Простота управления клапаном выбора

Жидкости / Обработка твердых тел

С таким большим количеством типов и вариантов, право выбора клапана может показаться сложной. Выбор может быть упрощена путем рассмотрения процесса жидкости, требования к обслуживанию, и как различные клапаны функции.

Регулирующие клапаны играют важную роль в повседневной усилия для повышения рентабельности промышленных установок и экономии энергии. Правильный выбор этих клапанов могут оказать значительное влияние на финансовые общей стоимости проекта, и насколько хорошо этот процесс можно контролировать. Чтобы сузить выбор, инженер должен понимать, каким образом общие характеристики каждого типа клапана совпадать с проектным требованиям (табл. 1). В дополнение к типам клапанов показано в таблице 1, многие поставщики клапана имеют свои собственные конструкции клапанов, которые являются модификациями пять основных типов в этой таблице.

Управление клапаном

Цикл управления состоит из чувствительного элемента, контроллера и последний элемент управления - клапан и его привода (рис. 1). Чувствительный элемент передает сигнал на одном контроллере или распределенной системы управления (DCS). Контроллер сравнивает сигнал с заданной температуры, а затем производит все необходимые корректировки, отправив сигнал клапана. Коррекция измеряется и проверяется чувствительный элемент, завершающий цикл. На рисунке 1, I / P датчик изменения в электронный сигнал, что один пневматический.

Клапана должны мгновенно реагировать на любые изменения в сигнале. Чтобы быть эффективной, клапан должен: работать в широком диапазоне потоков (имеют широкий динамический диапазон); точно реагировать на любой сигнал по дальности его действия; выставка маленьких мертвых времени или гистерезиса, реагировать на дополнительные корректировки с контроллера (разрешение); и реагировать с необходимой скоростью (поглаживание скорость).

Быстрый ответ не может быть пригодным для всех приложений. Например, быстрый или резкого сокращения отверстие клапана в трубопроводе может быть вредным, что приводит к ударной волне.

способность клапана для управления потоком зависит от качества его привода. Позиционера могут быть добавлены получить более жесткий контроль. Позиционеры повысить производительность за счет усиления сигнала контроллера, обеспечивая тем самым более точной реакции. Это также помогает преодолеть последствия какого-либо клапана ствола трения и улучшить отключений.

Право любого устройства управления может быть определена количественно с точки зрения ее усиления, постоянная времени и смертельно временным лагом. Из них прибыль является наиболее важным для управления клапаном. Усиление это отношение процентного изменения в процессе переменной процентное изменение клапан поездки. Усиление зависит от характеристик клапана и условий протекания процесса.

Дизайн параметры

Чтобы правильно выбрать регулирующий клапан, после жидкости и системные свойства должны быть известны: его состояние (пара, жидкости или 2-фаза), давление пара, расход на входе и выходе давление на входе температуры, плотности, молекулярного веса, вязкости, конкретные адиабаты, критическая температура и критическое давление. Максимальный расход, указанный должны включать соответствующую маржу дизайн (как правило, 10%). Спецификация требует знания геометрии системы, размер и количество труб графику, и строительных материалов, а также отказоустойчивую положение клапана, максимальная запорными давления и процентов вспышки (для прошивки жидкости) через клапан.

Поскольку клапан управления электрическим приводом, инженер должен рассмотреть ее ответ на потерю сигнала или власти - то есть, клапана отказоустойчивости режиме. Около 80% заявок, регулирующие клапаны указаны на провал закрыт. Однако, иногда, клапан должен либо не открыта, замок (отказоустойчивость в заблокированное положение), или снос (медленно, либо закрыть или открыть). Отказоустойчивости открытый клапан необходимо будет в потоке системы, например. Спрингс в шляпке обычно позволяют привод для достижения отказа позиции. В некоторых случаях, например, для блокировки положения или неудачный дрейфа, вспомогательного источника питания (например, воздух цилиндр), которые могут потребоваться. Правилами техники безопасности и проблемы, и процесс будет определять требования отказа позиции.

Коэффициент расхода

Наиболее важным параметром для клапана расчета размера клапана является коэффициент расхода, C ^ югу V ^, га / мин воды через клапан для 1-пси перепада давления на стандартных условиях. Расчет C ^ ^ V югу зависит от того, поток несжимаемой сжимаемых или смешанной фазы.

