CTYPE html PUBLIC “-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN” “http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd”>
Klapkové ventily jsou lehčí, menší a lehčí než jiné typy regulačních ventilů, což z nich dělá nejlepší volbu pro regulaci průtoku v mnoha aplikacích. Standardní klapky se tradičně používají pro automatické otevírání/zavírání a pro tuto roli se dobře hodí. Nicméně, pokud jde o regulaci průtoku v systému s uzavřenou smyčkou, někteří inženýři je považují za nepřijatelné.
Škrtící klapka používá otočný kotouč k řízení průtoku potrubím. Kotouče lze obvykle ovládat o 90 stupňů, takže se někdy označují jako čtvrtotáčkové ventily. Obvykle se používají při zvažování hospodárnosti. Je-li požadováno těsné uzavření, lze k zajištění požadovaného výkonu použít škrticí klapky s měkkým elastickým těsněním a/nebo potaženými kotouči. Vysoce výkonný škrticí ventil (HPBV) - nebo dvojitý ofsetový ventil - je nyní průmyslovým standardem pro škrticí klapky a je široce používán pro ovládání škrticí klapky. Dobře fungují pro aplikace s relativně konstantním poklesem tlaku nebo pomalými procesními smyčkami.
Výhody HPBV zahrnují přímou dráhu toku, vysokou kapacitu a schopnost snadno procházet pevnými a viskózními médii. Náklady na jejich instalaci jsou obvykle nejnižší ze všech typů ventilů, zejména ventilů NPS 12 a větších. Ve srovnání s jinými typy ventilů se jejich cenová výhoda výrazně zvyšuje, když velikost přesahuje 12 palců.
Mohou poskytovat dobrý uzavírací výkon v širokém teplotním rozsahu a poskytovat různé konstrukce těles ventilů, včetně typu destičky, typu očka a dvojité příruby. Jsou mnohem lehčí než jiné typy ventilů a jsou kompaktnější. Například 12palcový dvoupřírubový segmentový kulový ventil ANSI Class 150 váží 350 liber a má čelní rozměr 13,31 palce, zatímco ekvivalentní 12palcový klapkový ventil s patkou váží pouze 200 liber a tváří v tvář rozměr obličeje 3 palce.
Klapkové ventily mají určitá omezení, která je činí nevhodnými pro řízení průtoku v určitých aplikacích. Patří mezi ně omezené možnosti poklesu tlaku ve srovnání s kulovými ventily s větším potenciálem kavitace nebo záblesku.
Protože velký povrch kotouče působí jako páka pro aplikaci dynamické síly proudícího média na hnací hřídel, standardní škrticí klapky se obvykle nepoužívají pro vysokotlaké aplikace. Pokud ano, velikost a výběr pohonu se stávají kritickými.
Někdy se stane, že klapka je předimenzovaná, což bude mít negativní dopad na výkonnost procesu. To může být způsobeno použitím ventilů velikosti potrubí, zejména velkokapacitních klapek. Může zvýšit variabilitu procesu dvěma způsoby. Za prvé, oversize přináší ventilu příliš velké zesílení, a proto postrádá flexibilitu při nastavování regulátoru. Za druhé, předimenzované ventily mohou pracovat častěji při nižších otvorech ventilů, zatímco těsnicí tření klapkových ventilů může být větší. Protože pro daný přírůstek zdvihu ventilu způsobí příliš velký ventil neúměrně velké změny průtoku. Tento jev značně zveličuje variabilitu procesu spojenou s mrtvou zónou v důsledku tření.
Tvůrci kódů někdy používají klapky z ekonomických důvodů nebo pro přizpůsobení dané velikosti potrubí bez ohledu na jejich omezení. Existuje trend předimenzovat škrticí klapku, aby nedošlo ke stlačení potrubí, což může vést ke špatnému řízení procesu.
Největším omezením je, že ideální rozsah ovládání škrcení není tak široký jako uzavírací ventil nebo segmentový kulový ventil. Škrtící ventily obecně nefungují dobře mimo rozsah ovládání otevření přibližně 30 % až 50 %.
Obecně platí, že když regulační smyčka pracuje lineárně a zisk procesu se blíží 1, je regulace smyčky nejjednodušší. Proto se zisk procesu 1,0 stává cílem pro dobré řízení smyčky a přijatelný rozsah je 0,5 až 2,0 (rozsah 4:1).
Výkon je nejlepší, když většina zisku smyčky pochází z ovladače. Všimněte si, že na křivce zesílení na obrázku 1 se zesílení procesu stává poměrně vysokým v oblasti pod přibližně 25 % zdvihu ventilu.
Zisk procesu definuje vztah mezi výstupem procesu a změnami vstupu. Zdvih, kdy je procesní zisk udržován mezi 0,5 a 2,0, je optimálním regulačním rozsahem ventilu. Pokud zisk procesu není v rozsahu 0,5 až 2,0, může dojít ke špatnému dynamickému výkonu a nestabilitě smyčky.
