वाल्व का उपयोग कहां किया जाता है: हर जगह!

वाल्व आज लगभग हर जगह पाए जा सकते हैं: हमारे घरों में, सड़क के नीचे, व्यावसायिक भवनों में तथा बिजली और पानी के संयंत्रों, कागज मिलों, रिफाइनरियों, रासायनिक संयंत्रों और अन्य औद्योगिक तथा बुनियादी सुविधाओं में हजारों स्थानों पर।

वाल्व उद्योग वास्तव में व्यापक है, जिसमें जल वितरण से लेकर परमाणु ऊर्जा और अपस्ट्रीम व डाउनस्ट्रीम तेल व गैस तक के क्षेत्र शामिल हैं। इनमें से प्रत्येक अंतिम-उपयोगकर्ता उद्योग कुछ बुनियादी प्रकार के वाल्वों का उपयोग करता है; हालाँकि, निर्माण और सामग्री का विवरण अक्सर बहुत भिन्न होता है। यहाँ एक उदाहरण दिया गया है:

जल कार्य

जल वितरण की दुनिया में, दबाव लगभग हमेशा अपेक्षाकृत कम और तापमान परिवेशी होता है। ये दो अनुप्रयोग तथ्य कई वाल्व डिज़ाइन तत्वों की अनुमति देते हैं जो उच्च तापमान वाले भाप वाल्व जैसे अधिक चुनौतीपूर्ण उपकरणों में नहीं मिलेंगे। जल सेवा का परिवेशी तापमान इलास्टोमर्स और रबर सील के उपयोग की अनुमति देता है जो अन्यत्र उपयुक्त नहीं हैं। ये नरम पदार्थ जल वाल्वों को टपकने से रोकने के लिए कसकर सुसज्जित करने में सक्षम बनाते हैं।

जल सेवा वाल्वों में एक और महत्वपूर्ण बात निर्माण सामग्री का चुनाव है। जल प्रणालियों में, विशेष रूप से बड़े बाहरी व्यास वाली लाइनों में, ढलवां और तन्य लौह का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। बहुत छोटी लाइनों को कांस्य वाल्व सामग्री से काफी अच्छी तरह से संभाला जा सकता है।

अधिकांश जल-कार्य वाल्वों में पाया जाने वाला दबाव आमतौर पर 200 psi से काफी कम होता है। इसका मतलब है कि मोटी दीवारों वाले उच्च-दाब डिज़ाइनों की आवश्यकता नहीं है। हालाँकि, कुछ मामलों में जल-वाल्व लगभग 300 psi तक के उच्च दाब को संभालने के लिए बनाए जाते हैं। ये अनुप्रयोग आमतौर पर दाब स्रोत के निकट स्थित लंबी जलसेतुओं पर होते हैं। कभी-कभी उच्च-दाब वाले जल-वाल्व किसी ऊँचे बाँध के उच्चतम दाब बिंदुओं पर भी पाए जाते हैं।

अमेरिकन वाटर वर्क्स एसोसिएशन (AWWA) ने जलकार्य अनुप्रयोगों में प्रयुक्त होने वाले विभिन्न प्रकार के वाल्वों और एक्चुएटर्स के लिए विनिर्देश जारी किए हैं।

अपशिष्ट

किसी सुविधा या संरचना में जाने वाले ताजे पेयजल का दूसरा पहलू अपशिष्ट जल या सीवर निकास है। ये लाइनें सभी अपशिष्ट द्रव और ठोस पदार्थों को एकत्रित करती हैं और उन्हें सीवेज उपचार संयंत्र तक पहुँचाती हैं। इन उपचार संयंत्रों में अपना "गंदा काम" करने के लिए कई कम दबाव वाली पाइपिंग और वाल्व लगे होते हैं। कई मामलों में, अपशिष्ट जल वाल्व की आवश्यकताएँ स्वच्छ जल सेवा की आवश्यकताओं की तुलना में कहीं अधिक उदार होती हैं। इस प्रकार की सेवा के लिए लोहे के गेट और चेक वाल्व सबसे लोकप्रिय विकल्प हैं। इस सेवा में मानक वाल्व AWWA के विनिर्देशों के अनुसार बनाए जाते हैं।

