CTYPE html PUBLIC «-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN» «http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd»>
Поворотные затворы легче, меньше и легче других типов регулирующих клапанов, что делает их лучшим выбором для регулирования потока во многих случаях. Стандартные дроссельные заслонки традиционно используются для автоматического открытия/закрытия и хорошо подходят для этой роли. Однако, когда речь идет о регулировании расхода в замкнутой системе, некоторые инженеры считают их неприемлемыми.
В дроссельной заслонке используется вращающийся диск для управления потоком через трубу. Диски обычно могут поворачиваться на 90 градусов, поэтому их иногда называют четвертьоборотными клапанами. Обычно их используют при рассмотрении вопросов экономии. Когда требуется плотное закрытие, для обеспечения требуемой производительности можно использовать дроссельные заслонки с мягкими эластичными уплотнениями и/или дисками с покрытием. Высокопроизводительный дроссельный клапан (HPBV) или клапан с двойным эксцентриситетом в настоящее время является отраслевым стандартом для дроссельных регулирующих клапанов и широко используется для регулирования дросселирования. Они хорошо работают в приложениях с относительно постоянным перепадом давления или медленными технологическими контурами.
К преимуществам HPBV относятся прямоточный путь потока, высокая производительность и способность легко пропускать твердые и вязкие среды. Стоимость их установки обычно самая низкая из всех типов клапанов, особенно клапанов номинального размера трубы 12 и более крупных размеров. По сравнению с клапанами других типов их экономическое преимущество значительно возрастает, когда размер превышает 12 дюймов.
Они могут обеспечить хорошие характеристики закрытия в широком диапазоне температур и имеют различные конструкции корпусов клапанов, в том числе бесфланцевые, с проушинами и с двойным фланцем. Они намного легче других типов клапанов и более компактны. Например, 12-дюймовый сегментный шаровой кран с двойным фланцем ANSI класса 150 весит 350 фунтов и имеет строительную длину 13,31 дюйма, в то время как эквивалентный 12-дюймовый дроссельный клапан с проушиной весит всего 200 фунтов, а строительная длина - всего 200 фунтов. Размер лица 3 дюйма.
Поворотные затворы имеют некоторые ограничения, которые делают их непригодными для регулирования потока в определенных приложениях. К ним относятся ограниченные возможности перепада давления по сравнению с шаровыми кранами, а также более высокий потенциал кавитации или вспышки.
Поскольку большая площадь поверхности диска действует как рычаг, передающий динамическую силу текущей среды на приводной вал, стандартные дроссельные заслонки обычно не используются для применений с высоким давлением. В этом случае решающее значение приобретают размер и выбор привода.
Иногда случается, что дроссельный регулирующий клапан имеет слишком большие размеры, что отрицательно влияет на производительность технологического процесса. Это может быть связано с использованием задвижек размером с трубопровод, особенно дроссельных заслонок большой пропускной способности. Это может увеличить изменчивость процесса двумя способами. Прежде всего, слишком большой размер приводит к слишком большому усилению клапана и, следовательно, недостает гибкости в настройке контроллера. Во-вторых, клапаны увеличенного размера могут чаще срабатывать при более низких отверстиях клапана, в то время как трение уплотнения дроссельных клапанов может быть больше. Потому что при заданном приращении хода клапана чрезмерно большой клапан будет вызывать непропорционально большие изменения расхода. Это явление сильно преувеличит изменчивость процесса, связанную с мертвой зоной из-за трения.
Разработчики норм иногда используют дроссельные заслонки по экономическим причинам или для адаптации к заданному размеру трубопровода, независимо от их ограничений. Существует тенденция увеличивать размер дроссельной заслонки, чтобы избежать сдавливания трубы, что может привести к ухудшению управления процессом.
Самым большим ограничением является то, что идеальный диапазон регулирования дросселирования не такой широкий, как у запорного клапана или сегментного шарового крана. Поворотные затворы обычно плохо работают за пределами диапазона контроля открытия, составляющего примерно от 30% до 50%.
Обычно, когда контур управления работает линейно и коэффициент усиления процесса близок к 1, контуром легче управлять. Таким образом, коэффициент усиления процесса, равный 1,0, становится целевым для хорошего управления контуром, а приемлемый диапазон составляет от 0,5 до 2,0 (диапазон 4:1).
Производительность оптимальна, когда большая часть усиления контура поступает от контроллера. Обратите внимание, что на кривой усиления на рисунке 1 коэффициент усиления процесса становится довольно высоким в области ниже примерно 25% хода клапана.
Прирост процесса определяет взаимосвязь между выходными данными процесса и изменениями входных данных. Ход, при котором коэффициент технологического процесса поддерживается в пределах от 0,5 до 2,0, является оптимальным диапазоном регулирования клапана. Когда коэффициент усиления процесса не находится в диапазоне от 0,5 до 2,0, могут возникнуть плохие динамические характеристики и нестабильность контура.
