CTYPE html PUBLIC “-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN” “http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd”>
Поворотні клапани легші, менші та легші, ніж інші типи регулюючих клапанів, що робить їх найкращим вибором для регулювання потоку в багатьох сферах застосування. Стандартні поворотні клапани традиційно використовуються для автоматичного відкриття/закриття, і вони добре підходять для цієї ролі. Однак, коли справа доходить до регулювання потоку в замкнутій системі, деякі інженери вважають їх неприйнятними.
Дроссельний клапан використовує обертовий диск для контролю потоку через трубу. Зазвичай диски можна повертати на 90 градусів, тому їх іноді називають клапанами на чверть оберту. Зазвичай вони використовуються з міркувань економії. Якщо потрібне щільне закриття, для забезпечення необхідної продуктивності можна використовувати поворотні клапани з м’якими еластичними ущільненнями та/або дисками з покриттям. Високопродуктивний дросельний клапан (HPBV) або подвійний зсувний клапан тепер є галузевим стандартом дросельних регулюючих клапанів і широко використовується для керування дроселюванням. Вони добре працюють для застосувань з відносно постійним падінням тиску або повільними циклами процесу.
Переваги HPBV включають прямий шлях потоку, високу пропускну здатність і здатність легко пропускати тверді та в’язкі середовища. Вартість їх установки зазвичай найнижча з усіх типів клапанів, особливо клапанів NPS 12 і більших. Порівняно з іншими типами клапанів їх цінова перевага значно зростає, коли розмір перевищує 12 дюймів.
Вони можуть забезпечувати хорошу ефективність закриття в широкому діапазоні температур і забезпечувати різні конструкції корпусу клапана, включаючи тип пластини, тип вушка та подвійний фланець. Вони набагато легше інших типів клапанів і більш компактні. Наприклад, 12-дюймовий сегментований кульовий кран з подвійним фланцем ANSI класу 150 важить 350 фунтів і має діаметр 13,31 дюйма, тоді як еквівалентний 12-дюймовий двофланцевий дисковий клапан важить лише 200 фунтів і має поперечний розмір 13,31 дюйма. розмір обличчя 3 дюйми.
Поворотні клапани мають деякі обмеження, які роблять їх непридатними для регулювання потоку в певних сферах застосування. Вони включають обмежені можливості зниження тиску в порівнянні з кульовими кранами, з більшою кавітацією або спалаховим потенціалом.
Оскільки велика площа поверхні диска діє як важіль для застосування динамічної сили текучого середовища до приводного валу, стандартні поворотні клапани зазвичай не використовуються для систем високого тиску. Якщо так, розмір і вибір приводу стають критичними.
Іноді буває так, що дросельна заслінка має завищені розміри, що негативно позначається на продуктивності процесу. Це може бути пов’язано з використанням трубопровідної арматури, особливо великої ємності. Це може збільшити варіабельність процесу двома способами. Перш за все, надмірний розмір приносить надто великий приріст клапану, і, отже, бракує гнучкості в налаштуванні контролера. По-друге, клапани великого розміру можуть спрацьовувати частіше при менших отворах клапанів, тоді як ущільнювальне тертя дросельних клапанів може бути більшим. Тому що для заданого кроку клапана надмірно великий клапан призведе до непропорційно великих змін потоку. Це явище значно перебільшить мінливість процесу, пов’язану з мертвою зоною через тертя.
Встановлювачі кодів іноді використовують поворотні клапани з економічних міркувань або для адаптації до даного розміру трубопроводу, незалежно від їхніх обмежень. Існує тенденція до збільшення дросельної заслінки, щоб уникнути здавлювання труби, що може призвести до поганого контролю процесу.
Найбільшим обмеженням є те, що ідеальний діапазон регулювання дроселювання не такий широкий, як запірний клапан або сегментований кульовий кран. Поворотні клапани, як правило, погано працюють за межами діапазону регулювання відкриття приблизно від 30% до 50%.
Як правило, коли контур керування працює лінійно і коефіцієнт підсилення процесу близький до 1, контуром найпростіше керувати. Таким чином, приріст процесу 1,0 стає цільовим показником для хорошого керування циклом, а прийнятний діапазон становить від 0,5 до 2,0 (діапазон 4:1).
Продуктивність найкраща, коли більша частина посилення контуру надходить від контролера. Зауважте, що на кривій коефіцієнта підсилення на малюнку 1 коефіцієнт підсилення процесу стає досить високим в області нижче приблизно 25% ходу клапана.
Підсилення процесу визначає співвідношення між змінами виходу процесу та вхідних даних. Хід, при якому коефіцієнт підсилення процесу підтримується між 0,5 і 2,0, є оптимальним діапазоном регулювання клапана. Коли коефіцієнт підсилення процесу не знаходиться в діапазоні від 0,5 до 2,0, може виникнути низька динамічна продуктивність і нестабільність контуру.