बिजली उद्योग

संयुक्त राज्य अमेरिका में उत्पादित अधिकांश विद्युत शक्ति जीवाश्म ईंधन और उच्च गति वाले टर्बाइनों का उपयोग करने वाले भाप संयंत्रों में उत्पन्न होती है। किसी आधुनिक बिजली संयंत्र का आवरण हटाने पर उच्च दाब और उच्च तापमान वाली पाइपिंग प्रणालियों का दृश्य दिखाई देगा। भाप ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया में ये मुख्य लाइनें सबसे महत्वपूर्ण होती हैं।

गेट वाल्व पावर प्लांट के चालू/बंद अनुप्रयोगों के लिए एक प्रमुख विकल्प बने हुए हैं, हालाँकि विशेष प्रयोजन वाले, Y-पैटर्न वाले ग्लोब वाल्व भी पाए जाते हैं। उच्च-प्रदर्शन, महत्वपूर्ण-सेवा वाले बॉल वाल्व कुछ पावर प्लांट डिज़ाइनरों के बीच लोकप्रियता हासिल कर रहे हैं और कभी रैखिक-वाल्व-प्रधान इस दुनिया में अपनी जगह बना रहे हैं।

विद्युत अनुप्रयोगों में वाल्वों के लिए धातुकर्म अत्यंत महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से वे जो दबाव और तापमान की अति-क्रिटिकल या अति-सुपरक्रिटिकल परिचालन श्रेणियों में कार्य करते हैं। F91, F92, C12A, के साथ-साथ कई इनकोनेल और स्टेनलेस स्टील मिश्रधातुओं का आजकल के विद्युत संयंत्रों में सामान्यतः उपयोग किया जाता है। दबाव वर्गों में 1500, 2500 और कुछ मामलों में 4500 शामिल हैं। पीक पावर प्लांटों (जो केवल आवश्यकतानुसार संचालित होते हैं) की मॉड्यूलेटिंग प्रकृति भी वाल्वों और पाइपिंग पर भारी दबाव डालती है, जिसके लिए चक्रण, तापमान और दबाव के चरम संयोजन को संभालने के लिए मज़बूत डिज़ाइन की आवश्यकता होती है।

मुख्य भाप वाल्व के अतिरिक्त, विद्युत संयंत्रों में सहायक पाइपलाइनें भी होती हैं, जिनमें असंख्य गेट, ग्लोब, चेक, बटरफ्लाई और बॉल वाल्व होते हैं।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र भाप/उच्च गति टरबाइन के समान सिद्धांत पर कार्य करते हैं। मुख्य अंतर यह है कि परमाणु ऊर्जा संयंत्र में, भाप विखंडन प्रक्रिया से उत्पन्न ऊष्मा से उत्पन्न होती है। परमाणु ऊर्जा संयंत्र के वाल्व अपने जीवाश्म ईंधन वाले संयंत्रों के समान ही होते हैं, सिवाय उनकी वंशावली और पूर्ण विश्वसनीयता की अतिरिक्त आवश्यकता के। परमाणु वाल्व अत्यंत उच्च मानकों के अनुसार निर्मित होते हैं, और योग्यता और निरीक्षण संबंधी दस्तावेज़ सैकड़ों पृष्ठों में भरे होते हैं।