Когда клапан закрывается и открывается, конструкция диска дроссельной заслонки оказывает значительное влияние на расход клапана. Диск с собственными равнопроцентными характеристиками может лучше компенсировать падение давления, которое меняется в зависимости от расхода. Равнопроцентные внутренние компоненты обеспечат линейные характеристики установки для изменения перепада давления, что является идеальным. Результатом является более точное изменение расхода и хода клапана в соотношении один к одному.
В последнее время в дроссельных заслонках могут использоваться диски с присущими им равнопроцентными характеристиками потока. Это обеспечивает особенность установки, приводящую к выигрышу в процессе установки в требуемом диапазоне от 0,5 до 2,0 в более широком диапазоне хода. Это значительно улучшит управление дроссельной заслонкой, особенно в нижнем диапазоне хода.
Эта конструкция обеспечивает хорошее управление с приемлемым коэффициентом усиления от 0,5 до 2,0 при открытии примерно от 11% до 70%, а диапазон регулирования почти в три раза выше, чем у типичного высокопроизводительного дроссельного затвора (HPBV) того же размера. Таким образом, равнопроцентные диски обеспечивают в целом меньшую изменчивость процесса.
Поворотные затворы с равнопроцентными характеристиками, такие как регулирующие дисковые затворы, идеально подходят для процессов, требующих точного дросселирования. Независимо от нарушений процесса, их можно контролировать ближе к целевому заданному значению, тем самым уменьшая изменчивость процесса.
Если дроссельный клапан не работает должным образом, просто замените клапан на клапан подходящего размера, чтобы решить проблему. Например, бумажная компания использует два дроссельных клапана увеличенного размера для контроля удаления влаги из целлюлозы. Два клапана работают со скоростью менее 20% хода, что приводит к отклонению процесса на 3,5% и 8,0% соответственно. Большую часть срока их службы проводят в ручном режиме.
Были установлены два дисковых затвора Fisher Control-Disk номинального размера 4 номинального размера с цифровыми контроллерами клапанов. Контур теперь работает в автоматическом режиме, технологическая изменчивость первого клапана увеличилась с 3,5% до 1,6%, а технологическая изменчивость второго клапана увеличилась с 8% до 3,0%, без каких-либо специальных настроек контура.
Плохое давление воды и контроль расхода воды в системе охлаждения на сталелитейном заводе привели к несоответствию конечного продукта. HPBV, установленный в Цзютае, не мог эффективно контролировать поток воды в соответствии с требованиями.
Завод надеется установить клапаны, которые смогут лучше контролировать процесс и минимизировать затраты на установку. Завод потратит 10 000 долларов на замену труб каждого клапана для перехода с HPBV на сегментные шаровые краны. Вместо этого компания Emerson рекомендует, чтобы ее дроссельная заслонка Control-Disk соответствовала текущему монтажному размеру HPBV.
Клапан «Контроль-Диск» был испытан совместно с одним из девяти существующих HPBV, и его характеристики соответствовали заданным требованиям. Остальные 8 HPBV завод заменил в течение года, и каждый HPBV был оснащен клапаном Control-Disk. Это устранило необходимость замены трубопроводов стоимостью 90 000 долларов на сегментные шаровые краны, а стоимость шаровых кранов увеличилась примерно на 25% по сравнению с дроссельными клапанами.
Клапаны Control-Disk обеспечивают точный контроль и помогают устранить изменчивость конечного продукта. По оценкам сталелитейного завода, установка девяти клапанов Control-Disk может сэкономить примерно 1 миллион долларов США в год.
По сравнению с большинством других типов клапанов, клапан HPBV с цифровым позиционером имеет более низкую первоначальную стоимость установки и может обеспечить достаточный диапазон регулирования при правильном размере. Они имеют высокую производительность и минимальные ограничения потока. Дисковый затвор с равнопроцентным соотношением внутренних частей дает возможность расширить диапазон регулирования, аналогично проходному или шаровому крану, и занимает только пространство ВДПВ.
При выборе клапанов, особенно HPBV, убедитесь, что они имеют правильный размер, в противном случае ими может управляться вручную из диспетчерской. Также важно учитывать тип клапана, его характеристики и размер, которые обеспечивают самый широкий диапазон регулирования для данного применения.
Марк Нимейер — менеджер по глобальным маркетинговым коммуникациям по управлению потоками в компании Emerson Automation Solutions.
Это не платный доступ. Это свободная стена. Мы не хотим препятствовать вашему приезду сюда, поэтому это займет всего несколько секунд.
Время публикации: 11 октября 2021 г.
