54

CEVOVODI - Vrsta fluida ..... naftovodi i gasovodi. - Materijal cevovoda Na izbor materijala utiu: radni uslovi u kojima e cevovod biti eksploatisan, tj:

- Mehaniko optereenje naponi. Usled: pritiska fluida koji se transportuje; teine cevovoda, fluida, armature, izolacije; usled temperaturnih dilatacija.

- Radna temperatura - ponaanje materijala na razliitim temperaturama. - Hemijski sastav fluida koji se transportuju. - Cena.

elik, liveno gvoe, elini liv; ..... izrada cevi: avne, beavne, livene. eline cevi elik je osnovni materijal za izradu cevi. Zbog vee jaine materijala lake su od livenih i jeftinije. Mogu biti vrlo dugake i preko 16 m, to znatno smanjuje broj nastavaka. Koriste se za veliki broj razliitih fluida i razliite nominalne pritiske. Prenici su obino 4 do 3000 mm. Za uobiajene elike preporuene radne temperature su do 435 0 C. Za vie temperature koriste se legirani elici (Cr i Mo). Podlone su koroziji (neophodno korienje zatitnih prevlaka). Po tehnologiji dobijanja razlikuju se:

- Cevi sa uzdunim sastavkom ili uzdunim avom: zakovane, zavarene, zalemljene ili presavijene pa stisnute (falcovane). av moe biti i spiralno izraen u odnosu na uzdunu osu cevi. av moe biti sueoni (za manje radne pritiske) ili preklopni (kotlovske cevi)

- Cevi bez ava, koje mogu biti: valjane i vuene. Vuene mogu biti i drugih porenih preseka, sem krunog.

avna cev s uzdunim avom nastaje sueonim zavarivanjem hladno pripremljenih limova, traka, pomou jednog od sledeih naina zavarivanja:

a) Elektrozavarivanje Poduni av se moe zavariti elektrootpornim zavarivanjem i elektroindukcijskim zavarivanjem bez dodatka stranog metala. Zavareni av ovim metodama zavarivanja kod cevi kvaliteta iznad X - 42 mora biti termiki obraen posle zavarivanja uz minimalnu temperaturu od 5380C. Za kvalitet X - 42 i ispod toga zavareni av se slino termiki obrauje ili se cev mora proizvesti na takav nain da nikakav odtemperirani martenzit ne ostane.

b) Zavarivanje uronjenim lukom

Poduni av se izrauje automatski zavarivanjem uronjenim lukom. Pri tome najmanje jedan var mora biti na unutranjoj strani i najmanje jedan var na spoljnoj strani.

c) Elektroluno zavarivanje pod zatitnim gasom

55

Poduni var se izrauje kontinualnim postupkom elektrolunog zavarivanja pod zatitnim gasom. Mora biti najmanje jedan var na unutranjoj strani i najmanje jedan var na spoljnoj strani cevi. Ovim postupkom zavarivanja spajanje krajeva cevi se ostvaruje zagrevanjem pomou luka izmeu elektrode i povrine cevi, elektoroda se topi i obavlja popunjavanje prostora kojim se ostvaruje spajanje krajeva cevi. U podruje elektrinog luka se dovodi zatitni gas, tako da je elektrini luk izolovan od spoljne atmosfere. Ovaj postupak se zove MIG (metal inert gas) kada se upotrebljava neutralan gas kao zatitni gas, npr. argon, a ako se upotrebljava aktivni gas, na primer CO2, onda se postupak naziva MAG (metal activ gas). Zatitni gas titi zavarni metal od oksidacije ili od zagaenja okolne atmosfere.

d) Zavarivanje kombinacijom zavarivanja pod zatitom gasa (MIG) i zavarivanja uronjenim lukom

Kod ovog postupka zavarivanja poduni av se izvodi prvo postupkom zavarivanja pod zatitom gasa, a potom sledi zavarivanje postupkom uronjenog luka. Spiralno zavarene cevi imaju spiralno izveden av, pomou automatskog zavarivanja uronjenim lukom. Mora da postoji najmanje jedan var na unutranjoj strani i najmanje jedan var na spoljnoj strani. Postoje cevi koje su proizvedene postupkom kod koga se poduni av izvodi kovakim zavarivanjem. Kod ovih cevi, krajevi lima, trake, pre spajanja se zagrevaju do temperature zavarivanja, a potom se mehaniki pritiskom postie spajanje krajeva. Ovim postupkom se proizvode cevi samo za GRAD-A-25. Cevi koje podleu ovoj specifikaciji, izuzev kovako zavarenih, se isporuuju u neekspandiranom stegnutom ili hladnoekspandiranom stanju, sem ako kupac trai drugaije. U tablici je prikazan proces proizvodnje cevi prema kvalitetu cevi.

Kvalitet elika Proces proizvodnje

A - 25 A i B X - 42 do X - 80 1. Beavne cevi x x x 2. Kovaki zavarene cevi x 3. Poduno zavarene cevi sa eleketrinim zavarivanjem x x x 4. Poduno zavarene cevi sa uronjenim lukom x x 5. Poduno zavarene cevi MIG postupkom x x 6. Poduno zavarene cevi kombinovanim zavarivanjem x 7. Spiralno zavarene cevi x x 8. Cevi sa dva poduna ava x x

elik od koga se proizvode cevi je elik dobijen iz Simens Martenovih pei i elektrinih pei, Besemerov ili bazinooksidiran elik. Cevi od livenog gvoa otpornije su na koroziju od elinih, mogu da izdre pritiske do 16 bar-a, u sluaju veih pritisaka koristi se elini liv. Obino se izrauju sa obodom i sa naglavkom. Najee se koristi SL 14, mogu da izdre pritiske do 160 bar-a. Livenjem u pesku se rade od 40 do 1200 mm, a centrifugalnim livenjem 80 do 500 mm. maksimalne duine su 4 pa ak i 5 m, za najvee prenike.

56

Cevi od: mesinga, bakra, olova, aluminijuma, titana. Cevi od plastinih masa, gume Kod transporta gasa koriste se iskljuivo eline cevi za pritiske preko 4 bara i polietilenske za nie pritiske. Polietilenske cevi mogu da se koriste na temperaturama od -65 do 80 o C. Zatezna vrstoa polietilena je izmeu 12 i 35 MPa, u zavisnosti od tipa polietilena, a izduenje moe prei i 150 % (pa ak i do 1000 %). Gustina je ok 0,9 kg/dm3. Polietilen se dobro mehaniki obrauje i zavaruje, sklon je puzanju i sakupljanju statikog elektriciteta. Postojan je i prema kiselinama i alkalijama i dosta je providan. Cevi od keramike, stakla... NASTAVLJANJE I OBLIKOVANJE CEVI Cevne instalacije pored cevi poseduju i elemente koji slue za oblikovanje cevovoda i instalacije. Promena pravca u cevovodima se postiu ugradnjom lukova, izdvajanje usputnih vodova iz glavnog cevovoda se postie ugradnjom T komada koji mogu biti pravi i redukovani. Promena prenika cevovoda se izvodi ugradnjom koncentrinih ili ekscentrinih reducira. Ugradnja manjih izvoda na nekom cevovodu se postie preko zavarnih komada (weldolet). Zatvaranje krajeva cevi se obavlja zavarnim kapama. Svi ovi elementi su poznati pod zajednikim nazivom fitinzi. Fitinzima se spajaju cevi istog ili razliitog materijala pri emu se u izboru fitinga odnosno specifikaciji za nabavku moraju dati kvaliteti materijala cevi koje se spajaju kao i njihove osnovne dimenzije. Materijali koji se koriste za proizvodnju fitinga moraju biti kompatabilni u pogledu otpornosti i zavarljivosti sa cevima u koje se ugrauju. Posebnu grupu cevnih elemenata ine prirubnice. Na narednim slikama su prikazane vrste prirubnica koje se koriste u cevnim instalacijama. Prirubnice se proizvode prema standardima koji su klasifikovali ove proizvode prema pritisku. Livene cevi se esto nastavljaju prirubnicama sa grlom:

57

Pored prirubnica sa grlom koje je izliveno izjedna sa cevi, koriste se i druge vrste prirubnica koje mogu biti zavarene za cev, ili spojene na neki drugi nain.

Standard ASA B 16.5, eline kovane prirubnice definie na sledei nain:

58

Izmeu dve prirubnice stavljaju se zaptivai. Primena zaptivaa od gume ili kartona pogodna je za pritiske do 25 bara i temperature do 40o C, a za sloenije radne uslove koriste se metalno-azbestni zaptivai, teflonski i drugi.

