Tempat Injap Digunakan: Di Mana-mana Sahaja!

08 Nov 2017 Ditulis oleh Greg Johnson

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

KERJA AIR
Dalam dunia pengagihan air, tekanan hampir selalu agak rendah dan suhu ambien. Kedua-dua fakta aplikasi tersebut membolehkan beberapa elemen reka bentuk injap yang tidak akan ditemui pada peralatan yang lebih mencabar 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 bahan pembinaan. Besi tuang dan mulur digunakan secara meluas dalam sistem air, terutamanya talian berdiameter luar yang besar. Talian yang sangat kecil boleh dikendalikan dengan baik dengan bahan injap gangsa.

Tekanan yang dilihat oleh kebanyakan injap kerja air biasanya jauh di bawah 200 psi. Ini bermakna reka bentuk tekanan tinggi berdinding lebih tebal tidak diperlukan. Walau bagaimanapun, terdapat kes di mana injap air dibina untuk mengendalikan tekanan yang lebih tinggi, sehingga sekitar 300 psi. Aplikasi ini biasanya pada akueduk panjang yang berdekatan dengan sumber tekanan. Kadangkala injap air bertekanan tinggi juga terdapat pada titik tekanan tertinggi di empangan tinggi.

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

AIR SISA
Bahagian lain air minuman segar yang masuk ke dalam kemudahan atau struktur ialah air sisa atau output pembetungan. Saluran ini mengumpul semua cecair dan pepejal sisa 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 kebanyakan kes adalah jauh lebih ringan daripada keperluan untuk perkhidmatan air bersih. Pintu besi dan injap sehala adalah pilihan paling popular untuk jenis perkhidmatan ini. Injap standard dalam perkhidmatan ini dibina mengikut spesifikasi AWWA.

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

Injap get kekal sebagai pilihan utama untuk aplikasi hidup/mati loji janakuasa, walaupun injap glob corak-Y tujuan khas juga terdapat. Injap bola perkhidmatan kritikal berprestasi tinggi semakin popular di kalangan sesetengah pereka loji janakuasa dan sedang meneroka dunia yang dahulunya didominasi injap linear ini.

Metalurgi adalah kritikal untuk injap dalam aplikasi kuasa, terutamanya yang beroperasi dalam julat operasi tekanan dan suhu superkritikal atau ultra-superkritikal. F91, F92, C12A, bersama-sama dengan beberapa aloi Inconel dan keluli tahan karat biasanya digunakan dalam loji janakuasa hari ini. Kelas tekanan termasuk 1500, 2500 dan dalam beberapa kes 4500. Sifat modulasi loji janakuasa puncak (yang beroperasi hanya mengikut keperluan) juga memberi tekanan yang besar pada injap dan paip, memerlukan reka bentuk yang teguh untuk mengendalikan kombinasi kitaran, suhu dan tekanan yang ekstrem.
Selain injap stim utama, loji janakuasa dimuatkan dengan saluran paip sampingan, yang diisi oleh pelbagai injap get, globe, check, butterfly dan ball.

Loji kuasa nuklear beroperasi berdasarkan prinsip turbin stim/kelajuan tinggi yang sama. Perbezaan utamanya ialah dalam loji kuasa nuklear, stim dihasilkan oleh haba daripada proses pembelahan. Injap loji kuasa nuklear adalah serupa dengan sepupunya yang menggunakan bahan api fosil, kecuali salasilahnya dan keperluan tambahan kebolehpercayaan mutlak. Injap nuklear dihasilkan mengikut piawaian yang sangat tinggi, dengan dokumentasi kelayakan dan pemeriksaan memenuhi ratusan halaman.

PENGELUARAN MINYAK DAN GAS
Telaga minyak dan gas serta kemudahan pengeluaran merupakan pengguna injap yang banyak, termasuk banyak injap tugas berat. Walaupun semburan minyak yang memuntahkan beratus-ratus kaki ke udara tidak lagi berkemungkinan berlaku, imej tersebut menggambarkan potensi tekanan minyak dan gas bawah tanah. Inilah sebabnya mengapa kepala telaga atau pokok Krismas diletakkan di bahagian atas rentetan paip panjang telaga. Perhimpunan ini, dengan gabungan injap dan kelengkapan khasnya, direka bentuk untuk mengendalikan tekanan sehingga 10,000 psi. Walaupun jarang ditemui pada telaga yang digali di darat pada masa kini, tekanan yang sangat tinggi sering ditemui pada telaga luar pesisir yang dalam.