तेल और गैस उत्पादन

तेल और गैस के कुएँ और उत्पादन सुविधाएँ वाल्वों का भारी उपयोग करती हैं, जिनमें कई भारी-भरकम वाल्व भी शामिल हैं। हालाँकि अब सैकड़ों फीट ऊपर हवा में तेल के फव्वारे फूटने की संभावना नहीं है, फिर भी यह तस्वीर भूमिगत तेल और गैस के संभावित दबाव को दर्शाती है। यही कारण है कि कुएँ के शीर्ष या क्रिसमस ट्री को कुएँ के पाइपों की लंबी कतार के शीर्ष पर रखा जाता है। ये संयोजन, वाल्वों और विशेष फिटिंग्स के संयोजन के साथ, 10,000 psi से अधिक दबाव को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। हालाँकि आजकल ज़मीन पर खोदे गए कुओं में यह कम ही पाया जाता है, लेकिन गहरे अपतटीय कुओं में अत्यधिक उच्च दबाव अक्सर पाया जाता है।

वेलहेड उपकरण डिज़ाइन API विनिर्देशों, जैसे 6A, वेलहेड और क्रिसमस ट्री उपकरण विनिर्देशों के अंतर्गत आता है। 6A में शामिल वाल्व अत्यधिक उच्च दबाव लेकिन सामान्य तापमान के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। अधिकांश क्रिसमस ट्री में गेट वाल्व और विशेष ग्लोब वाल्व होते हैं जिन्हें चोक कहा जाता है। चोक का उपयोग कुएँ से प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

तेल या गैस क्षेत्र में कुओं के शीर्षों के अलावा, कई सहायक सुविधाएँ भी मौजूद होती हैं। तेल या गैस के पूर्व-उपचार के लिए प्रक्रिया उपकरणों में कई वाल्वों की आवश्यकता होती है। ये वाल्व आमतौर पर निम्न श्रेणी के कार्बन स्टील से बने होते हैं।

कभी-कभी, कच्चे पेट्रोलियम प्रवाह में एक अत्यधिक संक्षारक द्रव—हाइड्रोजन सल्फाइड—मौजूद होता है। यह पदार्थ, जिसे खट्टी गैस भी कहा जाता है, घातक हो सकता है। खट्टी गैस की चुनौतियों से निपटने के लिए, NACE अंतर्राष्ट्रीय विनिर्देश MR0175 के अनुसार विशेष सामग्री या सामग्री प्रसंस्करण तकनीकों का पालन किया जाना चाहिए।

अपतटीय उद्योग

अपतटीय तेल रिगों और उत्पादन सुविधाओं के लिए पाइपिंग प्रणालियों में प्रवाह नियंत्रण की विविध चुनौतियों से निपटने के लिए विभिन्न विशिष्टताओं के अनुसार निर्मित अनेक वाल्व होते हैं। इन सुविधाओं में विभिन्न नियंत्रण प्रणाली लूप और दबाव राहत उपकरण भी होते हैं।

तेल उत्पादन सुविधाओं के लिए, धमनी हृदय ही वास्तविक तेल या गैस पुनर्प्राप्ति पाइपिंग प्रणाली है। हालाँकि हमेशा प्लेटफ़ॉर्म पर ही नहीं, कई उत्पादन प्रणालियाँ क्रिसमस ट्री और पाइपिंग सिस्टम का उपयोग करती हैं जो 10,000 फीट या उससे अधिक की दुर्गम गहराई में काम करते हैं। यह उत्पादन उपकरण कई सटीक अमेरिकी पेट्रोलियम संस्थान (एपीआई) मानकों के अनुसार बनाया गया है और कई एपीआई अनुशंसित प्रथाओं (आरपी) में संदर्भित है।

अधिकांश बड़े तेल प्लेटफार्मों पर, कुएँ के मुख से आने वाले कच्चे द्रव पर अतिरिक्त प्रक्रियाएँ लागू की जाती हैं। इनमें हाइड्रोकार्बन से पानी को अलग करना और द्रव प्रवाह से गैस और प्राकृतिक गैस द्रवों को अलग करना शामिल है। ये क्रिसमस ट्री के बाद की पाइपिंग प्रणालियाँ आमतौर पर अमेरिकन सोसाइटी ऑफ मैकेनिकल इंजीनियर्स के B31.3 पाइपिंग कोड के अनुसार बनाई जाती हैं, जिनके वाल्व API वाल्व विनिर्देशों जैसे API 594, API 600, API 602, API 608 और API 609 के अनुसार डिज़ाइन किए जाते हैं।

