Tinjauan Umum tentang Katup Kupu-Kupu

Katup kupu-kupu dapat dirakit dengan pegangan, roda gigi manual, penggerak pneumatik atau hidrolik.Konfigurasi katup terdiri dari batang dan cakram yang berputar 90° dari buka ke tutup searah jarum jam.Katup kupu-kupu populer di banyak aplikasi karena hemat biaya untuk perawatannya, menawarkan pengoperasian yang cepat dan ringan dibandingkan dengan jenis katup lainnya.Sebagian besar katup kupu-kupu menggunakan konfigurasi dasar yang sama, dengan bodi, batang, cakram, dudukan, dan segel batang;namun, bagian lain mungkin berbeda antara jenis katup kupu-kupu yang berbeda, seperti dudukan yang tangguh, berjajar, offset tunggal, offset ganda (sering disebut sebagai performa tinggi) dan offset tiga kali lipat.Jenis-jenis ini dibedakan berdasarkan geometri cakram, batang, jok, dan bahan desain tempat duduk.

Keuntungan utama memilih katup kupu-kupu adalah pengurangan ruang dan berat sistem dibandingkan dengan opsi lain seperti katup bola, periksa, bola dunia, atau gerbang.Dibandingkan dengan katup gerbang, pemasangan katup kupu-kupu lebih mudah dari ukuran dan berat, dan dibandingkan dengan katup bola, biaya untuk mengganti atau memperbaiki biasanya lebih murah.Katup kupu-kupu dibatasi berdasarkan aplikasinya karena memiliki port yang terhalang, karena bagian dari cakram selalu menghadap aliran bahkan ketika dibuka penuh dan biasanya tidak digunakan dalam aplikasi bubur berat karena gerbang pisau atau katup bola layanan berat lebih disukai.Katup kupu-kupu juga merupakan produk serbaguna yang dapat digunakan baik dalam layanan isolasi maupun kontrol ringan/pelambatan.

KONSENTRIK DUDUK TAHAN LAMA

Katup duduk yang tangguh konsentris dengan pipa, karena cakram dipegang di tengah katup.Jenis katup ini posisinya duduk, dengan interferensi disc-to-seat yang terus menerus.Peringkat umumnya dalam tekanan kerja dingin (CWP) daripada peringkat kelas tetapi cocok antara flensa ASME Kelas 125 dan Kelas 150.Katup duduk yang tangguh sering dirancang di bawah peringkat kelas tekanan ASME, sehingga lebih hemat biaya untuk aplikasi tekanan rendah.Stem sealing terdiri dari primary seal (dudukan datar hingga disc hub), secondary seal (diameter batang lebih besar dari lubang dudukan) dan tertiary seal (upper stem seal).

Bahan bodi yang umum termasuk besi ulet, besi tuang, baja karbon, aluminium, baja tahan karat, dan perunggu aluminium.Bahan kursi yang umum termasuk EPDM, Buna-N, PTFE, karet alam dan banyak lagi.Katup kupu-kupu duduk yang tangguh sebagian besar digunakan untuk aplikasi isolasi dan kontrol termasuk HVAC, kimia dan petrokimia, makanan dan minuman, pembangkit listrik, air dan air limbah, minyak dan gas, pertambangan dan penanganan curah kering.Mereka dipilih berdasarkan kompatibilitas dengan media yang berjalan melalui pipa dan kondisi aliran.