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

Selain kepala telaga itu sendiri, banyak kemudahan sampingan mengisi medan minyak atau gas. Peralatan proses untuk merawat minyak atau gas terlebih dahulu memerlukan beberapa injap. Injap ini biasanya diperbuat daripada keluli karbon yang dinilai untuk kelas yang lebih rendah.

Kadangkala, cecair yang sangat menghakis—hidrogen sulfida—terdapat 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 Antarabangsa MR0175 mesti dipatuhi.

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

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

Pada kebanyakan platform minyak yang besar, proses tambahan digunakan pada bendalir mentah yang datang dari kepala telaga. Ini termasuk mengasingkan air daripada hidrokarbon dan mengasingkan gas dan cecair gas asli daripada aliran bendalir. Sistem perpaipan pasca-pokok Krismas ini biasanya dibina mengikut kod perpaipan B31.3 Persatuan Jurutera Mekanikal Amerika dengan injap direka bentuk mengikut spesifikasi injap API seperti API 594, API 600, API 602, API 608 dan API 609.

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

SALURAN PAIP
Walaupun kebanyakan saluran paip tersembunyi dari pandangan, kehadirannya biasanya jelas. Papan tanda kecil yang menyatakan "saluran paip petroleum" adalah salah satu petunjuk jelas kehadiran saluran paip pengangkutan bawah tanah. Saluran paip ini dilengkapi dengan banyak injap penting di sepanjangnya. Injap penutup saluran paip kecemasan terdapat pada selang masa seperti yang dinyatakan oleh piawaian, kod dan undang-undang. Injap ini berfungsi penting untuk mengasingkan sebahagian saluran paip sekiranya berlaku kebocoran atau apabila penyelenggaraan diperlukan.

Turut berselerak di sepanjang laluan saluran paip ialah kemudahan di mana saluran paip keluar dari tanah dan akses saluran paip tersedia. Stesen-stesen ini merupakan tempat peralatan pelancaran "pig", yang terdiri daripada peranti yang dimasukkan ke dalam saluran paip sama ada untuk memeriksa atau membersihkan saluran paip. Stesen pelancaran pig ini biasanya mengandungi beberapa injap, sama ada jenis pintu pagar atau bola. Semua injap pada sistem saluran paip mestilah berongga penuh (bukaan penuh) untuk membolehkan laluan pig.

Saluran paip juga memerlukan tenaga untuk melawan geseran saluran paip dan mengekalkan tekanan dan aliran saluran paip. Stesen pemampat atau pam yang kelihatan seperti versi kecil loji proses tanpa menara retak yang tinggi digunakan. Stesen-stesen ini menempatkan berpuluh-puluh injap saluran paip get, bebola dan sehala.
Saluran paip itu sendiri direka bentuk mengikut pelbagai piawaian dan kod, manakala injap saluran paip mengikut Injap Saluran Paip API 6D.
Terdapat juga saluran paip yang lebih kecil yang memasuki rumah dan struktur komersial. Saluran ini membekalkan air dan gas serta dikawal oleh injap penutup.
Perbandaran besar, terutamanya di bahagian utara Amerika Syarikat, menyediakan stim untuk keperluan pemanasan pelanggan komersial. Talian bekalan stim ini dilengkapi dengan pelbagai injap untuk mengawal dan mengawal bekalan stim. Walaupun bendalirnya adalah stim, tekanan dan suhu adalah lebih rendah daripada yang terdapat dalam penjanaan stim loji janakuasa. Pelbagai jenis injap digunakan dalam perkhidmatan ini, walaupun injap palam yang dihormati masih menjadi pilihan yang popular.

PENAPISAN DAN PETROKIMIA
Injap kilang penapisan menyumbang lebih banyak penggunaan injap industri berbanding segmen injap lain. Kilang penapisan merupakan tempat tinggal bagi kedua-dua bendalir menghakis dan dalam beberapa kes, suhu tinggi.
Faktor-faktor ini menentukan bagaimana injap dibina mengikut spesifikasi reka bentuk injap API seperti API 600 (injap pintu), API 608 (injap bola) dan API 594 (injap sehala). Disebabkan oleh 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 banyak di kilang penapisan besar yang tipikal. Injap pintu yang ada 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 menembusi industri ini (yang juga pernah didominasi oleh produk linear) termasuk injap rama-rama tiga ofset berprestasi tinggi dan injap bola duduk logam.