59

Vodea uputena povrina omoguava korienje nominalno slabijih zaptivaa i pri znatno sloenijim radnim uslovima (do 200 bara i 400 o C)

Nastavljanje cevi moe da se ostvari i pomou naglavka. U zazor f se nabija kudelja natopljena katranom, pa se ova zaptivna masa zalije olovom. Kao zaptivna masa moe da se koristi i gumeni prsten, tada je pokretljivost cevi neto vea. Ovako spajanje livenih cevi se koristi za radne pritiske do 16 bara.

eline cevi manjih prenika esto se nastavljaju pomou navojnih parova. Zaptivanje se moe ostvariti pomou koninog navoja ili umetanjem kudelje ili PVC trake u cilindrini navoj.

Konstrukcijska reenja koja se koriste u konstrukcijama predvienim za brzo i sigurno sastavljanje, baziraju se isto na navojnom spoju dve cevi. Prikazana su reenja sa dve konine povrine (gornja slika, pozicije 1. i 2.) i sa soivastim zaptivaem (donja slika, pozicija 4). Prsteni 3 i 1 se izrauju od od legiranog elika sa Cr, Mo i V, Rm = 800 MPa

60

Zaptiva se izrauje od legiranog elika sa Cr, Rm = 750 MPa. Ovi materijali omoguavaju primenu na temperaturama od 40 do 300o C.

Konstrukcija nastavka gumenog creva.

Nastavljanje cevi zavarivanjem.

Cevi od plastinih masa mogu da se nastavljaju lepljenjem i zavarivanjem. Cevi vei prenika mogu da se nastavljaju sueonim zavrivanjem, a za manje prenika je potrebna spojnica koja moe i da se lepi za cev.

61

Anker prirubnica predstavlja prirubnicu koja se postavlja na poetku i na kraju cevovoda. Njihova uloga je da apsorbuju odreena dilataciona kretanja cevovoda i da se kretanje ne prenosi na deo cevovoda na povrini. Na izlazu cevovoda iz zemlje ugrauje se izolaciona prirubnica. Njen je zadatak da elektro-izoluje deo cevovoda koji se titi katodno, koji je ukopan i koji se nalazi pod zatitnim potencijalom, od dela koji se nalazi na povrini. Izolacione prirubnice slue za izolaciju jedne sekcije cevovoda od druge. Izolacione prirubnice imaju prikljuke koji mogu biti sa navojem ili sa krajevima za zavarivanje. Izolacione prirubnice se najee zavaruju za cevovod. Izmeu prirubnica je postavljena elektrina izolacija u obliku izolirajueg obrua, a izolirajui cilindri ostvaruju kontakt preko zavrtnja. Standardi definiu posebne zahteve prema izolacionom materijalu. Na slici je dat prikaz izolacione prirubnice.

Na mestima granjanja ili promene pravca koriste se oblikovani nastavci.

62

Dimenzije i materijal avnih (JUS C.B5.240) i beavnih cevi (JUS C.B5.221) elinih cevi

63

64

Osnovni zahtevi u pogledu kvaliteta proizvodnje cevi prema standardu API - 5L (1988)

- Hemijska svojstva i ispitivanja

Sastav za razliite kvalitete cevi utvren na osnovu analize uzorka uzetog kaikom treba da odgovara hemijskim zahtevima datim u tabeli 6.3. Sastav srednjih kvaliteta-grad (nivo

65

otpornosti vei od X-42) treba da odgovara zahtevima dogovorenim izmeu kupca i proizvoaa, i ujedno treba da je u skladu sa zahtevima specificiranim u tabeli 6.3 za cevi. Pored toga, elementi i njihovo procentualno uee specificirano u tabeli 6.3 kolone 7, 8, 9 i drugi elementi mogu biti dodati u bilo koju kategoriju, u bilo koji kvalitet (grad) X-42 ili vei, uz saglasnost izmeu proizvoaa i kupca. Dodavanje ovih inae poeljenih elemenata moe promeniti zavarljivost cevi i zato se mora voditi rauna prilikom odreivanja koliine koja se moe dodati kod konkretne dimenzije i debljine zida. Analizu uzorka gotovih cevi obavlja proizvoa na uzorcima uzetim iz dve cevi iz svakog (lota) kontigenta. Rezultati analize se stavljaju na raspolaganje kupcu. Koliina koja se odreuje kao kontigent gotovih cevi sa kojih se uzimaju dve cevi radi uzorkovanja je definisana u zavisnosti od kvaliteta i prenika cevi. Hemijske analize se izvode jednom od uobiajenih metoda za odreivanje hemijskog sastava, kao to su spektroskopija, X- zracima, apsorpcija atoma, tehnika sagorevanja. - Mehanika svojstva i ispitivanja Mehanika svojstva kvaliteta grada A-25, A, B, X42, X-46, X-52 , X-56, X-60, X-65, X-70 i X-80 moraju odgovarati zahtevima u pogledu naprezanja na istezanje specificiranim u tabeli 6.4. Meukvaliteti, meugradi treba da imaju naprezanje na istezanje prema dogovoru izmeu kupca i proizvoaa, s tim da zahtevi u vrstoi odgovaraju zahtevima datim u tabeli 2-6. Za hladno ekspandirane cevi odnos izmeu granice elastinosti i vrstoe na istezanje svake ispitane cevi ne sme prei 0,85, osim za grad X-65 sa debljinom zida cevi iznad 0,375 i za kvalitete vee od X-65 za sve debljine zida cevi odnos ne sme prei 0,90 izuzev X-80 gde ne sme prei 0,93. Granica elastinosti treba da bude naprezanje na istezanje potrebno da se dobije ukupno izduenje od 0,5% od duine merenja utvrene pomou ekstenzometra.

66

Zahtevi u pogledu naprezanja na istezanje

1 2 3 4 5

Granica elastinosti vrstoa na istezanje

Min. izduenje

Grad

Psi min MPa min MPa max MPa % od 50,8

A - 25 2500 172 310 - - A 30000 207 331 - - B 35000 241 413 - -

X - 42 42000 289 413 X - 46 46000 317 434 - - X - 52 52000 358 455 - - X - 56 56000 386 489 - - X - 60 60000 413 517 - - X - 65 65000 448 530 - - X - 70 70000 482 565 - - X - 80 80000 551 620 827 -

Minimalno izduenje na 50,8mm treba da se utvrdi pomou jednaine:

e =1942,57 A / U

gde su: e minimalno izduenje na 50,8mm u procentima zaokrueno na 0,5%. A presek uzorka uzetog na ispitivanje vrstoe na istezanje u mm2 baziranna

spoljnjem preniku i debljini zida zaokruenim na 6,5 mm2. U specifina vrstoa na istezanje, MPa

U oblasti mehanikih ispitivanja, ovim standardom (specifikacijom), je definisano ispitivanje uzoraka uzetih sa cevi na istezanje, ispitivanje na istezanje uzdunih uzoraka, ispitivanje na istezanje poprenog uzorka, ispitivanje na istezanje ava, ispitivanje na spljotavanja i ispitivanje na savijanje.

67

- Hidrostatika ispitivanja Svaka cev mora izdrati bez curenja, hidrostatika fabrika ispitivanja izvedena najmanje do specificiranog pritiska ispitivanja poznatog kao "ispitni pritisak". Pritisak ispitivanja za sve besavne cevi prenika 457,2mm (18) i manje ne sme trajati manje od 5 sekundi. Ispitni pritisak za avne cevi prenika 508mm (20") i vee ne sme trajati manje od 10 sekundi. Minimalni pritisak ispitivanja treba da bude standardni pritisak ispitivanja ili alternativni pritisak ispitivanja kao to je dato u sledeoj tablici ili neki srednji ili vei pritisak prema elji proizvoaa ukoliko nije to ogranieno od kupca, ili vei pritisak prema dogovoru izmeu proizvoaa i kupca. Tablica Procenat od specificirane minimalne granice elastinosti

Grad Spoljni prenik Procenat od specificirane minimalne granice elastinosti

A - 25 59/16" 93,66mm 60 - A 23/8 i vei 60,32mm 60 75 B 23/8 i vei 60,32mm 60 75

X - 42 59/16 i manji 242,88mm 60 75

do X - 80 65/8 i 85/8" 168,27mm i 203,82 75 -

103/4 do 18" 273mm do 457,2mm 85 -

20 i vei 508mm i vei 90 - Ispitni pritisci koji se primenjuju u fabrici su izraunati pomou formule: P = 2000 S t / D gde su: P fabriki hidrostatiki ispitni pritisak u kPa, S naprezanje u MPa koje je odreeno za razliite dimenzije kao odreeni procenat minimalne granice elastinosti kao to to pokazuje tabela 6.5 t specificirana debljina zida u mm D specificirani spoljni prenik u mm

