Tempat Injap Digunakan: Di Mana-mana!

08 Nov 2017 Ditulis oleh Greg Johnson

Injap boleh ditemui hampir di mana-mana hari ini: di rumah kita, di bawah jalan, di bangunan komersial dan di beribu-ribu tempat dalam loji kuasa dan air, kilang kertas, kilang penapisan, loji kimia dan kemudahan perindustrian dan infrastruktur lain.
Industri injap benar-benar luas, dengan segmen berbeza daripada pengagihan air kepada kuasa nuklear kepada huluan dan hiliran minyak dan gas. Setiap industri pengguna akhir ini menggunakan beberapa jenis injap asas; bagaimanapun, butiran pembinaan dan bahan selalunya sangat berbeza. Berikut adalah persampelan:

AIR BERFUNGSI
Dalam dunia pengedaran air, tekanan hampir selalu agak rendah dan suhu ambien. Kedua-dua fakta aplikasi tersebut membenarkan beberapa elemen reka bentuk injap yang tidak akan ditemui pada peralatan yang lebih tercabar seperti injap stim suhu tinggi. Suhu ambien perkhidmatan air membolehkan penggunaan elastomer dan pengedap getah yang tidak sesuai di tempat lain. Bahan lembut ini membolehkan injap air dilengkapi untuk menutup titisan dengan ketat.

Satu lagi pertimbangan dalam injap perkhidmatan air ialah pilihan dalam bahan pembinaan. Besi tuang dan mulur digunakan secara meluas dalam sistem air, terutamanya garis diameter luar yang besar. Garisan yang sangat kecil boleh dikendalikan dengan baik dengan bahan injap gangsa.

Tekanan yang dilihat oleh kebanyakan injap kerja air biasanya berada di bawah 200 psi. Ini bermakna reka bentuk tekanan tinggi berdinding tebal tidak diperlukan. Sudah dikatakan, terdapat kes di mana injap air dibina untuk mengendalikan tekanan yang lebih tinggi, sehingga sekitar 300 psi. Aplikasi ini biasanya pada saluran air yang panjang berhampiran dengan sumber tekanan. Kadangkala injap air bertekanan tinggi juga ditemui pada titik tekanan tertinggi dalam empangan tinggi.

Persatuan Kerja Air Amerika (AWWA) telah mengeluarkan spesifikasi yang meliputi pelbagai jenis injap dan penggerak yang digunakan dalam aplikasi kerja air.

AIR SAMPAH
Bahagian sebalik air boleh diminum segar yang masuk ke dalam kemudahan atau struktur ialah air sisa atau keluaran pembetung. Talian ini mengumpul semua cecair buangan dan pepejal dan mengarahkannya ke loji rawatan kumbahan. Loji rawatan ini mempunyai banyak paip dan injap tekanan rendah untuk melaksanakan "kerja kotor" mereka. Keperluan untuk injap air sisa dalam banyak kes adalah lebih ringan daripada keperluan untuk perkhidmatan air bersih. Pintu besi dan injap sehala ialah pilihan paling popular untuk jenis perkhidmatan ini. Injap standard dalam perkhidmatan ini dibina mengikut spesifikasi AWWA.

INDUSTRI KUASA
Kebanyakan kuasa elektrik yang dijana di Amerika Syarikat dijana dalam loji wap menggunakan bahan api fosil dan turbin berkelajuan tinggi. Mengupas penutup loji kuasa moden akan menghasilkan pandangan sistem paip bertekanan tinggi dan suhu tinggi. Talian utama ini adalah yang paling kritikal dalam proses penjanaan kuasa stim.

Injap pintu tetap menjadi pilihan utama untuk aplikasi hidup/mati loji kuasa, walaupun injap glob bercorak Y untuk tujuan khas juga ditemui. Injap bebola berprestasi tinggi dan perkhidmatan kritikal semakin popular dengan beberapa pereka loji janakuasa dan membuat kemajuan dalam dunia yang pernah dikuasai injap linear ini.

Metalurgi adalah penting untuk injap dalam aplikasi kuasa, terutamanya yang beroperasi dalam julat operasi superkritikal atau ultra-superkritikal tekanan dan suhu. F91, F92, C12A, bersama-sama dengan beberapa aloi Inconel dan keluli tahan karat biasanya digunakan dalam loji kuasa hari ini. Kelas tekanan termasuk 1500, 2500 dan dalam beberapa kes 4500. Sifat pemodulatan loji kuasa puncak (yang beroperasi hanya mengikut keperluan) juga memberi tekanan besar pada injap dan paip, memerlukan reka bentuk yang teguh untuk mengendalikan gabungan ekstrem berbasikal, suhu dan tekanan.
Sebagai tambahan kepada injap wap utama, loji kuasa dimuatkan dengan saluran paip sampingan, dihuni oleh pelbagai injap pintu, glob, cek, rama-rama dan bola.