KONSENTRIK BERLAPIS POLIMER

Katup kupu-kupu berlapis juga konsentris dengan pipa dan dirancang untuk digunakan dengan media kimia keras: Produk berlapis polimer ini menawarkan masa pakai lebih lama di media dengan tingkat asam yang lebih tinggi.Opsi termasuk katup berlapis PTFE dan berlapis PFA, keduanya digunakan dalam industri petrokimia, makanan dan minuman dengan media korosif.Salah satu perbedaan utama antara liner adalah bahwa dalam prototipe mesin uap, liner PFA tetap fleksibel dibandingkan dengan liner PTFE dari waktu ke waktu berdasarkan cara pembuatannya.PFA dilelehkan dan diikat secara kimia saat PTFE disinter.Peleburan dan pengikatan secara kimia menciptakan bahan yang lebih padat dan meminimalkan kantong udara, sehingga menghasilkan fleksibilitas dan penutup yang rapat selama penggunaan jangka panjang untuk aplikasi kimia yang lebih keras.Katup kupu-kupu berlapis PTFE biasanya digunakan dalam aplikasi air, air asin, bubur kertas, dan asam lemah.Bahan cakram juga dapat bervariasi berdasarkan aplikasi, antara baja tahan karat, atau baja tahan karat berlapis dengan PTFE, PFA dan UHMWPE (polietilen dengan berat molekul sangat tinggi).

KINERJA TINGGI

Katup kupu-kupu berkinerja tinggi (juga disebut offset ganda) memiliki dua offset: Offset pertama batang berada di tengah atau di belakang permukaan tempat duduk cakram, diikuti dengan offset kedua, yang menggeser batang dari garis tengah pipa.Offset ganda ini menciptakan aksi camming, menggerakkan cakram menjauh dari dudukan, bukan melewatinya, mengurangi gesekan antara cakram dan dudukan seperti yang terlihat pada katup offset konsentris dan tunggal.

Offset ganda umumnya digunakan untuk aplikasi isolasi dan kontrol, serta aplikasi siklus yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan desain konsentris.Sebagian besar aplikasi dibuat untuk suhu dan tekanan yang lebih tinggi daripada katup berperekat.Kursi dirancang untuk memberikan gaya reaksi (tegangan kontak) ke cakram saat dalam posisi tertutup.Stres kontak ini menciptakan segel dengan tepi cakram.Desain ini dapat bergantung pada tekanan, sementara yang lain menggunakan penyesuaian interferensi yang disediakan oleh penggiat kursi untuk rentang tekanan tersebut.Bahan bodi yang umum termasuk baja karbon, baja tahan karat, dan perunggu aluminium.Bahan kursi umum termasuk PTFE, PTFE yang diperkuat, TFM, UHMWPE dan Inconel.

Desain kursi tambahan untuk aplikasi khusus juga dapat mencakup tempat duduk yang sepenuhnya terbuat dari logam dan tahan api (kursi lunak dan logam).Desain dudukan logam dapat menahan kemampuan suhu yang lebih tinggi hingga 900°F dalam servis kotor, servis abrasif, dan aplikasi kontrol dengan servis panas dan kotor.Desain tempat duduk tahan api digunakan dalam layanan yang berisiko kebakaran, menggunakan bahan dudukan lunak untuk isolasi sambil tetap memberikan segel cadangan logam-ke-logam yang konstan ke disk jika terjadi kebakaran.Maksud dari desain katup dalam aplikasi ini adalah untuk memberikan isolasi untuk mencegah penyuapan api.

Desain offset ganda dapat dikonfigurasi untuk aplikasi kriogenik;mereka paling sering digunakan dalam aplikasi gas industri seperti argon, helium, hidrogen, nitrogen, dan oksigen.Pemilihan bahan didasarkan pada layanan, dengan fokus pada ketangguhan dan kekuatan impak dari bahan batas tekanan pada suhu proses.Standar untuk aplikasi ini mencakup spesifikasi material yang ketat beserta persyaratan pembersihan untuk keselamatan dan pengoperasian katup saat digunakan.

TRIPLE OFFSET

Katup offset tiga berbagi konsep offset pertama dan kedua dengan katup kupu-kupu kinerja tinggi dan mencakup offset ketiga tambahan, dengan permukaan tempat duduk menggunakan permukaan kerucut miring.Offset ketiga ini memungkinkan elemen penyegelan (cincin segel) hanya melibatkan permukaan tempat duduk di bagian akhir

tingkat penutupan (dan segera melepaskan diri dari dudukan katup saat membuka) sehingga tidak ada gesekan di antara komponen penyegelan.Jenis katup ini adalah torsi, artinya torsi diterapkan untuk memuat elemen penyegelan dan memberikan kinerja penutup.Cincin segel dapat berupa lapisan logam dan grafit yang dilaminasi atau lembaran logam padat, keduanya dapat diganti di lapangan.Dudukan katup dapat dibaut (dapat diganti di lapangan) atau diintegrasikan ke badan katup.Triple offset valve secara inheren tahan api dan berlaku untuk kelas tekanan dari Kelas 150 hingga Kelas 1500. Desain ini dapat digunakan dalam rentang suhu yang luas -320°F hingga 1.500°F dalam berbagai konfigurasi karena logam-ke-logam penyegelan.