- Dimenzije teine i duine

Cevi moraju biti isporuene sa spoljnim prenikom, debljinom zida i teinama. Spoljni prenik mora biti u granicama tolerancija specificiranih u datoj tablici. Unutranji prenik je odreen spoljnim prenikom i tolerancijama za teinu. Cevi kvaliteta X - 42 i veeg, sa meuprenicima u odnosu na prenike date u Prilogu 1 su raspoloive u veliinama spoljnjeg prenika od 508mm (20") i veim po dogovoru kupca i proizvoaa. Takva cev mora odgovarati svim zahtevima ove specifikacije i moraju biti odgovarajue oznaene. Svaka duina cevi treba da bude izmerena da se utvrdi da li odgovara zahtevima u vezi s debljinom zida. Debljina zida na bilo kom mestu mora biti unutar tolerancija datih u tabeli 6.6 osim za zavarene cevi, kod kojih zavareno podruje nije ogranieno plus tolerancijama. Merenje debljine zida cevi treba da se izvode mehanikim kaliperom ili pravilno kalibrisanim

68

ureajem za nedestruktivnu kontrolu odgovarajue tanosti. U sluaju odstupanja obavie se merenja sa mehanikim kaliperom. Svaka cev 242,88mm (59/16") spoljnjeg prenika i veeg prenika mora se posebno izvagati i treba utvrditi vagonsku teinu. Cevi spoljnjeg prenika 114,3mm (41/2") i manje mogu se po elji proizvoaa vagati pojedinano ili u posebnim buntovima i treba utvrditi vagonsku teinu. Kao vagonska teina smatra se teina od minimum 8144kg. Ako se drukije ne ugovori izmeu kupca i proizvoaa, cevi moraju biti isporuene u duinama datim u tablici, kako je specificirano u narudbi za kupovinu. Duine moraju biti unutar tolerancija specificiranih u tablici.

Tablica Tolerancija duina Najkraa

duina u celokupnoj

isporuci

Najkraa duina u 95%

celokupne isporuke

Najkraa duina 90% celokupne

isporuke

Minimalna prosena

duina celokupne isporuke

Cevi sa navojem i spojnicama

jedna duina 4,88m 5,49m - - dupla duina 6,71m - - 10,67m

Cevi sa ravnim krajevima

jedna duina 2,74m - - 5,33m dupla duina 4,27m - 8,0m 10,67m ako su prethodno dogovorene duine iznad 6,1m

40% od dogovorene

prosene duine

- 75% od

dogovorene prosene duine

-

Cevi manje od 114,3mm (41/2") spoljnjeg prenika u kvalitetima grad A - 25, A i B moraju biti razumno prave. Sve druge cevi moraju biti proverene na pravolinijalnost i odstupanje od prave linije ne sme prei 0,2% od duine. Merenje se moe izvesti nategnutom icom, uzdu cevi uvrenom na dva kraja, pri emu se meri najvee odstupanje. Debljina zida cevi se odreuje preko jednaine:

TVf

SDPt =

20

gde su: t debljina zida cevi u mm, P pritisak u Pa D spoljni prenik cevi u mm, S faktor sigurnosti f granica elastinosti, MPa, V faktor zavarenog ava za sve cevi po API -5LX je 1,0 T faktor temperature koji ima vrednost T = 1 za temperature do 1200C

69

PRIRUBNICE elina prirubnica sa grlom za zavarivanje, za nominalni pritisak 40 bara, JUS M.B6.165

70

elina ravna prirubnica za nominalne pritiske do 16 bara, JUS M. B6.182

71

Lukovi dugog radijusa od 45, 90 i 180

Za izraunavanje luka od 450 treba teina luka od 900 podeliti sa 2, a teinu luka od 1800 treba mnoiti teinu.

Lukovi dugog radijusa od 45, 90 i 180

Lukovi kratkog radijusa od 90 i 180

Za izraunavanje pribline teine luka 1800 treba izvriti mnoenje gornjih vrednosti sa 2.

72

Lukovi kratkog radijusa od 90 i 180 T-komadi

Kape

73

74

- PRORAUN CEVOVODA

Proraun cevovoda obuhvata: - potreban prenik cevi, debljina zida cevi - usvajanje standardne cevi, - gubici u cevovodu i pritisak na odreenim mestima u cevovodu.

Da bi se proraunao cevovod potrebno je poznavati fizika svojstva fluida, pritisak i temperaturu na odreenim mestima, materijalni i energetski bilans strujanja, reim strujanja i specifine karakteristike strujanja kroz cevovod.

Gustina , kg/m3 Viskoznost (Dinamika) viskoznost , Pa s; Kinematska viskoznost , m2/s Stanje fluida: temperatura i pritisak Reim strujanja, Laminarno i turbulentno strujanje, Rejnoldsov broj: Re. Bilans strujanja, Jednaina kontinuiteta:, Bernulijeva jednaina pad pritiska: Koeficijent trenja (hidrauliki otpor) : Relativna hrapavost cevi: , Veliina apsolutne hrapavosti (visine neravnina) k (mm): Lokalni otpori : Koeficijenti lokalnog otpora za razne delove cevovoda

75

76

77

78

79

80

Proraun cevi:

1. proraunavanje unutranjeg prenika cevi na osnovu potrebnog Q. 2. proraunavanje debljine zida cevi na osnovu vrste matertijala, prenika i pritiska u cevi.

212.0p

F

2CC

RSdp ++=

Vrednosti stepena sigurnosti SF - Za cevi sa atestom, za miran protok fluida bez udara: SF = 1,6 - sa udarima: SF = 1,7 Za cevi bez atesta, za protok fluida bez udara: SF = 1,8 - sa udarima: SF = 2,0 Poslednja jednaina se jo koriguje na sledei nain:

- najpre se veliina Rp0.2 (za elik = 240 MPa) mnoi sa koeficijentom slabljenja cevi koji iznosi:

= 1 za cevi bez ava, = 0,9 za cevi obostrano zavarene, arene i ispitane, = 0,8 za cevi obostrano zavarene ili jednostrano zavarene na podmetau, = 0,7 za cevi uzdu jednostrano zavarene, = 0,57 0,63 za zakovane cevi, sa jednim redom zakivka. - na debljinu zida dodaju se jo: C1 0,0005 m - dodatak zbog netanosti izrade, odn. tolerancija u proizvodnji. C2 0,001 - 0,0015 m - dodatak zbog korozije i troenja cevi tokom eksploatacije.

Konano, debljina zida cevi se dobija kao:

81

3. ZADATAK za projekat:

Izraunati i usvojiti prenik cevovoda (naftovoda) sa sledee ulazne podatke:

- Visinska razlika izmeu poetka i kraja cevovoda: - Duina cevovoda: - Potreban protok: - Srednja brzina: - Koeficijent otpora strujanju fluida u cevi: - Broj ventila, kolena, zasuna:

Odrediti stepen sigurnosti zida cevi i nacrtati prirubnicu za nastavljenje cevi.

82

Cevni zatvarai

ventili, zasuni, slavine, priklopci

Slika 2.1. Cevni zatvarai

VENTILI

Ventili predstavljaju najire korieni i najraznovrsniji tip cevnih zatvaraa. Njihova glavna primena je u regulisanju protoka tenih i gasovitih fluida, u sluajevima estih otvaranja i zatvaranja Zaustavljanje ili pokretanje struje se postie pomeranjem vretena sa peurkom ka seditu odnosno od sedita. Sedite ventila moe biti paralelno sa tokom fluida u telu ventila, a moe biti i pod uglom od 90, kao to pokazuje jedna od slika 2.4. Oni poseduju dobra zaptivna svojstva, meutim, zbog svoje sloene konstrukcije su obino skuplji od drugih cevnih zatvaraa (zapornih elemenata), te se retko upotrebljavaju kod cevovoda prenika veih od 38 mm (u graninim sluajevima i do 80 mm) i pritiske do 16 bar-a (u graninim sluajevima i do 40 bar). Nedostatak ime je i osetljivost na neistoe fluida i veliki veliki koeficijent lokalnog otpora kretanju fluida . Najeu primenu nalaze u gasovodima niskog pritiska, naroito u gasnim sistemima za domainstva. Tu se oni instaliraju u cevovodima koji snadbevaju vie meraa gasa, ispred meraa gasa i ispred svakog potroakog aparata.

83

Standardni ravni ventil Ventil sa navojnim prikljucima

Odbojni ventil sa oprugom (jednosmerni sigurnosni) Ugaoni ventil

Ventil sa zaptivnom membranom i gumiranim telom Ventil sa nepromenjenim tokom fluida

84

Slika 2.4 Shema ventila

Lokalni otpor Koeficijent lokalnog otpora kretanju fluida zavisi od intenziteta promene smera kretanja fluida, tj. od konstrukcije ventila.