Есть уравнений для определения C ^ V ^ югу несжимаемой, сжимается, 2 фазы, и кавитационного или мигает жидкостей (1, 2). Эти ссылки позволяют предварительный размер клапана быть вычислено. Некоторые поставщики предлагают бесплатные клапана размера программ, например, управления Фишер предлагает своим Firstvue клапан размеров программы на сайте <a target="_blank" href="http://www.emersonprocess.com/" WWW rel="nofollow">. emersonprocess.com / </> рыбака / продуктов / firstvuesizing / firstvuesizing.html. Клапан поставщик будет выполнять окончательные размеры.

Trim и капота

Trim - относится к съемным, внутренние детали клапана, которые находятся в контакте с текущей жидкости. Части не рассматривается в качестве отделки включают в упаковке, капота, нижнего фланца и прокладки. Отделка поддерживает связь между пропускной способности и клапан-плагин буксир, и обеспечивает надлежащее запорные клапана. Место в основном отвечает за герметичность запорных. Правильный лифт и жесткой 'запорными зависят также от других частей клапана, например, формы тела, привод дизайн и клапан штока.

Требуемый уровень герметичности запорной зависит от вида услуг. Запорный измеряется в процентах от общего потока, что утечки через, когда клапан закрыт. Есть отраслевые стандарты, которые определяют запорными требования для различных применений. Общий стандарт, который определяет утечки классов "Контроль герметичности клапанов", ANSI / FCI 70-2-1998 (3). Классах колеблется от слабой отключения (класс II) практически до нуля утечки (класс VI). (Класса I не имеет каких-либо стандартов или утечки связанные с ней.) В зависимости от требований пользователя, затем устанавливает жесткие отключения (TSO) требование в качестве одного из запорных классов (как правило, IV, V или VI) .

Клапан обрезки выбор основывается прежде всего на жидкости, условий эксплуатации, присущие потока производителя характерных для конкретного отделкой, и их влияние на характеристикой, присущей потока при различных условиях эксплуатации. Эти параметры позволят предсказывать установленных характерные для каждого потока отделкой, который используется в качестве основы для отделки выбора.

Сокращение емкости обрезки позволяет достичь точного управления при низких потоков, оставляя место для высших потоков в будущем. Такая отделка спроектирован так, что поток через порт уменьшилась, но точность управления потоком увеличивается из-за сокращения расстояния плагин лифт. Существует нет общего правила, что государства сокращены отделки должны использоваться ниже определенной скорости динамический диапазон. Тем не менее, снижение отделка может быть решение, когда точный контроль требуется на 20-25% клапан мощности.

Клетки являются общими в посадке и служит многим целям:

* Клетке служит в качестве руководства для модуля, гарантируя, что он правильно расположен и делает правильный контакт с сиденьем.

* Характеризуется клетки могут быть использованы для изменения установленных характеристик потока клапана. Форма отверстия нарезать клетке ли клапан равнопроцентная, линейная, быстрого действия.

* Клетки могут быть направлены на обеспечение сбалансированного распространения жидких сил на вилке и стебля, в результате так называемой клетке наведением, сбалансированный отделкой. Подключи и стволовых скольжения шпинделем опыт силы, которые влияют на управление приводом о вилку, а в результате резкие, неточные движения стебля и высокой мертвых зон. Жидкости вокруг ствола может толкать его вверх, вниз или в сторону, и даже передавать крутящий сил на нем. Есть отделки конструкций, которые противодействуют и баланс этих сил. Сбалансированного обрезки использует механические изменения в вилку или клетку отделкой для распространения и даже из сил. Например, низ жидкости на вилку можно нейтрализовать, если некоторые из жидкости направляется в его сторону. Ссылка 2 обсуждаются сбалансированного отделкой в деталях.

Бонне - Особое внимание следует также уделить капот, который encases привод и клапан упаковки. Капоты зачастую предназначены для удовлетворения определенных температурных диапазонов. За высокие (например, 450 градусов F) и ниже температуры замерзания услуг, расширение капота используется. Это капот изолятов упаковки из экстремальных температур. В криогенных услуг, расширение отделяет клапан штока от минусовых жидкости, предотвращая упаковки стать хрупкими. Внешне ребристых капота иногда используется для высоких температур. Плавники способствовать потери тепла в окружающий воздух.

