CTYPE html PUBLIC „-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN” „http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd”>
Zawory motylkowe są lżejsze, mniejsze i lżejsze niż inne typy zaworów regulacyjnych, co czyni je najlepszym wyborem do regulacji przepływu w wielu zastosowaniach. Standardowe przepustnice są tradycyjnie używane do automatycznego otwierania/zamykania i doskonale nadają się do tej roli. Jednak jeśli chodzi o regulację przepływu w układzie zamkniętym, niektórzy inżynierowie uważają je za niedopuszczalne.
Zawór motylkowy wykorzystuje obracającą się tarczę do kontrolowania przepływu przez rurę. Tarcze można zwykle obsługiwać w zakresie 90 stopni, dlatego czasami określa się je mianem zaworów ćwierćobrotowych. Zwykle stosuje się je, rozważając ekonomię. Gdy wymagane jest szczelne zamknięcie, można zastosować przepustnice z miękkimi, elastycznymi uszczelkami i/lub powlekanymi tarczami, aby zapewnić wymaganą wydajność. Wysokowydajny zawór motylkowy (HPBV) lub zawór z podwójnym odsunięciem jest obecnie standardem branżowym dla przepustnic regulacyjnych i jest szeroko stosowany do sterowania dławieniem. Sprawdzają się dobrze w zastosowaniach ze stosunkowo stałym spadkiem ciśnienia lub powolnymi pętlami procesowymi.
Zalety HPBV obejmują prostą ścieżkę przepływu, wysoką wydajność i zdolność do łatwego przepuszczania mediów stałych i lepkich. Koszt ich instalacji jest zazwyczaj najniższy ze wszystkich typów zaworów, szczególnie zaworów NPS 12 i większych. W porównaniu z innymi typami zaworów, ich przewaga kosztowa znacznie wzrasta, gdy rozmiar przekracza 12 cali.
Mogą zapewnić dobrą skuteczność zamykania w szerokim zakresie temperatur i zapewnić różne konstrukcje korpusów zaworów, w tym typu płytkowego, typu z występami i podwójnego kołnierza. Są znacznie lżejsze niż inne typy zaworów i są bardziej kompaktowe. Na przykład 12-calowy segmentowy zawór kulowy z podwójnym kołnierzem ANSI klasy 150 waży 350 funtów i ma wymiar czołowy 13,31 cala, podczas gdy równoważny 12-calowy zawór motylkowy z występem waży tylko 200 funtów i ma wymiar twarzą w twarz 13,31 cala. wymiar twarzy 3 cale.
Zawory motylkowe mają pewne ograniczenia, które sprawiają, że nie nadają się do kontroli przepływu w niektórych zastosowaniach. Należą do nich ograniczone możliwości spadku ciśnienia w porównaniu z zaworami kulowymi, z większym potencjałem kawitacji lub flashowania.
Ponieważ duża powierzchnia tarczy działa jak dźwignia przykładająca siłę dynamiczną przepływającego medium na wał napędowy, standardowe przepustnice zwykle nie są używane w zastosowaniach wysokociśnieniowych. W takim przypadku kluczowy staje się rozmiar i dobór siłownika.
Czasami zdarza się, że przepustnica jest przewymiarowana, co będzie miało negatywny wpływ na wydajność procesu. Może to wynikać ze stosowania zaworów wielkości rurociągu, zwłaszcza przepustnic o dużej przepustowości. Może zwiększyć zmienność procesu na dwa sposoby. Po pierwsze, przewymiarowanie powoduje zbyt duże wzmocnienie zaworu, a co za tym idzie brak elastyczności w regulacji sterownika. Po drugie, zawory przewymiarowane mogą działać częściej przy niższych otworach zaworów, podczas gdy tarcie uszczelniające zaworów motylkowych może być większe. Ponieważ dla danego przyrostu skoku zaworu zbyt duży zawór będzie powodował nieproporcjonalnie duże zmiany przepływu. Zjawisko to znacznie wyolbrzymi zmienność procesu związaną ze strefą martwą z powodu tarcia.
Decydenci czasami używają przepustnic ze względów ekonomicznych lub w celu dostosowania się do danej wielkości rurociągu, niezależnie od ich ograniczeń. Istnieje tendencja do przewymiarowywania przepustnicy, aby uniknąć ściskania rury, co może prowadzić do słabej kontroli procesu.
Największym ograniczeniem jest to, że idealny zakres regulacji dławienia nie jest tak szeroki jak w przypadku zaworu odcinającego lub segmentowego zaworu kulowego. Zawory motylkowe na ogół nie działają dobrze poza zakresem regulacji otwarcia wynoszącym około 30% do 50%.
Ogólnie rzecz biorąc, gdy pętla sterowania działa liniowo, a wzmocnienie procesu jest bliskie 1, pętlą jest najłatwiej sterować. Dlatego wzmocnienie procesu wynoszące 1,0 staje się celem dobrej kontroli pętli, a akceptowalny zakres wynosi od 0,5 do 2,0 (zakres 4:1).
Wydajność jest najlepsza, gdy większość wzmocnienia pętli pochodzi ze sterownika. Należy zauważyć, że na krzywej wzmocnienia pokazanej na rysunku 1 wzmocnienie procesu staje się dość wysokie w obszarze poniżej około 25% skoku zaworu.
Wzmocnienie procesu definiuje związek między wynikiem procesu a zmianami wejściowymi. Skok, przy którym wzmocnienie procesu utrzymuje się w zakresie od 0,5 do 2,0, jest optymalnym zakresem regulacji zaworu. Gdy wzmocnienie procesu nie mieści się w zakresie od 0,5 do 2,0, może wystąpić słaba wydajność dynamiczna i niestabilność pętli.