Slika 2.6. Veliine koeficijenta lokalnog otpora za razliite konstrukcije ventila pri potpuno otvorenom ventilu Hod tanjiria Hod tanjiria ventila se odreuje iz uslova da povrina slobodnog prolaza kroz telo ventila prenika d1 bude jednaka povrini omotaa cilindra prenika d1i visine h za ravno zaptivno telo tanjiri.

441

1

21 dhhdd ==

d1

h

Kod koninog oblika tanjiri hodom h treba obezbediti da konini deo bude potpuno iznad sedita, pa se uzima:

85

)mm 20...10(4

1 += dh

d1

h

Veliina koeficijenta zavisi i od visine h (odnos h/d1).

Koeficijent lokalnog otpora delimino otvorenog ventila u meri h/d 1

01020304050

0.06 0.1 0.15 0.2 0.25

h/d 1

koef

icije

nt

ravni tanjiri konini tanjiri

Slika 2.7.

Sila u vretenu

Aksijalna sila u vretenu koja treba da savlada otpore koje prua: pritisak fluida na tanjiri, trenje na kontaktu vretena i zaptivaa, navrtke i trenja na kontaktu vretena i tanjiria.

Bie razmotren sluaj zatvaranja ventila, kod koga fluid deluje ispod tanjiria.

86

Slika 2.8. Shema ventila za proraun sala na vretenu (a) i detalj konstrukcije vretenasa tanjiriem (b)

Na poetku zatvaranja, kada je ventil dovoljno otvoren, deluje sila trenja vretena o zaptiva i navrtku F i sila pritiska fluida na vreteno Ff = p dv2 / 4. Zatvaranjem tanjiri prekriva prolaz, usled ega opada pritisak iznad tanjiria i poveava se pad pritiska. Pad pritiska je najvei kada je ventil zatvoren (nema pritiska iznad tanjiria) i jednak je radnom pritisku pr. Fluid u tom sluaju pritiskuje tanjiri silom Fr = pr dn2 / 4 . Prenik dn , predstavlja srednji prenik povrine datog naleganja.

Kada deluje sila Fr , sila Ff je jednaka nuli. Sila trenja F zavisi i od konstrukcije vretena, uvek je u smeru suprotnom od kretanja vretena.

Maksimalna sila kojom se ventil zatvara Fz = pd dn b. irina prstenaste povrine b, Dozvoljeni pritisak na kontaktu materijala tanjiria i sedita pd .

Najvea sila Fv , kojom treba aksijalno optereti vreteno pri zatvaranju:

Fv = Fr + Fz + F sin

- - ugao uspona zavojnice (komponenta - F sin - deluje u pravcu ose vretena)

Specifini povrinski pritisak ps se uspostavlja na dodirnim povrinama sedita i tanjiria kada se ventil zatvara pri dejstvu pritiska fluida. U drugim uslovima, na primer kada se ventil zatvara bez prisustva fluida ili kada je pritisak manji od najveeg radnog pritiska, na dodirnim povrinama e se uspostaviti neki drugi povrinski pritisak pk , ija veliina zavisi od elstinih karakteristika materijala. Odnos povrinskog pritiska ps i pk moe da se analizira n asledei nain:

87

Slika 2.9. Shema elastinih deformacija na seditu i tanjiriu ventila.

ZASUNI

Zasun predstavlja cevni zatvara koji pokretanjem elementa za zatvaranje upravno na smer strujanja obavlja pokretanje ili zaustavljanje strujanja fluida u cevovodu.

Glavni delovi zasuna, slika 2.1, su runo kolo-1, vreteno-2, zaptivni uloak-3, zaptivka vretena-4, poklopac kuita-5, zavrtanj za spajanje poklopca kuita sa telom kuita-6, telo-7, elemenat za zatvaranje-8 i sedite-9. Vrste zasuna Zasuni se mogu podeliti prema obliku elementa za zatvaranje (zaptivnog tela) na:

- Zasun sa klinastim elementom za zatvaranje (slika 2.1), ima voice za klin po kojima se vri

njegovo kretanje. Klin je spojen sa vretenom. Nedostatak ovog zasuna je to pri duem zatvorenom poloaju zasuna, naroito ako su vie temperature moe doi do zaglavljivanja klina u seditu.

- Zasun sa diskom, gde se elemenat za zatvaranje sastoji od dva diska koso postavljena, koji

pod dejstvom vretena naleu na dva paralelna sedita. ematski poloaj diska za vreme otvaranja i zatvaranja zasuna je prikazan na slici 2.2. Ova vrsta zasuna omoguuje bolje zaptivanje u odnosu na zasune sa klinom. Ona trai i manju potrebnu snagu za zatvaranje i otvaranje. Kod ovog tipa je manje i oteenje sedita nego kod prvog.

88

Slika 2.1 Zasun sa elementom za zatvaranje u

obliku klina

Slika 2.2 ematski prikaz poloaja diska za vreme otvaranja i zatvaranja zasuna

U odnosu na sedite zasuna postoje:

- Zasuni sa stabilnim seditem,

- Zasuni sa plivajuim seditem. Sedite u ovom tipu zasuna je sposobno za aksijalno pomeranje. Zaptivanje se postie pomou ''O prstena'' i pomeranja sedita oprugom. Razlika pritiska koja se stvara kod zatvaranja, dovodi do pojave sile koja poboljava zaptivanje.

Primena zasuna

Primena zasuna je zastupljena uglavnom na onim mestima gde elemenat za zatvaranje ima samo otvoren ili samo zatvoren poloaj. U eksploataciji zasuni moraju imati kompletno otvoren ili zatvoren poloaj, jer postojanje isturenog elementa za zatvaranje u struji fluida izaziva promenu toka fluida, vrtloenje, vibracije i oteenje ivice elementa za zatvaranje. Ovo je i razlog da se zasuni uopteno ne koriste za namenu priguivanja i u uslovima gde se odravaju ekstremne protone brzine i tamo gde se zahteva esto i brzo zatvaranje i otvaranje. Zasuni se mogu koristiti za ugradnju gde je izvesna mogunosti iskljuenja pojedinih delova cevovodner mree u svrhe popravke cevovoda, i sl.

Zasuni se izrauju za nazivne prenke od 50 do 200 mm. Upravljanje zasunima manjih dimenzija je uglavnom runo, a za vee se koristi obino elektrini pogon sa reduktorom, ili hidrauliki, pneumatski. Da bi se smanjili gabariti zasuna, esto se umesto vretena koje se okree i aksijalno pomera element za zaptivanje (pozicija 8 na slici 2.1 i pozicije 3 na slikama 2.2 i 2.3.), vreteno samo okree a navrtka koja je spregnuta sa njim i zaptivnim elementom se aksijalno pomera. U tom smislu razlikuju se :

- zasuni sa pokretnim vretenom

- zasuni sa stabilnim vretenom.

Primenu u naftnoj i gasnoj industriji su nali zasuni prenika do 1000 mm i za uslove radnih pritisaka do 60 bara. Proizvodnja zasuna inae podlee standardima, meu kojima je najzastupljeniji u naftnoj i gasnoj industriji API-6D.

89

Slika 2.3 Konstrukcija zasuna manjih dimenzija sa ravnim elementoom za zaptivanje

Slika 2.4. Zasun velikih dimenzija, sa reduktorom i motornim pogonom (11)

90

Lokalni otpor kod zasuna

Koeficijent lokalnog otpora kod zasuna je mali u poreenju sa ventilima. Kree se od 0,1 do 1,5. Naelno zavisi od suenja poprenog preseka (slika 2.5).

Slika 2.5. Koeficijent lokalnog otpora za suenja (isprekidana linija predstavlja ukopan prsten koji slui kao voica elementa za zaptivanje od koga ne zavisi )

SLAVINE - EPNE I LOPTASTE, LEPTIR VENTILI

Zajednike karakteristike slavina su: brz proces otvaranja, zakretanje kljua za 90o, potrebna velika sila otvaranja (trenje na zaptivnom telu), neprikladnost za podeavanje protoka, mali koeficijent lokalnog otpora (0,4 1).

91

Slika 2.6 Konstrukcija slavine

epna slavina predstavlja usavrenu verziju slavine koja se primenjuje ve nekoliko hiljada godina. epna slavina se sastoji iz tela i epa. Konini ili cilindrini ep poseduje otvor i njegovim dovoenjem u osu cevi omoguuje se poetak strujanja fluida, odnosno pokretanjem za 90 spreava se strujanje fluida. U otvorenom poloaju epne slavine, zbog oblika elementa za zatvaranje-epa, ne mogu da obezbede pun otvor voda. Tipian izgled jedne epne slavine je dat na slici 2.7.