इनमें से कुछ प्रणालियों में API 6D गेट, बॉल और चेक वाल्व भी हो सकते हैं। चूँकि प्लेटफ़ॉर्म या ड्रिल शिप पर स्थित सभी पाइपलाइनें सुविधा के अंदर स्थित हैं, इसलिए पाइपलाइनों के लिए API 6D वाल्व के उपयोग की सख्त आवश्यकताएँ लागू नहीं होती हैं। हालाँकि इन पाइपिंग प्रणालियों में कई प्रकार के वाल्वों का उपयोग किया जाता है, लेकिन बॉल वाल्व ही सबसे उपयुक्त वाल्व प्रकार है।

पाइपलाइनों

हालाँकि ज़्यादातर पाइपलाइनें नज़रों से छिपी होती हैं, फिर भी उनकी मौजूदगी आमतौर पर ज़ाहिर होती है। "पेट्रोलियम पाइपलाइन" लिखे छोटे-छोटे चिन्ह भूमिगत परिवहन पाइपिंग की मौजूदगी का एक स्पष्ट संकेत हैं। इन पाइपलाइनों की पूरी लंबाई में कई महत्वपूर्ण वाल्व लगे होते हैं। मानकों, संहिताओं और कानूनों द्वारा निर्दिष्ट अंतरालों पर आपातकालीन पाइपलाइन शटऑफ वाल्व लगे होते हैं। ये वाल्व रिसाव की स्थिति में या रखरखाव की आवश्यकता होने पर पाइपलाइन के एक हिस्से को अलग रखने का महत्वपूर्ण काम करते हैं।

पाइपलाइन मार्ग पर बिखरे हुए ऐसे केंद्र भी हैं जहाँ लाइन ज़मीन से निकलती है और लाइन तक पहुँच उपलब्ध है। ये स्टेशन "पिग" लॉन्चिंग उपकरणों का घर हैं, जिनमें पाइपलाइनों में डाले गए उपकरण होते हैं जो लाइन का निरीक्षण या सफ़ाई करते हैं। इन पिग लॉन्चिंग स्टेशनों में आमतौर पर कई वाल्व होते हैं, या तो गेट या बॉल प्रकार के। पाइपलाइन प्रणाली के सभी वाल्व फुल-पोर्ट (पूरी तरह से खुलने वाले) होने चाहिए ताकि पिग्स का मार्ग सुनिश्चित हो सके।

पाइपलाइनों को घर्षण से निपटने और लाइन के दबाव और प्रवाह को बनाए रखने के लिए भी ऊर्जा की आवश्यकता होती है। कंप्रेसर या पंपिंग स्टेशन, जो बिना ऊँचे क्रैकिंग टावरों के, किसी प्रोसेस प्लांट के छोटे संस्करण जैसे दिखते हैं, इस्तेमाल किए जाते हैं। इन स्टेशनों में दर्जनों गेट, बॉल और चेक पाइपलाइन वाल्व लगे होते हैं।

पाइपलाइनों को विभिन्न मानकों और कोडों के अनुसार डिज़ाइन किया गया है, जबकि पाइपलाइन वाल्व एपीआई 6डी पाइपलाइन वाल्व का पालन करते हैं।

घरों और व्यावसायिक ढाँचों तक पहुँचने वाली छोटी पाइपलाइनें भी हैं। ये लाइनें पानी और गैस उपलब्ध कराती हैं और शट-ऑफ वाल्वों द्वारा सुरक्षित रहती हैं।