Když je ventil zavřený, aby se otevřel, má konstrukce kotouče klapky významný vliv na průtok ventilem. Kotouč s vlastní rovnoprocentní charakteristikou může lépe kompenzovat pokles tlaku, který se mění s průtokem. Stejnoprocentní vnitřní prvky zajistí lineární instalační charakteristiky pro změnu tlakové ztráty, což je ideální. Výsledkem je přesnější změna jedna ku jedné mezi průtokem a zdvihem ventilu.
V poslední době mohou škrticí ventily používat disky s vlastní rovnoprocentní průtokovou charakteristikou. To poskytuje funkci instalace, která má za následek zesílení procesu instalace v požadovaném rozsahu 0,5 až 2,0 v širším rozsahu pohybu. Tím se výrazně zlepší ovládání plynu, zejména ve spodním rozsahu pojezdu.
Tato konstrukce poskytuje dobré ovládání s přijatelným ziskem 0,5 až 2,0 od přibližně 11 % otevření do 70 % a rozsah ovládání je téměř třikrát vyšší než u typického vysoce výkonného škrtícího ventilu (HPBV) stejné velikosti. Rovnoprocentní disky proto poskytují celkově nižší variabilitu procesu.
Klapkové ventily s vlastní rovnoprocentní charakteristikou, jako jsou regulační kotoučové ventily, jsou ideální pro procesy, které vyžadují přesné ovládání škrticí klapky. Bez ohledu na poruchy procesu je lze ovládat blíže k cílové hodnotě, čímž se snižuje variabilita procesu.
Pokud klapka nefunguje dobře, stačí vyměnit ventil za správnou velikost, abyste problém vyřešili. Například papírenská společnost používá k řízení odvodu vlhkosti z buničiny dva příliš velké škrticí ventily. Dva ventily pracují na méně než 20 % zdvihu, což má za následek změnu procesu o 3,5 %, respektive 8,0 %. Většinu své životnosti stráví v manuálním režimu.
Byly instalovány dva odpovídajícím způsobem dimenzované klapky NPS 4 Fisher Control-Disk s digitálními ovladači ventilů. Smyčka nyní běží v automatickém režimu, procesní variabilita prvního ventilu se zvýšila z 3,5 % na 1,6 % a procesní variabilita druhého ventilu se zvýšila z 8 % na 3,0 %, bez jakýchkoli speciálních úprav smyčky.
Špatná regulace tlaku vody a průtoku chladicího systému v ocelárně vedla k nesrovnalostem ve finálním produktu. HPBV nainstalovaný v Jiutai nemohl účinně řídit průtok vody, jak bylo požadováno.
Závod doufá, že nainstaluje ventily, které dokážou proces lépe řídit, a potřebuje minimalizovat náklady na instalaci. Továrna vynaloží 10 000 USD na výměnu potrubí každého ventilu, aby přešla z HPBV na segmentové kulové ventily. Místo toho Emerson doporučuje, aby jeho škrticí klapka Control-Disk odpovídala aktuální velikosti HPBV tváří v tvář.
Ventil Control-Disk byl testován společně s jedním z devíti existujících HPBV a jeho výkon splňoval stanovené požadavky. Továrna vyměnila zbývajících 8 HPBV během jednoho roku a každé HPBV bylo vybaveno ventilem Control-Disk. Tím se eliminovala potřeba výměny potrubí za 90 000 USD za segmentové kulové ventily a náklady na kulové ventily vzrostly přibližně o 25 % ve srovnání s klapkami.
Ventily Control-Disk poskytují přesné ovládání a pomáhají eliminovat variabilitu finálního produktu. Ocelárna odhaduje, že instalace devíti ventilů Control-Disk může ušetřit přibližně 1 milion USD ročně.
Ve srovnání s většinou ostatních typů ventilů má HPBV s digitálním polohovadlem nižší počáteční náklady na instalaci a může poskytnout odpovídající rozsah regulace, když je velikost správná. Mají vysokou kapacitu a minimální omezení průtoku. Škrtící klapka s inherentním rovným procentem vnitřních částí poskytuje možnost rozšířit ovládací rozsah, podobně jako kulový ventil nebo kulový ventil, a zabírá pouze prostor HPBV.
Při výběru ventilů, zejména HPBV, se ujistěte, že mají správnou velikost, jinak mohou být ručně řízeny velínem. Je také důležité vzít v úvahu typ ventilu, vlastní charakteristiky a velikost ventilu, které poskytují nejširší regulační rozsah pro danou aplikaci.
Mark Nymeyer je globální manažer marketingové komunikace pro řízení toku ve společnosti Emerson Automation Solutions.
Toto není paywall. Toto je volná zeď. Nechceme vám bránit v tom, abyste sem přišli, takže to zabere jen pár sekund.
Čas odeslání: 11. října 2021