Slika 2.7 ema epne slavine

U odnosu na dimenzije prikljuka (prema API-standard 599-1970), razlikuju se epne slavine sa kratkim, regularnim i venturijevim prikljucima, kao i slavine sa epom sa punim i suenim otvorom u odnosu na oblik prolaza.

Druga vana podela je podela epnih slavina na podmazujue i nepodmazujue.

- Nepodmazujue epne slavine su snadbevene epom sa specijalno obraenom povrinom (putem nanoenja tvrdog metala ili temperaturnom obradom) radi spreavanja habanja izmeu tela i epa. Nepodmazujua epna slavina moe imati obloenu povrinu epa ili unutranjost tela mekim materijalom (plastina masa). Nedostatak epnih slavina sa mekim seditem je ogranienje njihove primene u odreenim temperaturnim podrujima.

92

- Podmazujue epne slavine su snadbevene sistemom za ubrizgavanje podmazivog sredstva radi smanjenja trenja izmeu tela i povrine epa. Ove slavine imaju kanale kroz koje se ubrizgava podmazujue sredstvo. Podmazivanjem se obezbeuje zaptivnost epne slavine i njen rad bez potekoa.

Jedna od karakteristika epnih slavina je to one mogu biti izvedene sa epom sa vie otvora.Tako jedna epna slavina moe ekonomino zameniti nekoliko slavina sa jednim otvorom, ime se postiu i odreene utede u cevima i fitinzima.

Loptaste slavine: su poele da dobijaju popularnost poetkom ezdesetih godina u naftnoj i gasnoj industriji. One predstavljaju modifikaciju epnih slavina. Umesto epa, polirana lopta sa otvorom se rotira za 90 radi pokretanja ili zaustavljanja strujanja fluida. One imaju odreenu prednost obzirom na gabarit, manje su od zasuna, obezbeuju dobru zaptivnost i manje su osetljive na prisustvo vrstih estica u fluidu. One se inae karakteriu veoma malim otporom, koji pruaju prilikom strujanja fluida.

Slika 2.8. Loptasta slavina

Dva glavna tipa loptastih slavina su slavine sa punim otvorom i slavine sa suenim otvorom.

Tip slavine sa punim otvorom je vrlo popularan zbog skoro nula otpora fluidu i pogodnosti odravanja cevovoda, kod primene istaa, u koji se oni ugrauju.

Slavine sa suenim otvorom imaju manji gabarit a i cenu. Neznatno vei pad pritiska, u odnosu na pun otvor moe biti zanemaren u mnogim primenama, naroito u gasovodima. Meutim, tip slavine sa suenim otvorom se ne moe preporuiti za fluide sa visokom brzinom i za fluide sa velikim sadrajem vrstih estica.

Druga znaajna klasifikacija loptastih slavina je na slavine sa:

- Loptaste slavine sa plivajuom loptom su projektovane da loptu dre dva sedita za loptu, smetena u telo slavine, jedno na ulaznoj strani a drugo na izlaznoj strani. Mehanizam zaptivanja je da ulazni

93

pritisak potiskuje loptu koja pritiska sedite na izlaznoj strani i prekida-zatvara protok fluida. Habanje sedita i vea torzija za pokretanje moe se smatrati kao nedostatak ovog tipa slavine.

Ponekad je sedite na ulaznoj strani prethodno prenapregnuto radi obezbeenja zaptivanja i na ulaznoj strani. Ovo ini da se postie duplo zaptivanje i mogunost isputanja pritiska u upljini tela slavine bez uticaja na ulazni i izlazni pritisak.

Radi smanjenja potekoa vezanih za sedita, sedita se obino izvode od kvalitetnih plastinih materijala ili se izvode tako da su lako zamenljiva. Tip slavine sa plivajuom loptom se primenjuje kod cevovoda manjih dimenzija ili u cevovodima sa malim pritiscima.

- Loptaste slavine sa fiksiranom loptom su izvedene tako to je lopta montirana na dve osovinice smetene u telu slavine na vrhu i na dnu. Njihov mehanizam zaptivanja je da opruga sedita i ulazni pritisak pritiskuju sedite lopte na loptu radi zaustavljanja protoka. Ova konstrukcija omoguuje zaptivanje sa obe strane i isputanje suvinog pritiska iz upljine tela slavine.

Slika 2.9 prikazuje emu slavine sa plivajuom loptom, tj. sa loptom koja moe da se aksijalno pomera pomou razlike pritisaka (izmeu ulaznog i izlaznog pritiska) ka seditu slavine. Ovo je dato na emi "a". eme na slici 2.9. "b" i "c" prikazuju slavinu sa fiksnom loptom i nain potiskivanja zaptivnog prstena ka lopti.

Slika 2.9. Tipovi loptastih slavina

Loptaste slavine su, u mnogim konstrukcijama, snadbevene plastinim zaptivnim materijalima za sedita lopte, zaptivke vretena i dr. Ovo postavlja pitanje vatrootpornosti, odnosno zaptivnosti slavine posle izlaganja vatri, u uslovima poara, jer visoke temperature mogu dovesti do dekompozicije ili dezintegracije materijala. Jedno reenje je, za takve uslove primena loptaste slavine koja ima kontakt metal na metal. Standard API-607-1977 daje uslove ispitivanja loptastih slavina sa mekim zaptivnim seditem koje treba da budu vatrootporne.

Loptaste slavine se generalno ne preporuuju za svrhe priguivanja. Kada se primenjuju u delimino otvorenom poloaju poveana brzina strujanja moe otetiti sedite lopte. Posebno se projektuju loptaste slavine i posebni materijali za sedita kada se razmatra primena slavine za priguivanje. Kod malih prenika, sedita lopte su esto dovoljno kruta i odupiru se visokim brzinama strujanja fluida. To je i razlog zato se manje loptaste slavine mogu primeniti za uslove priguivanja.

94

Dobra zaptivnost, kao i brzina zatvaranja i otvaranja epnih i loptastih slavina uinili su ih veoma primenljivim u gasnoj industriji. One su nale primenu i za grubu regulaciju (regulaciju veih koliina) protoka. Za regulaciju protoka one se mogu regulisati runo ili pomou motora. Regulacija pomou motora upotrebljava se pri automatskoj regulaciji u svrhu dispeerskog regulisanja koliine protoka prema potronji u pojedinim delovima distributivnog sistema.

Leptir ventil predstavlja veoma jednostavan cevni zatvara. Element za zatvaranje je u obliku diska, ijim pokretanjem za 90O dolazi do zatvaranja protoka.

Zadovoljavajuu nepropusnost ovaj zatvara postie zahvaljujui zaptivnom materijalu od sintetikog kauuka.

Slika 2.10. Leptirasti ventil

Obzirom na osetljivost zaptivnog materijala ovaj tip ventila je opremljen sa prirubnikim spojem ime se omoguava brza i laka zamena.

Leptir ventil nalazi najveu primenu u sklopu zaobilaznog voda gde se uglavnom i koristi za runo priguivanje protoka. Njegova primena je uglavnom ograniena na podruje niih pritisaka. Danas se maksimalni radni pritisci za ovu vrstu zatvaraa kreu do 25 bara.

PRIKLOPCI, KLAPNE

Priklopci se retko sreu , najvie zbog nepouzdanosti zaptivanja, koriste se za prenike do 1 m i pritiske do 10 bar. Osnovna konstrukci priklopca omoguava podeavanje protoka.

95

Slika 2.11. Konstrukcija priklopca sa el.pogonom i mehanizmom za otvaranje i zatvaranje

Protivpovratna klapna predstavlja zatvara kojim se onemoguuje strujanje u neeljenom smeru. Kretanje struje u neeljenom smeru dovodi do sputanja klapne i do prekida strujanja. Klapna moe biti optereena preko poluge nekim tegom.

Slika 2.12. Protiv-povratna klapna

Primena ovog zatvaraa je vezana za vodove u kojima se oekuje promena smera strujanja.

96

Slika 2.13. Protivpovratni ventil sa klipom

Slika 2.14. Protivpovratni ventil sa kuglom

Slika 2.15 Protivpovratni ventil sa oprugom (podizni)

Slika 2.16. Protivpovratna klapna sa krilcima

IZBOR CEVNOG ZATVARAA

Cevni zatvarai koji se koriste u transportu i distribuciji prirodnog gasa moraju da zadovolje odreene uslove. Meu njima, je svakako na prvom mestu, nepropustljivost. Jedan cevni zatvara mora da prekine sav protok fluida sa ulazne strane ka izlaznoj strani, bez ikakvog proputanja u okolinu cevovoda.

Uzrok eventualnog proputanja je:

Nesavrenosti naleganja organa za zatvaranje na sedite. Nesavrenost naleganja se esto dogaa

usled naprezanja na istezanje koje potie od cevovoda i odraava se na telo zatvaraa Prisustvu neistoa, praine, naslaga i dr. na delovima koji se dovode u kontakt u toku zatvaranja.