Kiedy zawór jest zamknięty w celu otwarcia, konstrukcja dysku zaworu motylkowego ma znaczący wpływ na przepływ w zaworze. Dysk o charakterystyce stałoprocentowej może lepiej kompensować spadek ciśnienia zmieniający się wraz z natężeniem przepływu. Stałoprocentowe elementy wewnętrzne zapewnią liniową charakterystykę instalacji w celu zmiany spadku ciśnienia, co jest idealne. Rezultatem jest dokładniejsza zmiana typu „jeden do jednego” pomiędzy natężeniem przepływu a skokiem zaworu.
Ostatnio w przepustnicach można zastosować tarcze o nieodłącznej stałoprocentowej charakterystyce przepływu. Zapewnia to cechę instalacyjną, która skutkuje wzmocnieniem procesu instalacyjnego w wymaganym zakresie od 0,5 do 2,0 w szerszym zakresie skoku. Poprawi to znacząco kontrolę dławienia, szczególnie w dolnym zakresie skoku.
Taka konstrukcja zapewnia dobrą kontrolę, z akceptowalnym wzmocnieniem od 0,5 do 2,0 od około 11% otwarcia do 70%, a zakres regulacji jest prawie trzykrotnie większy niż w przypadku typowego wysokowydajnego zaworu motylkowego (HPBV) tej samej wielkości. Dlatego też dyski stałoprocentowe zapewniają ogólnie mniejszą zmienność procesu.
Zawory motylkowe z nieodłączną charakterystyką stałoprocentową, takie jak zawory z tarczą sterującą, idealnie nadają się do procesów wymagających precyzyjnego sterowania dławieniem. Niezależnie od zakłóceń procesu, można je kontrolować bliżej docelowej wartości zadanej, zmniejszając w ten sposób zmienność procesu.
Jeśli przepustnica nie działa dobrze, po prostu wymień zawór na odpowiedni rozmiar, aby rozwiązać problem. Na przykład firma papiernicza wykorzystuje dwa duże zawory motylkowe do kontrolowania usuwania wilgoci z masy celulozowej. Obydwa zawory działają przy mniej niż 20% skoku, co powoduje zmianę procesu odpowiednio o 3,5% i 8,0%. Większość ich żywotności spędza się w trybie ręcznym.
Zainstalowano dwa zawory motylkowe NPS 4 Fisher Control-Disk o odpowiedniej wielkości z cyfrowymi sterownikami zaworów. Pętla pracuje teraz w trybie automatycznym, zmienność procesu pierwszego zaworu wzrosła z 3,5% do 1,6%, a zmienność procesu drugiego zaworu wzrosła z 8% do 3,0%, bez żadnych specjalnych regulacji pętli.
Zła kontrola ciśnienia i przepływu wody w układzie chłodzenia w stalowni doprowadziła do niespójności w produkcie końcowym. HPBV zainstalowany w Jiutai nie był w stanie skutecznie kontrolować przepływu wody zgodnie z wymaganiami.
Zakład ma nadzieję zainstalować zawory, które będą w stanie lepiej kontrolować proces, i musi zminimalizować koszty instalacji. Fabryka wyda 10 000 dolarów na wymianę rur każdego zaworu w celu przejścia z zaworów HPBV na segmentowe zawory kulowe. Zamiast tego firma Emerson zaleca, aby przepustnica Control-Disk była dopasowana do aktualnego rozmiaru zabudowy HPBV.
Zawór Control-Disk został przetestowany razem z jednym z dziewięciu istniejących zaworów HPBV i jego działanie spełniło określone wymagania. W ciągu roku fabryka wymieniła pozostałe 8 HPBV, a każdy HPBV został wyposażony w zawór Control-Disk. Wyeliminowało to potrzebę wymiany rurociągów o wartości 90 000 dolarów na segmentowe zawory kulowe, a koszt zaworów kulowych wzrósł o około 25% w porównaniu z zaworami motylkowymi.
Zawory Control-Disc zapewniają precyzyjną kontrolę i pomagają wyeliminować zmienność produktu końcowego. Huta szacuje, że zainstalowanie dziewięciu zaworów Control-Disk może zaoszczędzić około 1 miliona dolarów rocznie.
W porównaniu z większością innych typów zaworów, HPBV z cyfrowym pozycjonerem ma niższy koszt początkowej instalacji i może zapewnić odpowiedni zakres regulacji, jeśli rozmiar jest odpowiedni. Mają dużą wydajność i minimalne ograniczenia przepływu. Przepustnica z nieodłączną stałoprocentową częścią wewnętrzną zapewnia możliwość rozszerzenia zakresu regulacji, podobnie jak zawór kulowy lub zawór kulowy i zajmuje jedynie przestrzeń HPBV.
Wybierając zawory, zwłaszcza HPBV, należy upewnić się, że mają one właściwy rozmiar, w przeciwnym razie mogą być sterowane ręcznie przez sterownię. Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę typ zaworu, charakterystyczne cechy i rozmiar zaworu, które zapewniają najszerszy zakres regulacji dla danego zastosowania.
Mark Nymeyer jest menedżerem ds. globalnej komunikacji marketingowej ds. kontroli przepływu w firmie Emerson Automation Solutions.
To nie jest zapora płatnicza. To jest wolna ściana. Nie chcemy utrudniać Ci przybycia tutaj, więc zajmie to tylko kilka sekund.
Czas publikacji: 11 października 2021 r