Loji janakuasa nuklear beroperasi pada prinsip turbin stim/kelajuan tinggi yang sama. Perbezaan utama ialah dalam loji kuasa nuklear, wap dihasilkan oleh haba daripada proses pembelahan. Injap loji janakuasa nuklear adalah serupa dengan sepupu berbahan api fosil mereka, kecuali untuk silsilah mereka dan keperluan tambahan untuk kebolehpercayaan mutlak. Injap nuklear dihasilkan dengan piawaian yang sangat tinggi, dengan dokumentasi kelayakan dan pemeriksaan memenuhi beratus-ratus halaman.

PENGELUARAN MINYAK DAN GAS
Telaga minyak dan gas serta kemudahan pengeluaran ialah pengguna berat injap, termasuk banyak injap tugas berat. Walaupun pancaran minyak yang memuntahkan ratusan kaki ke udara tidak lagi mungkin berlaku, imej itu menggambarkan potensi tekanan minyak dan gas bawah tanah. Itulah sebabnya kepala perigi atau pokok Krismas diletakkan di bahagian atas rentetan paip panjang telaga. Pemasangan ini, dengan gabungan injap dan kelengkapan khas, direka untuk mengendalikan tekanan ke atas 10,000 psi. Walaupun jarang ditemui pada telaga yang digali di darat pada hari ini, tekanan tinggi yang melampau sering dijumpai di telaga luar pesisir yang dalam.

Reka bentuk peralatan kepala telaga dilindungi oleh spesifikasi API seperti 6A, Spesifikasi untuk Peralatan Kepala Telaga dan Pokok Krismas. Injap yang diliputi dalam 6A direka untuk tekanan yang sangat tinggi tetapi suhu sederhana. Kebanyakan pokok Krismas mengandungi injap pintu dan injap glob khas yang dipanggil chokes. Tercekik digunakan untuk mengawal aliran dari telaga.

Sebagai tambahan kepada kepala telaga itu sendiri, banyak kemudahan sampingan mengisi medan minyak atau gas. Peralatan proses untuk pra-merawat minyak atau gas memerlukan beberapa injap. Injap ini biasanya diberi nilai keluli karbon untuk kelas yang lebih rendah.

Kadangkala, cecair yang sangat menghakis—hidrogen sulfida—hadir dalam aliran petroleum mentah. Bahan ini, juga dipanggil gas masam, boleh membawa maut. Untuk mengatasi cabaran gas masam, bahan khas atau teknik pemprosesan bahan mengikut spesifikasi NACE International MR0175 mesti dipatuhi.

INDUSTRI LUAR PESISIR
Sistem perpaipan untuk pelantar minyak luar pesisir dan kemudahan pengeluaran mengandungi banyak injap yang dibina pada banyak spesifikasi berbeza untuk mengendalikan pelbagai cabaran kawalan aliran. Kemudahan ini juga mengandungi pelbagai gelung sistem kawalan dan peranti pelepas tekanan.

Untuk kemudahan pengeluaran minyak, jantung arteri ialah sistem paip pemulihan minyak atau gas sebenar. Walaupun tidak selalu pada platform itu sendiri, banyak sistem pengeluaran menggunakan pokok Krismas dan sistem paip yang beroperasi di kedalaman tidak mesra 10,000 kaki atau lebih. Peralatan pengeluaran ini dibina mengikut banyak piawaian Institut Petroleum Amerika (API) yang tepat dan dirujuk dalam beberapa Amalan Disyorkan API (RP).

Pada kebanyakan platform minyak yang besar, proses tambahan digunakan pada cecair mentah yang datang dari kepala telaga. Ini termasuk mengasingkan air daripada hidrokarbon dan mengasingkan cecair gas dan gas asli daripada aliran bendalir. Sistem paip selepas pokok Krismas ini biasanya dibina kepada kod paip American Society of Mechanical Engineers B31.3 dengan injap direka mengikut spesifikasi injap API seperti API 594, API 600, API 602, API 608 dan API 609.

Sesetengah sistem ini juga mungkin mengandungi get API 6D, bola dan injap sehala. Memandangkan mana-mana saluran paip pada platform atau kapal gerudi adalah dalaman kemudahan, keperluan ketat untuk menggunakan injap API 6D untuk saluran paip tidak terpakai. Walaupun pelbagai jenis injap digunakan dalam sistem paip ini, jenis injap pilihan ialah injap bebola.