Kvalitet fluida koji se transportuje i pritisak rada imaju veliki uticaj na izbor, ne samo na konstruktivan materijal razliitih delova cevnog zatvaraa ve i na koncepciju sklopa cevnog zatvaraa.

U veini sluajeva treba izbegavati gubitke pritiska kod proticanja kroz cevni zatvara, pri emu zatvarai sa punim otvorom imaju prednost nad ostalim (koeficijenti lokalnog otpora ).

Cevni zatvarai treba da budu laki za odravanje (podmazivanje, odstranjivanje naslaga i dr.) i da su podesni za laku i brzu manipulacuju. Neki tipovi cevnih zatvaraa ne zahtevaju nita u pogledu odravanja osim periodinog podmazivanja.

97

SIGURNOSNI ELEMENTI-

UREAJI ZA ISPUTANJE SUVINOG PRITISKA

Jedan od prvih naina zatite od prekomernog pritiska bila je primena U cevi. Visina stuba tenosti i njena gustina odreuje dozvoljeni pritisak u instalaciji. Pojava veeg pritiska izaziva izbacivanje tenosti iz U cevi i izlaska gasa u atmosferu. Slika 2.17 pokazuje U cev na jednom vodu koji titi od prekomerno-g pritiska.

Slika 2.17 Sistem zatite pomou U cevi

Ovaj nain zatite je jednostavan ali ima ozbiljnih nedostataka vezanih za karakteristike tenosti koja se primenjuje. Primena vode kao tenosti znai problem isparavanja i zamrzavanja dok je kod primene ulja, problem zapaljivosti a opti nedostatak im je to kod pojave prekomerno-g pritiska dolazi do izbacivanja tenosti.

Sigurnosni ventil (kod gasnih sistema esto se koristi naziv izduvni ventil) predstavlja najprepoznatljiviji sigurnosni element. U cevovodu mu je uloga da sprei porast pritiska iznad dozvoljene vrednosti, na taj nain to se deo fluida proputa i na taj nain se pritisak sniava. Postoje konstrukcije sa tegom i sa oprugom.

c. d.

Slika 2.17. Sigurnosni ventil sa tegom

Telo 1, sedite 2, tanjiri 3, potiskiva 4, voica 5, poklopac 6, nosa poluge 7, graninik 8, zaptiva 9, potiskiva 10,elastini prsten 11, poluga 12, nosa tega 13, teg 14, zavrtnji 15, zavrtanj 16, navrtka 17.

98

Jedan od prvih ureaja kojim se mogao podeavati dozvoljeni nivo pritiska i koji se sam automatski zatvara posle izduvavanja usled suvinog pritiska prikazan je na slici 2.17. To je tip sigurnosnog ventila sa tegom kod koga optereeni tanjiri nalee na sedite mlaznice. Suvian pritisak ispod tanjiria podie tanjiri i tegove i pri tome se omoguava isputanje gasa u atmosferu. Optereenje tanjiria se moe izvesti tegom ija se pozicija moe podeavati njegovim pomeranjem na poluzi na kojoj se nalazi. Ventil sa tegom (slika 2.17. d) se koristi u sistemima gde je pritisak mali, dok se ventil sa tegom na poluzi (slika 2.17. c) koristi u sistemima srednjeg pritiska.

Prednosti izduvnih ventila sa tegom su: mala cena, pojednostavljen rad, mogunost podeavanja za rad na malim pritiscima. Nedostaci ovog tipa ventila su: pritisak na koji se podeavaju je pod uticajem izlaznog pritiska i to se isputanje u atmosferu s punim kapacitetom ostvaruje kod veih nadpritisaka, to su osetljiviji na promene ulaznog pritiska to moe da dovede do zveckanja i lupanja ventila.

Vei broj tipova izduvnih ventila primenjuje oprugu kao elemenat optereenja. Ona je ekonominija i pogodnija za podeavanje te je zato i nala veu primenu.

Na slici 2.17 a. prikazan je presek izduvnog ventila sa oprugom sa ematskim prikazom rada sigurnosnog ventila sa oprugom (slika 2.17 c, 2.17 d., peurka = tanjiri). Kod prve konfiguracije izduvnog ventila na slici 2.17 c., komora u kojoj se nalazi opruga ima komunikaciju sa atmosferom. Kod ove konfiguracije pritisak u izlaznom vodu ventila deluje na sniavanje pritiska podeavanjapritiska na kome poinje otvaranje ventila i isputanje gasa. Kod druge konfiguracije na slici 2.17 d. gde je komora sa oprugom u komunikaciji sa pritiskom u izlaznom vodu iz izduvnog ventila, izlazni pritisak, P2, deluje na poveanje pritiska podeavanja, pritiska na kome se otvara ventil. Ovakav uticaj sledi poto je gornja povrina tanjiria na koju deluje pritisak P2 vea od donje povrine tanjiria na koju deluje isti pritisak. Na slici 2.17.b. prikazan je jedan tip spoljnog izduvnog ventila. Ovaj tip ima optereenje oprugom, a membrana zatvara mlaznice. Kod pojave suvinog pritiska dolazi do podizanja membrane sa mlaznice i isticanja gasa kroz mlaznicu.

Pojava uticaja izlaznog pritiska na pritisak otvaranja izduvnog ventila je vezana za primere gde se vie izduvnih ventila povezuje na zajedniki izlazni vod. U takvom primeru proputanje jednog ventila stvara odreeni pritisak u izlaznom vodu to ima odraza na rad drugih ventila spojenih na ovaj vod.

Prednosti izduvnih ventila sa oprugom su sledee: mala cena, jednostavan rad, lako podeavanje, koristi se u irem opsegu pritisaka. Nedostaci ovog tipa ventiila su: proputanje ventila u uslovima kada je pritisak u tienom vodu (ili sudu pod pritiskom) blizu pritisaka podeenosti, pritisak podeenosti je pod uticajem izlaznog pritiska, potreban je vei nadpritisak za postizanje punog kapaciteta isticanja, osetljivost na promene ulaznog pritiska to moe da dovede do zveckanja i lupanja ventila.

99

a.

b.

telo 1, sedite 2, tanjiri 3, voica 4, oslonac 5, lopta 6, potiskiva 7, osigura 8, dra opruge 9, opruga 10, oslonacopruge 11, zaptiva 12, poklopac 13, zavrtanj 14, navrtka 15, granini zavrtanj 16, kontranavrtka 17, navrtka zaprinudno otvaranje 18, osigura 19, podiza (slui za proveru funkcionisanja ventila) 20, zglob podizaa 21, polugapodizaa 22, nosa 23, osovinica 24, rascepka 25, zavrtanj za uvrivanje nosaa 26

100

c. d.

Slika 2.17. Sigurnosni ventil sa oprugom

Za sigurnosni ventil sa tegom, odredjuje se sila Fo potrebna da bi tanjiri ostao na seditu.

Fo = k po An

- k koeficijent preoptereenja ventila,

za dobro obraene povrine sedita i tanjiria k = 1,01 ... 1,05

- An = dn2 / 4 , dn srednji prenik naleganja tanjiria

Sila Fo moe da se odredi i na osnovu jednaine ravnotee, prema slici 2.17., na osnovu teina poluge Gp, i teine tega Gt

Fo l1 = Gp l2 + Gt l3

Kada pritisak fluida preraste pritisak po, silu Fo ine sila pritiska fluida Fr i sila udara struje fluida pri otvaranju Fu.

Fo = Fr + Fu = ( p An) + ( gAv ns

2

2 )

101

- p - razlika pritiska ispred i iza tanjiria, zavisi od visine podizanja i radnog pritiska p koji je promenljiv. Moe da se odredi na osnovu poznate jednaine

g

vpp ++=

2)1(

2

21 ,

1 koeficijent lokalnih otpora pre sedita i 2 posle sedita. - vs - brzina u otvoru prenika ds (slika 2.17); raunas e na osnovu jednaine kontinuiteta prema

otvoru prenika d1 (slika 2.17); AsAvvs 1=

- - koeficijent pada pritiska zbog brzine i geometrije sedita - - koeficijent koji uzima u obzir otpor proticanju zbog oblika tanjiria i njegovog izdizanja iznad

sedita

Za ventile malog hoda moe se priblino uzeti = = 1.

Kod sigurnosnog ventila sa oprugom karakteristino je podeavanje sile u opruzi koja odreuje pritisak pri kome se podie tanjiri.

Ravnotea sila kod ovog ventila menja se u toku otvaranja, jer se sila u opruzi menja sa visinom otvaranja h:

Fo + c h = Fr + Fu , gde je c krutost opruge.