Шум

Регулирующие клапаны создания шума из-за механических колебаний, кавитации и аэродинамических эффектов. Высокие скорости, давления и колебаний нестационарного течения создают вибрации, которые, как правило, под 100 децибел (дБ), интенсивность звука на максимальном уровне с наушники портативное радио. (Нормальный разговор примерно 60 дБ, а болевой порог барабанной перепонки составляет около 130 дБ.) Шума, создаваемого кавитации, зависит от его степени. Увеличение перепада давления клапан повышение уровня шума. Во время полной кавитации, регулирующий клапан делает гремучую шума. Тем не менее, шум, как правило, не превышает 100 дБ. Аэродинамический шум, создаваемый результате смешения турбулентных жидкостей при ламинарном них. Это самые распространенные и худшие источник шума - уровней может достигать более 100 дБ. Шум ограничения для процесса должны быть определены с клапаном поставщика.

Выбор типа клапана

Клапан производители обеспечить реальными возможностями клапан, выражается через C ^ ^ V к югу, за их различных размеров и типов клапанов (табл. 2). После типа клапана и поток характерные установлены, предварительный размер может быть определен путем расчета хода клапана для каждого конкретного случая потока дизайна.

Удар соотношение расчетных C ^ V ^ югу фактической C ^ ^ V югу для конкретного клапана. Выберите клапан, который может работать от 10-80% от хода клапана через ожидаемый диапазон эксплуатации, т. е. минимальный, нормальный и максимальный Расходы, приведенные.

Правила расчета размера и выбора

Следующие должны использоваться в качестве руководящих принципов, а не как разработать критерии (4, 5):

* В накачкой цепи, падение давления, выделяемых на клапан должен быть равен 33% от динамических потерь в системе, при номинальном потоке, или 15 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от того, что больше.

* Падение давления, выделяемых на клапан во всасывающей или нагнетательной линии центробежного компрессора должны быть 5% от абсолютного давления всасывания, или 50% от динамических потерь системы, в зависимости от того, что больше.

* В системе, где статического давления движется жидкости из сосуда под давлением одна к другой, падение давления, выделяемых на клапан должен быть 10% нижнего терминала сосуда под давлением, или 50% от динамических потерь системы, в зависимости от того, что больше.

* Падения давления в клапанах паропроводов к турбинам, ребойлеры и процесс судов не должен превышать 10% от дизайна абсолютного давления пара системы, или 5 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от того, что больше.

* Прибыль от клапана не должна быть меньше 0,5.

* Избегайте использования нижней 10%, а верхний 20% от клапана. Клапан гораздо легче контролировать в диапазоне 10-80%.

* Как правило, контроль клапан органы 1 размер меньше, чем размер строки. Если это приводит клапан орган, который будет значительно меньше, чем размер строки, что позволит сократить эффективное C клапана к югу ^ V ^. тогда не применить это обобщение.

Расходная характеристика выбор

Вот некоторые рекомендации, которые будут полезны при принятии решения, какой тип потока характеристика лучше всего подходит для конкретного приложения. Эти руководящие принципы только, и не следует воспринимать как абсолютное рекомендации:

Равном процентном соотношении:

* Когда основная часть падения давления контрольно-система не через клапан

* Для температуры и давления контуры управления Линейные:

* В жидком или уровня управления потоком услуг

*, Где перепад давления на клапане как ожидается, останется практически неизменной

*, Где основная часть падения давления системы управления лежит через клапан.

Быстрый открытия:

* Для частого включения / выключения услуги, такие, как в пакетном или полунепрерывного процесса, или когда "мгновенно" большого потока не требуется, т. е. для обеспечения безопасности или потоп систем.

Конструкционные материалы

Выбор материалов включает задание твердого тела, отделка, мягкие прокладки, уплотнения и упаковочных материалов. В качестве минимального требования, тело и отделки должны соответствовать материала соединительных трубопроводов. В дополнение к предпочтений клиентов и финансовые соображения, характер жидкости, также влияет на выбор материала. Будьте осторожны при обращении с эрозионных и агрессивных жидкостей. Эрозия может быть замедлен, наплавки внутренних клапан с никель или кобальт-хромовых сплавов.