Коли клапан закрито, щоб відкрити, конструкція диска дросельної заслінки значно впливає на потік клапана. Диск із властивими рівновідсотковими характеристиками може краще компенсувати падіння тиску, яке змінюється зі швидкістю потоку. Рівновідсоткові внутрішні елементи забезпечать лінійні характеристики установки для зміни перепаду тиску, що є ідеальним. Результатом є більш точна зміна один до одного між швидкістю потоку та ходом клапана.
Останнім часом поворотні затвори можуть використовувати диски з рівновідсотковими характеристиками потоку. Це забезпечує функцію встановлення, яка призводить до збільшення процесу встановлення в межах необхідного діапазону від 0,5 до 2,0 у більш широкому діапазоні ходу. Це значно покращить контроль дроселювання, особливо в нижньому діапазоні ходу.
Ця конструкція забезпечує хороший контроль із прийнятним коефіцієнтом посилення від 0,5 до 2,0 від приблизно 11% відкриття до 70%, а діапазон регулювання майже втричі вищий, ніж у типового високопродуктивного дросельного клапана (HPBV) такого ж розміру. Таким чином, рівновідсоткові диски забезпечують загальну меншу змінність процесу.
Поворотні клапани з властивими рівновідсотковими характеристиками, такі як дискові клапани керування, ідеально підходять для процесів, які вимагають точного керування дроселюванням. Незалежно від порушень процесу, їх можна контролювати ближче до цільової заданої точки, тим самим зменшуючи варіабельність процесу.
Якщо дросельна заслінка не працює належним чином, просто замініть на клапан потрібного розміру, щоб вирішити проблему. Наприклад, паперова компанія використовує дві великі дросельні заслінки для контролю видалення вологи з целюлози. Два клапани працюють на менш ніж 20% ходу, що призводить до зміни процесу на 3,5% і 8,0% відповідно. Велика частина їх терміну служби проходить в ручному режимі.
Було встановлено два поворотні дискові клапани NPS 4 Fisher Control-Disk відповідного розміру з цифровими контролерами клапанів. Зараз контур працює в автоматичному режимі, мінливість процесу першого клапана зросла з 3,5% до 1,6%, а мінливість процесу другого клапана зросла з 8% до 3,0%, без будь-яких спеціальних налаштувань контуру.
Поганий тиск води та контроль потоку в системі охолодження на металургійному заводі призвели до невідповідності кінцевого продукту. HPBV, встановлений у Цзютаї, не міг ефективно контролювати потік води, як це потрібно.
Завод сподівається встановити клапани, які зможуть краще контролювати процес, і потребує мінімізації витрат на встановлення. Фабрика витратить 10 000 доларів на заміну труб кожного клапана для переходу від HPBV до сегментованих кульових кранів. Натомість компанія Emerson рекомендує, щоб дисковий клапан Control-Disk відповідав поточному розміру HPBV.
Клапан Control-Disk було протестовано разом з одним із дев’яти наявних HPBV, і його продуктивність відповідала встановленим вимогам. Завод замінив решту 8 HPBV протягом року, і кожен HPBV був оснащений клапаном Control-Disk. Це усунуло необхідність заміни трубопроводів вартістю 90 000 доларів США на сегментовані кульові крани, а вартість кульових кранів зросла приблизно на 25% порівняно з поворотними клапанами.
Клапани Control-Disk забезпечують точне керування та допомагають усунути мінливість кінцевого продукту. За оцінками сталеливарного заводу, встановлення дев’яти клапанів Control-Disk може заощадити приблизно 1 мільйон доларів США на рік.
Порівняно з більшістю інших типів клапанів HPBV з цифровим позиціонером має нижчу початкову вартість встановлення та може забезпечити достатній діапазон керування, якщо розмір правильний. Вони мають високу пропускну здатність і мінімальні обмеження потоку. Дроссельний клапан із властивим рівним відсотком внутрішніх частин дає можливість розширити діапазон регулювання, подібно до прохідного або кульового крана, і займає лише простір HPBV.
Вибираючи клапани, особливо HPBV, переконайтеся, що вони мають правильний розмір, інакше ними може керувати вручну диспетчерська. Також важливо враховувати тип клапана, властиві характеристики та розмір клапана, які забезпечують найширший діапазон регулювання для застосування.
Марк Наймейер є менеджером із глобальних маркетингових комунікацій для управління потоками в Emerson Automation Solutions.
Це не платний доступ. Це вільна стіна. Ми не хочемо перешкоджати вашій меті прийти сюди, тому це займе лише кілька секунд.
Час публікації: 11 жовтня 2021 р