Na osnovu poslednje dve jednaine za Fo moe da se odredi brzina v kao i odgovarajui protok kroz ventil.

Na slici 2.18 prikazan je izduvni ventil sa pilotom (pilot, amplifikator, pojaiva, ima za ulogu fino poreavanje pritiska, uie se kasnije u 3. delu detaljnije) . Kod ovog tipa izduvnog ventila koristi se ulazni pritisak za zatvaranje glavnog ventila a pilot za aktiviranje, otvaranje ventila. Ulazni pritisak se prenosi posebnim instrumentalnim vodom preko pilota na gornju stranu tanjiria glavnog ventila i dri glavni ventil u zatvorenom poloaju jer je povrina gornjeg dela tanjiria vea za oko 25% od povrine donjeg dela tanjiria koja pokriva grlo mlaznice, na koju deluje takoe ulazni pritisak. to je ulazni pritisak blii pritisku podeenosti (pritisku aktiviranja izduvnog ventila) to je vea sila zatvaranja ime je eliminisano zveckanje ventila koji se dogaa kod ventila sa oprugom kad je ulazni pritisak blizu pritisku podeenosti odnosno aktiviranja. Kada ulazni pritisak dostigne pritisak podeenosti dolazi do aktiviranja pilota, ime se blokira dovod ulaznog pritiska iznad tanjiria glavnog ventila i oslobaa isputa pritisak u delu iznad tanjiria glavnog ventila to omoguuje podizanje tanjiria t.j. otvaranje glavnog ventila.

Izduvni ventil sa pilotom ima prednost to omoguuje rad blizu pritiska podeenosti bez zveckanja ventila i to nema uticaja ulazni pritisak na funkcionisanje ventila. Izduvni ventil, meutim, ne moe da funkcionie kada pilot otkae, to je osnovni nedostatak.. Ukoliko doe do pojave hidrata i vrstih estica u instrumentalnom vodu od glavnog izduvnog ventila do pilota onda to moe dovesti da se glavni ventil ne aktivira na pritisku podeenosti ve na pritisku koji je za 25% vei od pritiska zarobljenog iznad tanjiria ventila. Radi ovoga, izduvni ventil sa pilotom se koristi sa velikom panjom kod gasa sa prisustvom primesa vrstih estica, odnosno kod gasa sa neistoama.

102

Slika 2.18 Izduvni ventil sa pilotom

Nedostatak izduvnog ventila sa pilotom je i taj, da ako u tienom vodu, ili sudu, nema pritiska onda izlazni pritisak moe da dovede do otvaranja glavnog ventila. Ovo bi se moglo dogoditi ako bi tieni vod, ili sud, bio zatvoren i rastereen od pritiska na primer radi odravanja, i kada je izlaz ventila povezan na zajedniki vod i ako bi dolo do aktiviranja nekog drugog izduvnog ventila i time dolo do poveanja pritiska u izlaznom zajednikom vodu.

Na slici 2.19 prikazan je aksijalni izduvni ventil sa pilotom. Pojava prekomernog pritiska u tienom vodu, na ulazu u izduvni ventil, dovodi do aktiviranja pilota ime dolazi do smanjenja pritiska u kontrolnoj komori glavnog ventila. Izduvni ventil se otvara poto se smanji kontrolni pritisak na gumenoj arapi naglavku. Pritisak u vodu iri arapu na ulaznom kavezu i pomera je sa izlaznog kaveza ime otvara ventil. Kad se pritisak u tienom vodu vrati na normalu, pritisak opruge zatvara pilot ventil, omoguavajui da se pritisak iz voda isputa kroz restrikror. Pritisak narasta u kontrolnoj komori i zatvara ventil. Prednosti i nedostaci izduvnog aksijalnog ventila sa pilotom su iste kao i kod izduvnog ventila sa pilotom.

103

Slika 2.19 Aksijalni izduvni ventil

Izduvni ventili mogu biti izvedeni i u okviru samog regulatora pri emu se dobija uteda u prostoru. Oni, takozvani, unutranji izduvni ventili mogu biti dimenzionisani za delimino isputanje ili za potpuno. Primena izduvnog ventila za delimino isputanje je uglavnom kombinovana sa drugim ureajima (radi postizanja potrebne sigurnosti instalacije), kao to su blok ventili kojim se postie kompletno zatvaranje. Izduvni ventil za potpuno isputanje je dimenzionisan tako da kod potpunog otvaranja moe da ispusti celu koliinu gasa koju regulator moe da isporui. Kapacitet ovih izduvnih ventila treba odreivati uz primenu proizvoakih podataka odnosno tabela.

UREAJI KOJI OGRANIAVAJU PORAST PRITISKA PUTEM PRIGUIVANJA PROTOKA

Monitor regulator-podrazumeva instalaciju dva regulatora u seriji kao sistem zatite od prekomerno-g pritiska. Jedan je radni regulator a drugi je monitornadzorni regulator. Oba regulatora prate pritisak u vodu iz regulatora. Nadzorni regulator je otvoren i nije u funkciji sve dok radni regulator ne ispadne iz rada i dok se ne pojavi odreeni nadpritisak u izlaznom vodu kada se on aktivira. Nadzorni regulator moe biti postavljen ispred i iza radnog regulatora.

Aranman sa nadzornim regulatorom ispred radnog regulatora ima prednost to se nadzorni regulator postavlja pre redukcije pritiska radi ega je gas topliji ime se dobija na zaiti od mrnjenja. Takoe, mirniji je rad, sa manje buke, jer je manja turbulencija u regulatoru.

Prednost aranmana sa postavljanjem nadzornog regulatora iza radnog regulatora je to radni regulator titi nadzorni regulator od stranih materija i zaepljenja i u sluajevima pojave nadpritiska hidrauliki udar bi bio mnogo manje jaine u odnosu na aranman sa nadzornim regulatorom ispred radnog regulatora.

104

Na slici 2.20 prikazan je sistem zatvaranja pomou serijskih monitor sistema pri emu dva regulatora imaju zajedniki ventil.

Slika 2.20 Sistem zatite pomou serijskih regulatora monitor sistem-koji imaju zajedniki ventil

UREAJI ZA OBUSTAVLJANJE PROTOKA

Trei metod zatite je primena blokadnih ventila. Ovi ventili su obino optereeni oprugom koja reaguje momentalno na poveanje pritiska. Na slici 2.21 prikazan je jedan tip ventila za automatsko zatvaranjeblok ventil. Ventil poseduje u gornjem delu kuite gde je smetena membrana koja sa donje strane prima dejstvo ulaznog pritiska a sa gornje strane dejstvo sile opruge. Na slici 2.22 je prikazan jedan tip blok ventila sa dve membrane i dve opruge, princip rada ovog ventila je isti kao ventila prikazanog na slici 2.21.

Ova membrana dri preko odreenog mehanizma element zatvaranja u otvorenom poloaju. Kada se pojavi porast pritiska iznad odreene vrednosti, iznad pritiska podeenosti, dolazi do pomeranja membrane na vie a time do oslobaanja elementa za zatvaranje koji pod dejstvom posebne opruge nalee na sedite a jae njegovo naleganje izaziva i stuja gasa i time dolazi do prekida protoka gasa.

Slika 2.21. Princip aktiviranja blok ventila

Slika 2.22. Ventil za automatsko zatvaranje

105

Automatski ventili za zatvaranje protoka mogu biti upravljani ili unutranjim pritiskom ili spoljnim pritiskom dovedenim iz udaljenog izvora posebnim vodom. Ventili za automatsko zatvaranje se obino koriste na instalacijama fabrika, bolnica, kola i javnih zgrada.

ELEMENTI ZA REDUKCIJU PRITISKA

Na slici 2.23. prikazano je karakteristino reenje reducir ventila koji umanjuje pritisak u odnosu 1:4, s tim da reducirani pritisak bude 0,5 3,5 bar (za pritiske do 16 bara koristi se umesto gumene odgovarajua jaa membrana).

Pomeranje membrane (5) usled dejstva reduciranog pritiska regulie poloaj tanjiria (4) u odnoosu na sedite (26), a time i veliinu reduciranog pritiska.

Slika 2.23. Reducir ventil

106

poklopac sa navojem 1, donji nosa membrane 2, opruga 3, tanjiri membrane 4, membrana 5, ploica 6, navrtka 7, gornj nosa 8, zavrtanj 9, navrtka 10, zavarena prirubnica 11, telo ventila 12, zavrtanj 13 i 14, navrtka 15 i 16, zaptiva 17 i 18, voica 19, nosa voice 20, klizna ipka tanjiria 21, umetak 22, osigura 23, navrtka 24, ipka membrane 25, sedite 26, poklopac 27, zaptiva 28, zavrtanj 29, navrtka 30, navojni ep 31, zaptiva 32.