Injap get, glob dan sehala standard masih ditemui secara beramai-ramai, dan disebabkan oleh reka bentuknya yang canggih dan ekonomi pembuatannya, ia tidak akan hilang dalam masa terdekat.
Penarafan tekanan untuk injap penapisan merangkumi pelbagai peringkat dari Kelas 150 hingga Kelas 1500, dengan Kelas 300 yang paling popular.
Keluli karbon biasa, seperti gred WCB (tuang) dan A-105 (tempaan) adalah bahan paling popular yang ditentukan dan digunakan dalam injap untuk perkhidmatan penapisan. Banyak aplikasi proses penapisan melebihi had suhu atas keluli karbon biasa, dan aloi suhu lebih tinggi ditentukan untuk aplikasi ini. Yang paling popular ialah keluli krom/moli 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 merupakan pengguna besar injap daripada semua jenis dan bahan. Daripada loji kelompok kecil hingga kompleks petrokimia yang besar yang terdapat di Pantai Teluk, injap merupakan bahagian besar dalam sistem perpaipan proses kimia.

Kebanyakan aplikasi dalam proses kimia adalah lebih rendah tekanannya berbanding kebanyakan proses penapisan dan penjanaan kuasa. Kelas tekanan paling popular untuk injap dan perpaipan loji kimia ialah Kelas 150 dan 300. Loji kimia juga merupakan pemacu terbesar pengambilalihan bahagian pasaran yang telah direbut oleh injap bola daripada injap linear sejak 40 tahun lalu. Injap bola yang kukuh, dengan penutup sifar kebocorannya, sangat sesuai untuk banyak aplikasi loji kimia. Saiz injap bola yang padat juga merupakan ciri yang popular.
Masih terdapat beberapa loji kimia dan proses loji di mana injap linear lebih diutamakan. Dalam kes ini, injap reka bentuk API 603 yang popular, dengan dinding yang lebih nipis dan berat yang lebih ringan, biasanya merupakan injap get atau globe pilihan. Kawalan beberapa bahan kimia juga dicapai dengan berkesan dengan injap diafragma atau injap jepit.
Disebabkan sifat menghakis banyak bahan kimia dan proses pembuatan bahan kimia, pemilihan bahan adalah penting. Bahan defacto ialah keluli tahan karat austenit gred 316/316L. Bahan ini berfungsi dengan baik untuk melawan kakisan daripada pelbagai cecair yang kadangkala menjijikkan.

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

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

Situasi ini memerlukan pengeluar injap untuk membangunkan reka bentuk bagi memenuhi parameter yang lebih ketat. Injap bola dan rama-rama suku pusingan popular untuk perkhidmatan LNG, dengan 316ss [keluli tahan karat] sebagai 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 get, globe dan check juga boleh didapati di loji.

Perkhidmatan pemisahan gas melibatkan pembahagian gas kepada unsur asas individu. Contohnya, kaedah pemisahan udara menghasilkan nitrogen, oksigen, helium dan gas surih lain. Sifat proses suhu yang sangat rendah bermakna banyak injap kriogenik diperlukan.

Kedua-dua loji pemisahan LNG dan gas mempunyai injap suhu rendah yang mesti kekal beroperasi dalam keadaan kriogenik ini. Ini bermakna sistem pembungkusan injap mesti dinaikkan jauh dari bendalir suhu rendah melalui penggunaan lajur gas atau 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-bangunan komersial mengelilingi kita tetapi melainkan kita memberi perhatian yang teliti semasa ia dibina, kita tidak tahu banyak tentang pelbagai arteri bendalir yang tersembunyi di dalam dindingnya yang diperbuat daripada batu, kaca dan logam.

Air merupakan penyebut yang sama dalam hampir setiap bangunan. Semua struktur ini mengandungi pelbagai sistem perpaipan yang membawa pelbagai kombinasi sebatian hidrogen/oksigen dalam bentuk cecair minuman, air sisa, air panas, air kelabu dan perlindungan kebakaran.

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

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

Dari segi stim, beberapa injap suku pusingan telah banyak digunakan, namun ramai jurutera paip masih bergantung pada injap get linear dan injap 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 bendalir pemindahan. Sistem ini dilengkapi dengan injap gangsa atau besi. Injap bola dan rama-rama yang kukuh dan berdaya tahan suku pusingan sangat popular, walaupun sesetengah 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 dalam enjin kereta yang digunakan untuk sampai ke tempat-tempat 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 berkala 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 yang menggunakan injap. Layari www.valvemagazine.com untuk membaca tentang pulpa & kertas, aplikasi marin, empangan dan kuasa hidroelektrik, solar, besi dan keluli, aeroangkasa, geoterma dan pembuatan bir dan penyulingan kraf.

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