CTYPE html PUBLIC “-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN” “http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd”>
Les vàlvules de papallona són més lleugeres, més petites i més lleugeres que altres tipus de vàlvules de control, la qual cosa les converteix en la millor opció per regular el flux en moltes aplicacions. Les vàlvules de papallona estàndard s'utilitzen tradicionalment per a aplicacions d'obertura/tancament automàtic, i són molt adequades per a aquesta funció. Tanmateix, quan es tracta de regular el flux en un sistema de bucle tancat, alguns enginyers els consideren inacceptables.
La vàlvula de papallona utilitza un disc giratori per controlar el flux a través de la canonada. Els discos solen funcionar a 90 graus, de manera que de vegades es coneixen com a vàlvules de quart de volta. Normalment, s'utilitzen quan es té en compte l'economia. Quan es requereix un tancament hermètic, es poden utilitzar vàlvules de papallona amb segells elàstics suaus i/o discs recoberts per oferir el rendiment requerit. La vàlvula de papallona d'alt rendiment (HPBV), o la vàlvula de doble compensació, és ara l'estàndard de la indústria per a vàlvules de control de papallona i s'utilitza àmpliament per al control de l'acceleració. Tenen un bon rendiment per a aplicacions amb caiguda de pressió relativament constant o llaços de procés lents.
Els avantatges de HPBV inclouen un camí de flux directe, una gran capacitat i la capacitat de passar fàcilment medis sòlids i viscosos. El seu cost d'instal·lació sol ser el més baix de tots els tipus de vàlvules, especialment les vàlvules NPS 12 i més grans. En comparació amb altres tipus de vàlvules, el seu avantatge de cost augmenta significativament quan la mida supera les 12 polzades.
Poden proporcionar un bon rendiment de tancament en un ampli rang de temperatures i proporcionar diferents dissenys de cos de vàlvula, incloent-hi el tipus d'hòstia, el tipus d'extensió i la doble brida. Són molt més lleugeres que altres tipus de vàlvules i són més compactes. Per exemple, una vàlvula de bola segmentada de doble brida ANSI Classe 150 de 12 polzades pesa 350 lliures i té una dimensió cara a cara de 13,31 polzades, mentre que la vàlvula de papallona de 12 polzades equivalent només pesa 200 lliures i una cara a cara. mida de la cara de 3 polzades.
Les vàlvules de papallona tenen algunes limitacions que les fan inadequades per al control de flux en determinades aplicacions. Aquests inclouen capacitats limitades de caiguda de pressió en comparació amb les vàlvules de bola, amb major cavitació o potencial intermitent.
Com que la gran superfície del disc actua com una palanca per aplicar la força dinàmica del medi que flueix a l'eix d'accionament, les vàlvules de papallona estàndard no s'utilitzen normalment per a aplicacions d'alta pressió. Si és així, la mida i la selecció de l'actuador esdevenen crítiques.
De vegades passa que la vàlvula de control de papallona està sobredimensionada, cosa que tindrà un impacte negatiu en el rendiment del procés. Això pot ser degut a l'ús de vàlvules de la mida de la canonada, especialment vàlvules de papallona de gran capacitat. Pot augmentar la variabilitat del procés de dues maneres. En primer lloc, el sobredimensionament aporta massa guany a la vàlvula i, per tant, no té flexibilitat per ajustar el controlador. En segon lloc, les vàlvules sobredimensionades poden funcionar amb més freqüència a les obertures de vàlvules més baixes, mentre que la fricció de segellat de les vàlvules de papallona pot ser més gran. Perquè per a un increment de carrera de vàlvula determinat, una vàlvula massa gran produirà canvis de cabal desproporcionadament grans. Aquest fenomen exagerarà molt la variabilitat del procés associada a la zona morta a causa de la fricció.
Els codificadors de vegades utilitzen vàlvules de papallona per raons econòmiques o per adaptar-se a una mida de canonada determinada, independentment de les seves limitacions. Hi ha una tendència a sobredimensionar la vàlvula de papallona per evitar esprémer la canonada, cosa que pot provocar un mal control del procés.
La limitació més gran és que el rang de control d'acceleració ideal no és tan ampli com una vàlvula d'aturada o una vàlvula de bola segmentada. Les vàlvules de papallona generalment no funcionen bé fora del rang de control d'obertura d'aproximadament entre el 30% i el 50%.
En general, quan el bucle de control funciona de manera lineal i el guany del procés és proper a 1, el bucle és més fàcil de controlar. Per tant, un guany de procés d'1,0 es converteix en l'objectiu per a un bon control del bucle, i el rang acceptable és de 0,5 a 2,0 (rang 4:1).
El rendiment és millor quan la major part del guany del bucle prové del controlador. Tingueu en compte que a la corba de guany de la figura 1, el guany del procés es fa força elevat a la regió per sota d'un 25% de la carrera de la vàlvula.
El guany del procés defineix la relació entre la sortida del procés i els canvis d'entrada. La carrera on el guany del procés es manté entre 0,5 i 2,0 és el rang de control òptim de la vàlvula. Quan el guany del procés no està en el rang de 0,5 a 2,0, es pot produir un rendiment dinàmic deficient i una inestabilitat del bucle.
