paduannya, baja karbon, baja tahan karat kromium-nikel, baja tahan karat kromium-nikel-molibdenum, baja kromium-molibdenum-vanadium.

5. Bahan penyegel atau pelapis dudukan katup kode R, T, X, S, N, F, H, Y, J, M, W mewakili: baja tahan karat austenitik, paduan tembaga, karet, plastik, plastik nilon, fluoroplastik, baja tahan karat Cr, paduan keras, lapisan karet, paduan monel, bahan badan katup.

6. Badan katup besi cor tidak cocok untuk kondisi berikut:

• Uap air atau gas basah dengan kadar air tinggi;

• Cairan yang mudah terbakar atau meledak;

• Lingkungan dengan suhu di bawah -20°C;

• Gas terkompresi.

Katup Kontrol

1. Katup kontrol terdiri dari badan katup, aktuator, dan aksesorinya.

2. Aktuator diafragma pneumatik memiliki dua jenis: aksi langsung dan aksi mundur. Dengan meningkatnya tekanan sinyal, batang dorong bergerak ke bawah dalam aksi langsung, dan bergerak ke atas dalam aksi sebaliknya. Tekanan sinyal standar adalah 20-100 kPa; tekanan tertinggi dengan positioner adalah 250 kPa. Ukuran goresan dasar adalah: 10, 16, 25, 40, 60, 100 mm.

Apa karakteristik aktuator listrik dibandingkan dengan aktuator pneumatik, dan apa saja jenis keluarannya?

• Sumber tenaganya adalah listrik, sederhana dan nyaman, dengan daya dorong dan torsi tinggi, serta kekakuan yang lebih besar. Namun, strukturnya lebih kompleks dan keandalannya lebih rendah. Ini lebih mahal dalam ukuran kecil hingga menengah dibandingkan dengan aktuator pneumatik. Ini sering digunakan dalam situasi tanpa sumber udara atau di mana pencegahan ledakan/kebakaran tidak ketat.

• Ada tiga jenis keluaran: langkah sudut, langkah linier, dan multi-putaran.

Apa karakteristik katup kontrol satu dudukan kerja langsung, dan di mana penerapannya?

• Kebocoran rendah, karena hanya satu inti katup yang memastikan penyegelan lebih baik. Kebocoran standar adalah 0,01% KV, dan desain lebih lanjut dapat menjadikannya katup penutup.

• Perbedaan tekanan kecil yang diijinkan karena gaya dorong yang tidak seimbang. Untuk DN100, perbedaan tekanannya hanya 120 kPa.

• Kapasitas aliran kecil. KV untuk DN100 hanya 120. Ini harus digunakan dalam kasus dengan kebocoran kecil dan perbedaan tekanan rendah.

Apa karakteristik katup kontrol dua dudukan kerja langsung, dan di mana penerapannya?

• Perbedaan tekanan yang diijinkan besar, karena dapat mengimbangi banyak gaya yang tidak seimbang. Untuk DN100, perbedaan tekanannya adalah 280 kPa.

• Kapasitas aliran besar. KV untuk DN100 adalah 160.

• Kebocoran tinggi, karena kedua inti katup tidak dapat menutup secara bersamaan. Kebocoran standar adalah 0,1% KV, yaitu 10 kali lipat dari katup satu dudukan.

Hal ini terutama digunakan dalam situasi diferensial tekanan tinggi di mana kebocoran bukan merupakan persyaratan yang ketat.

Apa keuntungan utama dari katup kontrol selongsong?

Menggabungkan keunggulan katup dudukan tunggal dan ganda. Keuntungan utama:

1. Stabilitas yang baik. Alih-alih menggunakan inti katup dan dudukan katup untuk pelambatan, digunakan sumbat katup, yang memiliki lubang penyeimbang untuk mengurangi gaya tidak seimbang pada sumbat katup. Permukaan pemandu yang besar antara selongsong dan sumbat, serta sedikit perubahan pada gaya yang tidak seimbang, membuatnya tidak terlalu rentan terhadap getaran.

2. Pertukaran dan keserbagunaan yang kuat. Dengan mengganti selongsong, koefisien aliran dan karakteristik aliran yang berbeda dapat dicapai.