बड़े नगरपालिकाएँ, विशेष रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका के उत्तरी भाग में, वाणिज्यिक ग्राहकों की हीटिंग आवश्यकताओं के लिए भाप प्रदान करती हैं। ये भाप आपूर्ति लाइनें भाप आपूर्ति को नियंत्रित और विनियमित करने के लिए विभिन्न प्रकार के वाल्वों से सुसज्जित हैं। हालाँकि यह तरल भाप ही है, लेकिन इसका दबाव और तापमान बिजली संयंत्रों में भाप उत्पादन में पाए जाने वाले दबाव और तापमान से कम होता है। इस सेवा में विभिन्न प्रकार के वाल्वों का उपयोग किया जाता है, हालाँकि प्रतिष्ठित प्लग वाल्व अभी भी एक लोकप्रिय विकल्प है।

रिफाइनरी और पेट्रोकेमिकल

रिफ़ाइनरी वाल्वों का औद्योगिक उपयोग किसी भी अन्य वाल्व खंड की तुलना में अधिक होता है। रिफ़ाइनरियों में संक्षारक तरल पदार्थ और कुछ मामलों में उच्च तापमान दोनों ही मौजूद होते हैं।

ये कारक यह निर्धारित करते हैं कि वाल्वों का निर्माण API वाल्व डिज़ाइन विनिर्देशों, जैसे API 600 (गेट वाल्व), API 608 (बॉल वाल्व) और API 594 (चेक वाल्व) के अनुसार कैसे किया जाता है। इनमें से कई वाल्वों द्वारा सामना की जाने वाली कठोर सेवा के कारण, अक्सर अतिरिक्त संक्षारण अनुमति की आवश्यकता होती है। यह अनुमति API डिज़ाइन दस्तावेज़ों में निर्दिष्ट अधिक दीवार मोटाई के माध्यम से प्रकट होती है।

लगभग हर प्रमुख वाल्व प्रकार किसी भी बड़ी रिफ़ाइनरी में प्रचुर मात्रा में पाया जा सकता है। सर्वव्यापी गेट वाल्व अभी भी सबसे बड़ी आबादी के साथ बाज़ार का राजा है, लेकिन क्वार्टर-टर्न वाल्व तेज़ी से बाज़ार में अपनी हिस्सेदारी बढ़ा रहे हैं। इस उद्योग (जहाँ कभी रैखिक उत्पादों का भी बोलबाला था) में सफलतापूर्वक प्रवेश करने वाले क्वार्टर-टर्न उत्पादों में उच्च प्रदर्शन वाले ट्रिपल ऑफ़सेट बटरफ्लाई वाल्व और मेटल-सीटेड बॉल वाल्व शामिल हैं।

मानक गेट, ग्लोब और चेक वाल्व अभी भी बड़ी संख्या में पाए जाते हैं, और उनके डिजाइन की मजबूती और विनिर्माण की अर्थव्यवस्था के कारण, वे निकट भविष्य में गायब नहीं होंगे।

रिफाइनरी वाल्वों के लिए दबाव रेटिंग वर्ग 150 से वर्ग 1500 तक होती है, जिसमें वर्ग 300 सबसे लोकप्रिय है।

सादे कार्बन स्टील, जैसे ग्रेड WCB (कास्ट) और A-105 (फोर्ज्ड), रिफाइनरी सेवा के लिए वाल्वों में निर्दिष्ट और प्रयुक्त होने वाली सबसे लोकप्रिय सामग्रियाँ हैं। कई रिफाइनिंग प्रक्रिया अनुप्रयोग सादे कार्बन स्टील की ऊपरी तापमान सीमा को पार कर जाते हैं, और इन अनुप्रयोगों के लिए उच्च तापमान वाले मिश्रधातु निर्दिष्ट किए जाते हैं। इनमें से सबसे लोकप्रिय क्रोम/मोली स्टील हैं, जैसे 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr और 9% Cr। स्टेनलेस स्टील और उच्च-निकल मिश्रधातुओं का उपयोग कुछ विशेष रूप से कठोर रिफाइनिंग प्रक्रियाओं में भी किया जाता है।