ELEMENTI ZA KOMPENZACIJU DILATACIJA

Veliina izduenja za velike eline cevi moe se uzeti oko 1.1 mm za svaki metar duine i svakih 100o C razlika temperatura, a za bakarne 1,8 mm.

Kompenzaciona cev

Kompenzacione cevi u obliku lire

107

Dilataciona kutija

telo sa osloncem 1, nepomerljiv nosa pomerljivog prikljuka 2, zaptiva od azbesta natopljen grafitom (u obliku prstena) 3, zatvara 4, zavrtanj i navrtka 5,6.

Talasasta cev (obratiti panju na unutranju cev koja titi od pojave turbulencije fluida)

Slika 2.24. Konstrukcijska reenja elemenata za kompenzaciju cevovoda

ELEMENTI ZA ODVAJANJE KONDENZATA I ISPUTANJE VAZDUHA

Kada je u telu (1) kondenzat, zvono (8) pada usled sopstvene teine i oslobaa otvor pomerajui kuglicu (14) sa sedita (15). Para pritiskom podie zvono i zatvara prolaz. U gornjem delu je predvien mali otvor za izlaz pare iz zvona kada je potiskuje kondenzat. Zvono je sa donje strane otvoreno.

108

Slika 2.25. Odvaja kondezata sa zvonom

telo 1, otvor za navojni ep 2 za isputanje taloga, poklopac 3, zaptiva 4, zavrtanj 5, navrtka 6, ep 7, zvono 8, dra 9, navrtka 10, osovinica 11, poluga 12, nosa kuglice 13, kuglica 14, sedite 15, navrtka 16.

Za isputanje vazduha iz instalacije sa tenou esto se koriste i oduke, koje se obino aktiviraju runo (po potrebi) a mogu da se naprave i mehanizovani sistemi gde se aktiviranje obavlja kontinualno.

OSLONCI I NOSAI CEVOVODA

Za oslanjanje cevovoda koriste se : Kruti oslonci cevovoda i Pomerljivi oslonci cevovoda (cev se oslanja preko valjia i sl.)

Pritezanje cevi za oslonac pri tome moe da se izvede pomou navojnih parova ili putem zavarivanja.

Ako je cevovod izveden pod nagibom primenjuju se elastini nosai koji omoguavaju dilataciju u vie ravni.

109

Slika 2.26. Nosa za elastino veanje cevovoda

gornja poluga 1, viljuka 2, zavrtanj 3, navrtka 4, spojni zavrtanj 5, navrtka 6, oslonac opruge 7, opruga 8, donja poluga 9, obujmica 10, zavrtnji 11, navrtka 12.

FILTERI, primena kod prirodnog gasa

Filteri predstavljaju ureaje koji slue za izdvajanje vrstih estica iz prirodnog gasa. Oni se ugrauju sa ciljem obezbeenja normalnog, bezbednog i ekonominog funkcionisanja ugraene opreme.

Prema nainu rada razlikuju se mokri i suvi filteri.

- Mokri filteri rade na principu gravitacionog izdvajanja vrstih estica iz gasa prilikom prolaska gasa kroz tenost. vrste estice se zadravaju u tenosti zbog bolje kvaljivosti i veeg otpora pri prolasku i one sedimentiraju na dno dok oieni gas ide dalje. Kao tenost najee se primenjuje ulje.

Na slici 2.27 prikazan je mokri filter koji koristi ulje kao tenost. Struja neistog ulaznog gasa prolazi kroz ulje, gde se odmah jedan deo krupnih estica izdvaja. Zauljene sitnije estice koje gas nosi sa sobom u gornji deo filtera, stvaraju vee skupine i odvajaju se u ekstraktoru, odakle padaju kroz drenanu cev u donji deo filtera. istoa gasa se moe postii ispod 5 m.

Uljni filteri se ugrauju tamo gde nije potreban veliki kapacitet protoka.

- Suvi filteri rade na principu filtriranja gasa ili na principu ciklona. Na slici 2.28 je prikazan suvi filter koji radi na principu ciklona. Neisti gas se usmerava kroz ciklon, u kome se izdvajaju vrste estice pod dejstvom centrifugalne sile i padaju u donji deo filtera koji je odvojen od glavne struje gasa. Broj ugraenih ciklona zavisi od kapaciteta

110

ciklona. Ova vrsta filtera upotrebljava se kod veih protoka kao to je sluaj na glavnim mernimregulacionim stanicama

Slika 2.27 Mokri filter s uljnom kupkom

Slika 2.28 Suvi filter sa ciklonom

- Gas se moe filtrirati pomou raznih materijala. Najee se kao filter upotrebljava filc debljine od 3 mm. Filc kao filter odlino odstranjuje vrste estice tako da se postie istoa gasa ispod 2. Preporuuje se da protok kroz filter bude u granicama od 160 dm3/h do 230dm3/h na cm2 povrine filtera. U tom sluaju se moe oekivati da e 99,5% neistoa biti odstranjeno. Filteri sa filcom moraju biti tako izvedeni da se filc moe lako izvaditi i oistiti.

Slika 2.29 Suvi filter sa filcom

Na slici 2.29 ematski je prikazan filter sa ulokom od filca. Filc je navuen preko perforirane metalne cevi tako da se struja gasa usmerava kroz filc u metalnu cev iz koje ist ide dalje u dalji proces. Umesto filca mogu se upotrebljavati i drugi prikladni materijali kao filter. Filteri s vunenim filcom se primenjuju za manje protoke i kao takvi se koriste uglavnom u distribuciji gasa.

111

- PRORAUN PRIRUBNICA Spoj dve prirubnice ostvaruje se pritezanjem zavrtnja. Preko zavrtnja u prirubniki spoj se uvode sva radna optereenja, sila pritiska fluida u cevi ili sudu, sila pritiska fluida u prostoru zaptivaa, sila usled pritezanja (reakcije) zaptivaa, kao i druge sile koje mogu nastati u cevovodu i sl. Prirubnice se naelno usvajaju prema radnom pritisku i preniku cevi. U telu prirubnice vlada sloeno naponsko stanje, a nominalni naponi mogu da se provere u kritinim presecima.

Slika Prostiranje napona u telu prirubnice sa konusnim grlom

Uobiajeno se koristi priblian proraun, koji za usvojene standardne prirubnice vri proveru napona na kritinim mestima (preseci AB i BC).

Napon savijanja f, u opasnom preseku AB: f = M / W fd Moment savijanja u preseku AB: M = Fz L

- Fz - sila pritezanja zavrtnja - L - krak dejstva sile u odnosu na presek AB

Otporni moment W u preseku AB: W = Dk h2 / 6 Napon savijanja f, u opasnom preseku BC: f1 = M1 / W1 fd Moment savijanja u preseku BC, dobija se na osnovu empirijske formule koja uzima u obzir krutost prirubnice preko koeficijenta 0,4: M1 = 0,4 Fz L1

- Fz - sila pritezanja zavrtnja - L - krak dejstva sile u odnosu na presek BC, L1 = (Do - Dm) / 2

112

Otporni moment W u preseku BC: W1= Dm s12 / 6

U sluaju zavarene ravne prirubnice, proverava se napon u zavarenim spojevima.

Napon savijanja fv, u avu: fv = M / W fd Moment savijanja u odnosu av: M = Fz L

- Fz - sila pritezanja zavrtnja - L - krak dejstva sile u odnosu na av

Otporni moment W u avu: W = Ds (H - h)3 / (6 H) Napon smicanja sv, u avu: sv = Fz / As sd Fz - sila pritezanja zavrtnja Povrina ava koja se suprostavlja smicanju: As = 2 0,7 k Ds

Ukupni (svedeni) napon savijanja iv, u avu: iv = 2

sv2

fv + fdv Dozvoljeni napon za materijal ava: fdv = 0,8 fd Dozvoljeni napon za osnovni materijal prirubnice: fd = Rm / S - zatezna vrstoa Rm - stepen sigurnosti: S = 5

113

Za pritiske do 20 bar-a i radne temperature do 200 oC, sa mekim zaptivaima izmeu prirubnica, debljina prirubnice h moe da se odredi prema empirijskom obrascu:

ddeeDDFCh

fd

oz

=)(200

)(

- koeficijent C - ako zaptiva ne dolazi do zavrtnja C = 0,6; ako zavrtnji prolaze kroz zaptiva C = 0,43

- D unutranji prenik prirubnice (jednak nazivnom preniku cevi)

- Do prenik podeonog kruga zavrtnja

- d prenik zavrtnja

- e korak zavrtnja

PRORAUN zavrtnja za vezu dve prirubnice - Napon istezanja u jezgru zavrtnja usled sile pritezanja + sile usled pritiska fluida.