Flödeskontrollventil för omvänd osmos för den största anläggningen för omvänd osmos
Omvänd osmos (RO) avsaltning tar bort salt och andra föroreningar genom att överföra vatten genom en serie semipermeabla membran.
Processen kräver tryck som är högre än saltvattnets osmotiska tryck, cirka 70 bar vid det första steget av havsvattenbehandlingen, ner till 13 bar vid det sista steget av en bräckvattenbehandling.
Den mycket salthaltiga miljön i koncentraten utgör en metallurgisk utmaning för platsdesignern. Lågtryckssegment kan hanteras med polymerbaserade material, men med höga osmotiska tryck krävs premiummaterial som Duplex, Super Duplex, 254SMO och ibland även titan.
Köldbärarflödet ”chockas” i varje steg av en tryckregleringsventil. Trycket på uppströmssidan är inställt på nivåer högre än det osmotiska trycket, vilket genererar en kontinuerlig spolning av dricksvatten genom de semipermeabla membranen. Tryckregleringsventilen måste vara konstruerad för att bryta höga differentialtrycksnivåer i kombination med höga flödeshastigheter och under förhållanden med svår kavitation. När vattenflödet passerar den smalaste hydrauliska passagen (Vena contracta) har flödet sin maximala hastighet och strömtrycket sjunker till sin lägsta nivå. När vattentrycket sjunker under dess ångtryck, kokar vätskan och luftbubblor segregerar i strömmen. Väl förbi Vena contracta återhämtar sig trycket till över ångtrycket och luftbubblorna imploderar, vilket skapar kraftiga stötar och slits av metallmaterialet från ytan på ventilen och rören, åtföljt av högt ljud och vibrationer.
The Challenge
Kunden använde en dyrbar 6″ full-port burventil integrerad med 10″ #300 flänsar vid sin RO-avsaltningsanläggning. Under driften konfronterades kunden med problem med ökat vridmoment och ventilstopp som krävde kontinuerligt underhåll. Detta innebar att ett produktionståg stängdes av och den tunga ventilen togs bort till verkstaden för underhåll — byte av ventildelar, fyllning och slipning av skadade inre delar och återinstallation av ventilen i rad. Avstängningar blev vanligare, tills det var svårt att garantera ett tillförlitligt flöde av dricksvatten till befolkningen i de omgivande städerna. Detta är ett typiskt problem vid avsaltningsoperationer, främst orsakat av korrosiviteten hos havsvatten, höga tryck och flödeshastigheter, allt betonat i det problematiska flödet inuti en reglerventil.
Habonims lösning
Habonims styrventil kontrollerar noggrant uppströmstrycket genom att släppa ut korrosiv saltlösning, samtidigt som mekanisk skada och ljudnivåer orsakade av allvarlig kavitation minimeras. Genom att lägga till ett urval av Super Duplex speciallegeringar i ventilens konstruktion kan den arbeta nonstop i 12 månader utan att avbryta vattenproduktionen.
Ventilens smarta design säkerställer att den levererar den prestanda som krävs. Fyra ”flow conditioner”-plattor är placerade på nedströmssidan av en V-Port kvartsvarvskontrollventil. Varje platta ”bryter” en konstant trycknivå vid ett givet flöde, medan kulsätessatsen dynamiskt styr uppströmstrycket. Plattorna skapar ett högre mottryck, så det segmenterade metallsätet ”ser” effektivt ett mycket lägre differenstryck och därmed mindre kavitationsskador. Ventilen är tillverkad av 316L rostfritt stål med Habonims unika LTPN ytbehandling, som härdar kulan/sätessatsen och de fyra plattorna till ett värde större än 60 HRC.
Prestanda
Ventilen installerades på kundens plats 100 fot från den punkt där en burventil arbetar under identiska förhållanden, vilket gör det möjligt för slutanvändaren att jämföra prestanda för båda ventilerna. Habonim-ventilen visade minskat ljud samt lägre vibrationsnivåer, arbetsmoment och vikt. Slutkunden var så nöjd med dess prestanda att ytterligare en ventil beställdes kort därefter. Återigen visade Habonim att dess ventiler fungerar i de mest krävande applikationerna.