Bahan bodi umum termasuk baja karbon, baja tahan karat, dan perunggu aluminium, sedangkan bahan kursi umum termasuk baja tahan karat 316 muka keras, perunggu aluminium nikel, Stellite, dan baja tahan karat dupleks.Bahan seal yang umum meliputi lapisan logam laminasi dupleks stainless, Monel, XM-19 atau Inconel dengan grafit atau PTFE, dan pilihan logam padat termasuk baja tahan karat dupleks, Inconel atau XM-19.Aplikasi utama untuk katup offset tiga termasuk distribusi uap, petrokimia, ladang tangki, terminal, dan peralihan.

Katup tiga offset yang dikonfigurasi untuk layanan kriogenik, memungkinkan suhu serendah -420°F;itu digunakan dalam layanan LNG, hidrogen cair dan oksigen cair, untuk beberapa nama.Kap yang diperpanjang menjaga pengepakan batang dari suhu dingin yang ekstrim.

Desain suhu yang lebih tinggi, hingga 1.500°F, menggunakan cincin segel padat dan kap mesin untuk menghilangkan perpindahan panas ke pengepakan dan penggerak.Desain ini banyak digunakan dalam aplikasi turbin, garam cair dan udara panas.

JENIS KONEKSI AKHIR

Katup kupu-kupu memiliki beberapa opsi untuk jenis sambungan ujung, termasuk ujung wafer (tanpa flensa), lug, flensa ganda, dan buttweld.Beberapa opsi memungkinkan kemudahan perawatan, beberapa cocok untuk layanan buntu dan beberapa desain memiliki implikasi pengurangan bobot dan biaya dibandingkan satu sama lain.

• Katup wafer dirancang untuk dipasang di antara flensa, dengan dimensi tatap muka pendek terkait dengan diameter pipa.Katup ini tidak dapat digunakan untuk layanan buntu, yang memerlukan katup isolasi tambahan saat dimatikan untuk pemeliharaan.Opsi wafer lebih ringan dan lebih murah daripada gaya lug dan sering digunakan dalam aplikasi tekanan rendah.
• Katup lug dirancang untuk dibaut ke satu atau kedua flensa menggunakan pengencang yang disambungkan ke tonjolan lug pada badan katup, dengan dimensi tatap muka yang pendek terkait dengan diameter pipa.Katup ini juga dapat digunakan dalam servis buntu tergantung pada desain kursi tetapi dapat diturunkan peringkatnya dan dapat lebih berat daripada gaya wafer.
• Katup bergelang ganda dirancang dengan flensa di kedua ujung bodi untuk mengamankan katup ke flensa kawin pada pipa dengan baut atau kancing dan mur.Mereka dapat digunakan dalam layanan buntu;namun, beberapa jenis katup mungkin diturunkan peringkatnya.
• Katup ujung buttweld dirancang dengan bevel (persiapan las) pada setiap muka agar sesuai dengan ketebalan dan bevel pada pipa.Kedua ujungnya disambungkan ke pipa dan dilas, digunakan dalam aplikasi di mana pembongkaran tidak umum, atau jalur kebocoran potensial antara perbautan flensa menjadi perhatian.