TALIAN PAIP
Walaupun kebanyakan saluran paip tersembunyi daripada pandangan, kehadirannya biasanya jelas. Papan tanda kecil yang menyatakan "talian paip petroleum" adalah salah satu petunjuk jelas kehadiran paip pengangkutan bawah tanah. Saluran paip ini dilengkapi dengan banyak injap penting sepanjang panjangnya. Injap tutup saluran paip kecemasan ditemui pada selang waktu seperti yang ditentukan oleh piawaian, kod dan undang-undang. Injap ini berfungsi sebagai perkhidmatan penting untuk mengasingkan bahagian saluran paip sekiranya berlaku kebocoran atau apabila penyelenggaraan diperlukan.

Turut bertaburan di sepanjang laluan saluran paip adalah kemudahan di mana garisan keluar dari tanah dan akses talian tersedia. Stesen-stesen ini adalah rumah bagi peralatan pelancaran "babi", yang terdiri daripada peranti yang dimasukkan ke dalam saluran paip sama ada untuk memeriksa atau membersihkan talian. Stesen pelancaran babi ini biasanya mengandungi beberapa injap, sama ada jenis gate atau bola. Semua injap pada sistem saluran paip mestilah port penuh (bukaan penuh) untuk membolehkan laluan babi.

Talian paip juga memerlukan tenaga untuk melawan geseran saluran paip dan mengekalkan tekanan dan aliran talian. Pemampat atau stesen pam yang kelihatan seperti versi kecil loji proses tanpa menara retak tinggi digunakan. Stesen-stesen ini adalah rumah kepada berpuluh-puluh injap pintu pagar, bola dan saluran paip periksa.
Talian paip itu sendiri direka mengikut pelbagai piawaian dan kod, manakala injap saluran paip mengikut API 6D Pipeline Injap.
Terdapat juga saluran paip yang lebih kecil yang memasuki rumah dan struktur komersial. Talian ini menyediakan air dan gas dan dikawal oleh injap tutup.
Majlis perbandaran besar, terutamanya di bahagian utara Amerika Syarikat, menyediakan wap untuk keperluan pemanasan pelanggan komersial. Talian bekalan stim ini dilengkapi dengan pelbagai injap untuk mengawal dan mengawal bekalan stim. Walaupun bendalir adalah wap, tekanan dan suhu adalah lebih rendah daripada yang terdapat dalam penjanaan stim loji kuasa. Pelbagai jenis injap digunakan dalam perkhidmatan ini, walaupun injap palam yang dihormati masih menjadi pilihan yang popular.

PENIPISAN DAN PETROKIMIA
Injap penapisan menyumbang lebih banyak penggunaan injap perindustrian daripada mana-mana segmen injap lain. Kilang penapisan adalah rumah kepada kedua-dua cecair yang menghakis dan dalam beberapa kes, suhu tinggi.
Faktor ini menentukan cara injap dibina mengikut spesifikasi reka bentuk injap API seperti API 600 (injap pintu), API 608 (injap bebola) dan API 594 (injap sehala). Oleh kerana perkhidmatan keras yang dihadapi oleh kebanyakan injap ini, elaun kakisan tambahan sering diperlukan. Elaun ini ditunjukkan melalui ketebalan dinding yang lebih besar yang dinyatakan dalam dokumen reka bentuk API.

Hampir setiap jenis injap utama boleh didapati dengan banyaknya di kilang penapisan besar biasa. Injap pintu di mana-mana masih menjadi raja bukit dengan populasi terbesar, tetapi injap suku pusingan mengambil bahagian pasaran yang semakin besar. Produk suku pusingan yang berjaya dalam industri ini (yang juga pernah dikuasai oleh produk linear) termasuk injap rama-rama offset tiga kali ganda berprestasi tinggi dan injap bebola dudukan logam.

Standard gate, glob dan injap sehala masih ditemui secara beramai-ramai, dan kerana kesungguhan reka bentuk dan ekonomi pembuatannya, tidak akan hilang dalam masa terdekat.
Penarafan tekanan untuk injap penapisan menjalankan gamut dari Kelas 150 hingga Kelas 1500, dengan Kelas 300 yang paling popular.
Keluli karbon biasa, seperti gred WCB (tuang) dan A-105 (dipalsukan) ialah bahan paling popular yang dinyatakan dan digunakan dalam injap untuk perkhidmatan penapisan. Banyak aplikasi proses penapisan menolak had suhu atas keluli karbon biasa, dan aloi suhu lebih tinggi ditentukan untuk aplikasi ini. Yang paling popular ialah keluli krom/moly seperti 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr dan 9% Cr. Keluli tahan karat dan aloi nikel tinggi juga digunakan dalam beberapa proses penapisan yang sangat keras.