3. Perbedaan tekanan besar yang diijinkan, dengan efek ekspansi termal minimal. Prinsip keseimbangan katup selongsong dengan lubang keseimbangan mirip dengan katup dudukan ganda, yang memungkinkan terjadinya perbedaan tekanan yang besar. Karena selongsong dan sumbat terbuat dari bahan yang sama, muai panasnya konsisten.

4. Jendela pelambatan yang disediakan oleh selongsong dapat memiliki bukaan besar atau lubang kecil (tipe jet). Yang terakhir ini memiliki efek pengurangan kebisingan dan pengurangan getaran, dan peningkatan lebih lanjut dapat menjadikannya katup dengan kebisingan rendah.

Sangat cocok untuk situasi dengan perbedaan tekanan yang besar dan persyaratan kebisingan yang rendah.

Katup apa lagi yang memiliki fungsi pengatur selain katup tunggal, dudukan ganda, dan selongsong?

Katup diafragma, katup kupu-kupu, katup bola-O (terutama untuk penutup), katup bola-V (rentang kendali besar, aksi geser), dan katup putar eksentrik.

Berapa rasio yang dapat disesuaikan R, rasio ideal yang dapat disesuaikan, dan rasio penyesuaian aktual dari katup kontrol?

Rasio yang dapat disesuaikan R adalah rasio antara aliran maksimum dan minimum yang dapat dikontrol oleh katup.

Ketika perbedaan tekanan melintasi katup tetap konstan, rasio aliran maksimum dan minimum disebut rasio ideal yang dapat disesuaikan.

Dalam praktiknya, perbedaan tekanan berubah, sehingga rasio ini disebut rasio aktual yang dapat disesuaikan.

Berapakah nilai koefisien aliran C, Cv, dan KV suatu katup kendali?

Kapasitas aliran katup kontrol diwakili oleh koefisien aliran.

1. Cv dalam satuan teknik: jumlah air yang melewati katup per jam ketika terbuka penuh, dengan perbedaan tekanan 1 kgf/cm² dan suhu 5-40°C.

2. C dalam satuan imperial: jumlah galon per menit air yang melewati katup ketika terbuka penuh, dengan perbedaan tekanan 1 psi.

3. KV dalam satuan internasional: volume air yang melewati katup per jam ketika terbuka penuh, dengan perbedaan tekanan 100 kPa dan suhu 5-40°C.

Cv = 1,17 KV KV = 1,01 C

Gaya apa yang harus dipenuhi oleh keluaran aktuator untuk katup kontrol?

1. Mengatasi gaya statis yang tidak seimbang pada inti katup.

2. Berikan tekanan penutup untuk menopang dudukan katup.

3. Mengatasi gesekan pada packing.

4. Gaya tambahan yang dibutuhkan oleh aplikasi atau struktur tertentu (misalnya, bellow, soft seal, dll.).

Apa arti pembukaan aliran dan penutupan aliran pada katup kontrol?

Mengacu pada arah aliran medium, dan tidak berhubungan dengan fungsi katup (udara terbuka, udara tertutup). Arah aliran penting karena mempengaruhi stabilitas, kebocoran, dan kebisingan.

Definisi: Jika arah aliran pada bukaan throttling sama dengan arah bukaan katup, maka disebut bukaan aliran; jika tidak, ini disebut penutupan aliran.

Katup mana yang memerlukan pemilihan arah aliran, dan bagaimana cara memilihnya?

• Katup kontrol dengan segel tunggal, seperti katup dengan dudukan tunggal, katup bertekanan tinggi, dan katup selongsong dengan segel tunggal tanpa lubang keseimbangan, memerlukan pemilihan arah aliran.

• Pembukaan aliran dan penutupan aliran masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Katup pembuka aliran lebih stabil, tetapi kinerja pembersihan dan penyegelannya lebih buruk, sehingga umurnya lebih pendek. Katup penutup aliran memiliki umur yang lebih panjang, pembersihan mandiri yang lebih baik, dan kinerja penyegelan, namun stabilitasnya buruk bila diameter batang lebih kecil dari diameter inti katup.