Quan la vàlvula es tanca per obrir-se, el disseny del disc de la vàlvula de papallona té un impacte significatiu en el flux de la vàlvula. El disc amb característiques de percentatge iguals inherents pot compensar millor la caiguda de pressió que canvia amb el cabal. El mateix percentatge d'interiors proporcionarà característiques d'instal·lació lineals per canviar la caiguda de pressió, que és ideal. El resultat és un canvi un a un més precís entre el cabal i la carrera de la vàlvula.
Recentment, les vàlvules de papallona poden utilitzar discs amb característiques de flux percentuals inherents. Això proporciona una característica d'instal·lació que dóna com a resultat un guany del procés d'instal·lació dins del rang requerit de 0,5 a 2,0 en un rang més ampli de recorregut. Això millorarà significativament el control de l'acceleració, especialment en el rang inferior de recorregut.
Aquest disseny proporciona un bon control, amb un guany acceptable de 0,5 a 2,0 d'aproximadament un 11% d'obertura al 70%, i el rang de control és gairebé tres vegades més gran que el d'una vàlvula de papallona d'alt rendiment (HPBV) típica de la mateixa mida. Per tant, els discos de percentatge igual proporcionen una variabilitat global del procés més baixa.
Les vàlvules de papallona amb característiques inherents d'igual percentatge, com les vàlvules de disc de control, són ideals per a processos que requereixen un rendiment precís de control d'acceleració. Independentment de les pertorbacions del procés, es poden controlar més a prop del punt de consigna objectiu, reduint així la variabilitat del procés.
Si la vàlvula de papallona no funciona bé, només cal substituir la vàlvula per la mida adequada per resoldre el problema. Per exemple, una empresa paperera utilitza dues vàlvules de papallona de grans dimensions per controlar l'eliminació d'humitat de la polpa. Les dues vàlvules funcionen a menys del 20% de la carrera, donant lloc a una variació del procés del 3,5% i del 8,0%, respectivament. La major part de la seva vida útil es passa en mode manual.
Es van instal·lar dues vàlvules de papallona NPS 4 Fisher Control-Disk de mida adequada amb controladors de vàlvules digitals. El bucle s'està executant en mode automàtic, la variabilitat del procés de la primera vàlvula ha augmentat del 3,5% a l'1,6% i la variabilitat del procés de la segona vàlvula ha augmentat del 8% al 3,0%, sense cap ajust especial del bucle.
La mala pressió de l'aigua i el control del cabal del sistema de refrigeració de la planta siderúrgica van provocar inconsistències en el producte final. L'HPBV instal·lat a Jiutai no va poder controlar de manera eficaç el cabal d'aigua com calia.
La planta espera instal·lar vàlvules que puguin controlar millor el procés i han de minimitzar els costos d'instal·lació. La fàbrica gastarà 10.000 dòlars per substituir les canonades de cada vàlvula per canviar de HPBV a vàlvules de bola segmentades. En canvi, Emerson recomana que la seva vàlvula de papallona Control-Disk s'ajusti a la mida actual de la HPBV cara a cara.
Es va provar una vàlvula de disc de control juntament amb un dels nou HPBV existents i el seu rendiment va complir els requisits especificats. La fàbrica va substituir els 8 HPBV restants en un any, i cada HPBV estava equipat amb una vàlvula Control-Disk. Això va eliminar la necessitat de substituir canonades de 90.000 dòlars per vàlvules de bola segmentades i el cost de les vàlvules de bola va augmentar aproximadament un 25% en comparació amb les vàlvules de papallona.
Les vàlvules de control-disc proporcionen un control precís i ajuden a eliminar la variabilitat en el producte final. La planta siderúrgica calcula que la instal·lació de nou vàlvules Control-Disk pot estalviar aproximadament un milió de dòlars per any.
En comparació amb la majoria dels altres tipus de vàlvules, HPBV amb un posicionador digital té un cost d'instal·lació inicial més baix i pot proporcionar un rang de control adequat quan la mida és correcta. Tenen una gran capacitat i restriccions de cabal mínimes. La vàlvula de papallona amb un percentatge igual inherent de peces internes ofereix l'oportunitat d'ampliar el rang de control, similar a una vàlvula de globus o una vàlvula de bola, i només ocupa l'espai del HPBV.
Quan seleccioneu vàlvules, especialment HPBV, assegureu-vos que tenen la mida correcta, en cas contrari, poden ser controlades manualment per la sala de control. També és important tenir en compte el tipus de vàlvula, les característiques inherents i la mida de la vàlvula que proporcionen el rang de control més ampli per a l'aplicació.
Mark Nymeyer és el gerent global de comunicacions de màrqueting per al control de flux d'Emerson Automation Solutions.
Això no és un mur de pagament. Aquest és un mur lliure. No volem obstaculitzar el vostre propòsit de venir aquí, així que això només trigarà uns segons.
Hora de publicació: 11-octubre-2021