KIMIA
Industri kimia adalah pengguna besar injap semua jenis dan bahan. Daripada loji kelompok kecil kepada kompleks petrokimia besar yang terdapat di Pantai Teluk, injap merupakan sebahagian besar sistem paip proses kimia.

Kebanyakan aplikasi dalam proses kimia adalah lebih rendah dalam tekanan daripada banyak proses penapisan dan penjanaan kuasa. Kelas tekanan yang paling popular untuk injap dan paip loji kimia ialah Kelas 150 dan 300. Loji kimia juga telah menjadi pemacu terbesar pengambilalihan bahagian pasaran yang mana injap bebola telah bergelut daripada injap linear sejak 40 tahun yang lalu. Injap bebola berdaya tahan, dengan penutup sifar kebocoran, adalah sesuai untuk banyak aplikasi loji kimia. Saiz padat injap bola adalah ciri yang popular juga.
Masih terdapat beberapa loji kimia dan proses loji di mana injap linear lebih disukai. Dalam kes ini, injap rekaan API 603 yang popular, dengan dinding yang lebih nipis dan pemberat yang lebih ringan, biasanya merupakan injap pintu atau glob pilihan. Kawalan beberapa bahan kimia juga dicapai dengan berkesan dengan diafragma atau injap picit.
Kerana sifat menghakis banyak bahan kimia dan proses pembuatan kimia, pemilihan bahan adalah kritikal. Bahan defacto ialah gred 316/316L keluli tahan karat austenit. Bahan ini berfungsi dengan baik untuk melawan kakisan daripada pelbagai cecair yang kadangkala jahat.

Untuk beberapa aplikasi menghakis yang lebih keras, lebih banyak perlindungan diperlukan. Gred prestasi tinggi keluli tahan karat austenit yang lain, seperti 317, 347 dan 321 sering dipilih dalam situasi ini. Aloi lain yang digunakan dari semasa ke semasa untuk mengawal cecair kimia termasuk Monel, Aloi 20, Inconel dan 17-4 PH.

PENGISIAN LNG DAN GAS
Kedua-dua gas asli cecair (LNG) dan proses yang diperlukan untuk pengasingan gas bergantung pada paip yang meluas. Aplikasi ini memerlukan injap yang boleh beroperasi pada suhu kriogenik yang sangat rendah. Industri LNG, yang berkembang pesat di Amerika Syarikat, sentiasa mencari untuk menaik taraf dan menambah baik proses pencairan gas. Untuk tujuan ini, paip dan injap telah menjadi lebih besar dan keperluan tekanan telah dinaikkan.

Keadaan ini memerlukan pengeluar injap untuk membangunkan reka bentuk untuk memenuhi parameter yang lebih sukar. Injap bola dan rama-rama suku pusingan popular untuk perkhidmatan LNG, dengan 316ss [keluli tahan karat] bahan yang paling popular. ANSI Kelas 600 ialah siling tekanan biasa untuk kebanyakan aplikasi LNG. Walaupun produk suku pusingan adalah jenis injap yang paling popular, injap pintu, glob dan sehala boleh didapati di loji juga.

Perkhidmatan pengasingan gas melibatkan membahagikan gas kepada unsur asas individunya. Sebagai contoh, kaedah pengasingan udara menghasilkan nitrogen, oksigen, helium dan gas surih lain. Sifat proses suhu yang sangat rendah bermakna banyak injap kriogenik diperlukan.

Kedua-dua loji pengasingan LNG dan gas mempunyai injap suhu rendah yang mesti kekal beroperasi dalam keadaan kriogenik ini. Ini bermakna sistem pembungkusan injap mesti dinaikkan daripada cecair suhu rendah melalui penggunaan gas atau lajur pemeluwapan. Lajur gas ini menghalang bendalir daripada membentuk bebola ais di sekeliling kawasan pembungkusan, yang akan menghalang batang injap daripada berpusing atau naik.

BANGUNAN KOMERSIAL
Bangunan komersil mengelilingi kami tetapi melainkan kami memberi perhatian yang teliti semasa ia dibina, kami mempunyai sedikit petunjuk tentang banyaknya arteri cecair yang tersembunyi di dalam dinding batu, kaca dan logam mereka.