• Katup satu dudukan, katup aliran kecil, dan katup selongsong bersegel tunggal biasanya memilih bukaan aliran. Jika terjadi gerusan parah atau diperlukan pembersihan mandiri, penutupan aliran dapat dipilih. Katup kontrol pembukaan cepat dua posisi biasanya memilih penutupan aliran.

Apa tiga faktor utama yang harus dipertimbangkan ketika memilih aktuator?

• Gaya keluaran aktuator harus lebih besar dari beban katup kontrol dan harus sesuai.

• Periksa apakah perbedaan tekanan yang diijinkan yang ditentukan oleh katup kontrol sesuai dengan persyaratan proses. Untuk perbedaan tekanan yang besar, hitung gaya tidak seimbang pada inti katup.

• Kecepatan respon aktuator harus memenuhi persyaratan operasi proses, khususnya untuk aktuator listrik.

Apa tujuh langkah untuk menentukan ukuran katup kontrol?

1. Tentukan laju aliran yang dihitung — Qmax, Qmin.

2. Tentukan perbedaan tekanan yang dihitung — pilih rasio resistansi S berdasarkan karakteristik sistem, kemudian hitung perbedaan tekanan (saat katup terbuka penuh).

3. Hitung koefisien aliran — gunakan rumus, grafik, atau perangkat lunak yang sesuai untuk menentukan KVmax dan KVmin.

4. Pilih nilai KV — berdasarkan KVmax, pilih nilai KV terdekat yang tersedia dari seri produk yang dipilih.

5. Verifikasi bukaannya — bila Qmax diperlukan, bukaan katup harus kurang dari 90%; untuk Qmin, harus lebih besar dari 10%.

6. Verifikasi rasio penyesuaian aktual — umumnya rasio penyesuaian aktual harus lebih besar dari rasio penyesuaian yang diperlukan.

7. Tentukan ukuran katup — jika tidak memenuhi persyaratan, pilih kembali nilai KV dan verifikasi ulang.

Apa saja alat bantu (aksesoris) katup kontrol pneumatik, dan apa fungsinya?

1. Pengatur posisi katup — digunakan untuk meningkatkan kinerja katup kontrol dan mencapai posisi yang benar.

2. Sakelar posisi katup (langkah) — menunjukkan batas langkah atas dan bawah katup kontrol.

3. Katup penahan pneumatik — menahan katup pada posisinya saat ini ketika sumber udara mati.

4. Katup solenoid — secara otomatis mengganti jalur udara. Untuk kontrol udara tunggal, gunakan katup 3 arah 2 posisi; untuk kontrol udara ganda, gunakan katup 5 arah 2 posisi.

5. Mekanisme manual — memungkinkan pengoperasian manual jika terjadi kegagalan sistem.

6. Penguat pneumatik — mempercepat pergerakan aktuator diafragma pneumatik dan mengurangi waktu transmisi.

7. Pengatur filter udara — digunakan untuk pemurnian udara dan pengaturan tekanan.

8. Reservoir udara — menyediakan udara untuk melanjutkan pengoperasian katup selama kegagalan sumber udara, umumnya memerlukan perlindungan tiga tahap.

Dalam kondisi apa pengatur posisi katup diperlukan?

1. Dalam situasi dengan gesekan tinggi dan memerlukan penentuan posisi yang tepat. Misalnya katup pengatur suhu tinggi dan suhu rendah, atau katup pengatur yang menggunakan kemasan grafit fleksibel.

2. Pada proses yang lambat dimana kecepatan respon dari control valve perlu ditingkatkan. Misalnya, sistem yang mengendalikan suhu, ketinggian cairan, analisis, dll.

3. Dalam kasus di mana gaya keluaran dan gaya penghentian aktuator perlu ditingkatkan. Misalnya katup dudukan tunggal dengan DN ≥ 25, katup dudukan ganda dengan DN > 100, atau katup dengan perbedaan tekanan (△P) > 1 MPa atau tekanan masuk P1 > 10 MPa.

4. Dalam sistem kontrol segmental, atau ketika bentuk katup kontrol udara terbuka atau udara tertutup perlu diubah selama pengoperasian.

5. Dalam situasi dimana karakteristik aliran katup kontrol perlu diubah.