JENIS OTOMATISASI

Banyak jenis aktuator yang dapat mengontrol karakteristik pembukaan dan penutupan katup kupu-kupu.Aktuator memberikan torsi yang diperlukan untuk membuka dan menutup katup dengan benar selama servis.Jenis aktuator berikut dipasangkan dengan katup kupu-kupu:

• Pengoperasian katup manual adalah bentuk aktuasi yang paling sederhana.Ini menggunakan roda atau tuas untuk mengontrol posisi batang dan cakram.Operator manual juga sangat murah dan biasanya digunakan dengan katup berukuran lebih kecil yang memiliki persyaratan torsi lebih rendah.Ini sangat cocok dalam aplikasi di mana daya tidak tersedia untuk mengoperasikan katup.Kecepatan operator manual agak lambat, sehingga tidak akan digunakan dalam aplikasi pemutusan darurat.
• Aktuator katup elektrik berisi kotak roda gigi yang dapat menyesuaikan kecepatan motor, menaikkan atau menurunkan torsi.Aktuator elektrik mudah dirawat, relatif mudah dipasang, dan cukup senyap selama pengoperasian.Posisi katup didasarkan pada input sinyal tegangan atau arus dan dapat berisi sakelar batas yang menghentikan aktuator saat tertutup penuh atau terbuka penuh.Aktuator listrik digunakan di mana ada catu daya yang stabil.
• Aktuator rak dan pinion berisi pegas di dalam ruang yang beroperasi dari masuk dan keluarnya udara terkompresi.Jenis aktuator pneumatik ini dapat bertindak tunggal atau ganda, memiliki desain yang kompak, relatif murah dan ringan.Mereka memiliki waktu reaksi yang lebih cepat, memungkinkan penggunaannya dalam layanan pembatasan;mereka membutuhkan pasokan eksternal udara terkompresi.
• Aktuator kuk Scotch dapat dioperasikan dengan udara terkompresi atau dengan cairan hidrolik.Ini terdiri dari engkol dan piston dalam silinder berongga.Tekanan diterapkan ke satu sisi, dan gaya yang dihasilkan menggerakkan piston secara linier untuk memutar batang dan cakram.Aktuator ini dapat dirancang dengan modul untuk kemudahan perawatan hanya dengan melepas satu bagian aktuator, bukan seluruh rakitan.Kuk scotch lebih besar dan lebih mahal daripada rak dan pinion, tetapi keluaran menghasilkan torsi yang jauh lebih tinggi untuk katup berukuran lebih besar.Scotch yoke juga dapat dipasangkan dengan aksesori kontrol untuk digunakan dalam aplikasi quick acting atau soft closing.
• Aktuator katup hidraulik menggunakan gaya hidraulik yang disuplai oleh fluida untuk mengontrol posisi cakram dan batang.Mereka tersedia dalam akting tunggal atau ganda.Akting tunggal bekerja dengan tidak adanya tekanan fluida, menjaga katup pada posisi tertutup;saat tekanan meningkat, cairan mendorong piston ke arah katup untuk membuka.Tipe double-acting berisi pompa hidrolik yang mengubah arah fluida untuk membuka dan menutup katup.Aktuator ini digunakan untuk katup yang sangat besar atau tugas berat yang memerlukan torsi besar untuk beroperasi;mereka juga dapat digunakan dengan solenoida untuk mengontrol posisi dengan lebih baik.

STANDAR DESAIN KATUP KUPU-KUPU

Katup kupu-kupu memiliki banyak standar nasional dan internasional yang menentukan kriteria desain, seperti ketebalan dinding, panjang tatap muka, pola pemasangan, pengeboran flensa, emisi buronan, dan lainnya.Di bawah ini adalah beberapa standar umum untuk berbagai jenis desain katup kupu-kupu.

Standar Umum untuk Desain Katup

Katup kupu-kupu menawarkan proposisi nilai unik berdasarkan bobot, tapak, dan efektivitas biayanya.Mereka menyediakan berbagai pilihan mulai dari bahan kursi, desain penyegelan, dan kisaran peringkat suhu dan tekanan.Katup kupu-kupu menawarkan salah satu pasar katup terbesar di belakang katup bola dan gerbang.Mereka terus tumbuh berdasarkan fleksibilitas otomatisasi, torsi yang lebih rendah, dan kinerja emisi buronan yang lebih baik dibandingkan dengan katup linier.