Penyebut biasa dalam hampir setiap bangunan ialah air. Kesemua struktur ini mengandungi pelbagai sistem paip yang membawa banyak kombinasi sebatian hidrogen/oksigen dalam bentuk cecair boleh diminum, air sisa, air panas, air kelabu dan perlindungan kebakaran.

Dari sudut kelangsungan hidup bangunan, sistem kebakaran adalah paling kritikal. Perlindungan kebakaran di bangunan hampir diserap secara universal dan diisi dengan air bersih. Untuk sistem air api berkesan, ia mestilah boleh dipercayai, mempunyai tekanan yang mencukupi dan terletak dengan mudah di seluruh struktur. Sistem ini direka untuk memberi tenaga secara automatik sekiranya berlaku kebakaran.
Bangunan bertingkat tinggi memerlukan perkhidmatan tekanan air yang sama di tingkat atas dengan tingkat bawah jadi pam dan paip tekanan tinggi mesti digunakan untuk menaikkan air. Sistem paip biasanya Kelas 300 atau 600, bergantung pada ketinggian bangunan. Semua jenis injap digunakan dalam aplikasi ini; bagaimanapun, reka bentuk injap mesti diluluskan oleh Makmal Penaja Jamin atau Factory Mutual untuk perkhidmatan utama kebakaran.

Kelas dan jenis injap yang sama digunakan untuk injap perkhidmatan kebakaran digunakan untuk pengagihan air boleh diminum, walaupun proses kelulusan tidak begitu ketat.
Sistem penyaman udara komersial yang terdapat dalam struktur perniagaan besar seperti bangunan pejabat, hotel dan hospital biasanya berpusat. Mereka mempunyai unit penyejuk atau dandang yang besar untuk menyejukkan atau memanaskan cecair yang digunakan untuk memindahkan suhu sejuk atau tinggi. Sistem ini selalunya mesti mengendalikan penyejuk seperti R-134a, hidro-fluorokarbon, atau dalam kes sistem pemanasan utama, stim. Oleh kerana saiz injap rama-rama dan bola yang padat, jenis ini telah menjadi popular dalam sistem penyejuk HVAC.

Di bahagian stim, beberapa injap suku pusingan telah memasuki penggunaan, namun ramai jurutera paip masih bergantung pada injap pintu linear dan glob, terutamanya jika paip memerlukan hujung kimpalan punggung. Untuk aplikasi stim sederhana ini, keluli telah menggantikan besi tuang kerana kebolehkimpalan keluli.

Sesetengah sistem pemanasan menggunakan air panas dan bukannya wap sebagai cecair pemindahan. Sistem ini dilayan dengan baik oleh injap gangsa atau besi. Injap bola berdaya tahan suku pusingan dan injap rama-rama sangat popular, walaupun beberapa reka bentuk linear masih digunakan.

KESIMPULAN
Walaupun bukti aplikasi injap yang disebut dalam artikel ini mungkin tidak dapat dilihat semasa perjalanan ke Starbucks atau ke rumah nenek, beberapa injap yang sangat penting sentiasa berdekatan. Malah terdapat injap di dalam enjin kereta yang digunakan untuk ke tempat-tempat tersebut seperti di dalam karburetor yang mengawal aliran bahan api ke dalam enjin dan di dalam enjin yang mengawal aliran petrol ke dalam omboh dan keluar semula. Dan jika injap tersebut tidak cukup dekat dengan kehidupan seharian kita, pertimbangkan realiti bahawa jantung kita berdegup secara kerap melalui empat peranti kawalan aliran penting.

Ini hanyalah satu lagi contoh realiti bahawa: injap benar-benar ada di mana-mana. VM
Bahagian II artikel ini merangkumi industri tambahan di mana injap digunakan. Pergi ke www.valvemagazine.com untuk membaca tentang pulpa & kertas, aplikasi marin, empangan dan kuasa hidroelektrik, suria, besi dan keluli, aeroangkasa, geoterma dan pembuatan bir dan penyulingan.

GREG JOHNSON ialah presiden United Valve (www.unitedvalve.com) di Houston. Beliau ialah editor penyumbang kepada Majalah VALVE, bekas pengerusi Majlis Pembaikan Injap dan ahli lembaga VRC semasa. Beliau juga berkhidmat dalam Jawatankuasa Pendidikan & Latihan VMA, adalah naib pengerusi Jawatankuasa Komunikasi VMA dan merupakan presiden terdahulu Persatuan Standardisasi Pengilang.