Соображения должны быть предоставлены для высоких и низких температур услуг (> 800 градусов F и ниже точки замерзания, соответственно). Например, при высоких температурах, клапаны подвергаются большему стрессу и утечки за счет расширения их внутренних органов. Жидкости, которые испаряются через клапан может остыть до отрицательных температурах. Это особенно актуально при высокой регулирования - жидкости давление углеводородов. Вспышки расчета должны быть выполнены для проверки температура на выходе более низком давлении. В других низких температурах, например, с криогенных жидкостей, атмосферной влаги может привести к подвижных частей клапана, таких, как стебель, заморозить, что делает их из строя. Таким образом, эти клапаны требуют изоляции.

Тело клапана и упаковка должны быть рассчитаны на высокое давление. В странах с высоким давлением применения (> 1000 фунтов на квадратный дюйм), графит используется для укрепления мягкой упаковки для предотвращения экструзии через небольшие отверстия.

Reduced-ходовые клапаны используются чаще, чем в натуральную величину порты, потому что первый создает перепад давления для достижения правильного C ^ V ^ к югу. Кроме того, сокращен порт дешевле, так как это вписывается в меньших тела. Избегайте указания нечетные размеры клапанов, например, 1,25, 2,5, 3,5, 5 и 22 дюйма Эти редкие размеры трудно найти, и стоят дороже, чем стандартные размеры.

Клапаны могут быть оснащены различными торцевыми соединениями. РФ (поднял лицо) обычно используется; RTJ (кольцевого типа сустава) можно найти в некоторых высокого давления классов. Клапаны могут быть сварены на место, обеспечивая герметичность бесплатное подключение. Это исключает стоимость и вес фланцы, но может оказаться проблематичным, если клапан должен быть удален по службе.

Техническое обслуживание

В этой статье, обслуживание рассматривается как он зависит от конструкции клапана. Ссылка 2 представлена информация о процедурах клапан обслуживания. Очевидно, что плохо спроектированные клапана может потребоваться больше содержание, поскольку она не сможет нормально функционировать в соответствии с условиями службы. Общие проблемы износа клапана, привод диафрагмы, место и упаковки. Каждый из них может быть уменьшено, выбрав правильный стиль клапан и его строительных материалов. Например, клапан обработки захваченных твердых должен быть очищен чаще удалить мусор. В этом случае, выбор вентиль не может быть целесообразным, а мусора можно сделать через стволовых печать, тем самым повреждая их и ограничение контроля. Поворотный клапан может быть лучшим выбором.

Упаковка износ, вызванные трением между упаковкой и шток клапана. Скольжения шпинделем часто может приводить к более чем 1 носить с вращающимся ствола, так как раздвижные стволовых можно собирать депозиты, и может перетащить их через упаковку. Упаковка носить усиливается в клапанах с плохой ствол поверхностной отделки, из-за повышенного трения между грубым стеблем и упаковки. Выбор клапан с плавной поверхности ствола может помочь.

Клапанов могут понести ущерб из двух источников: течет жидкость и саму вилку. Мягкое сиденье, иногда приходится туго запорной, могут быть размыты, если воздействию жидкости с захваченных тел. Металла сиденье рекомендуется для таких услуг, в противном случае, мягкое уплотнение следует уделять такое, что она защищена от главного пути потока. Если вилка и место не в хорошем контакте, упиваясь сиденья может быть хорошим вариантом. Доводка, который применяется только к металлическим мест, где процесс питания и место вручную землю вместе так, что они имеют соответствующие отделкой поверхности и, таким образом, более жесткие нужным.

Выбор клапанов с некоторыми диагностических признаков может помочь уменьшить содержание. Smart клапаны и позиционеры предохранительный клапан параметры подписи (привод давления, стебель поездки и т.д.), программное обеспечение, которое использует их для расчета показателей, таких, как упаковка ствола трения и крутящего момента. Мониторинг подпись может помочь предсказать, требования к техническому обслуживанию. Чтобы быть на безопасной стороне, консультации с техническим обслуживанием и оперативного персонала при выборе клапана и дизайна.

Последнее предупреждение: Размеры клапана правильно имеет важное значение для процесса, так и экономической эффективности. Широко распространенной проблемой отрасли является завышение регулирующих клапанов, что приводит к плохой контроль и сокращение срока службы.

Признание

Авторы хотели бы поблагодарить Мануэль Валье и КБР Публикация комитета оказания поддержки и помощи. Эта статья была написана группой разработки инженеров, которые относятся к молодым специалистам КБР сети, известный как IMPACT. Эта статья должна оказаться полезными для разработки инженеров, предлагая понимание управления выбора клапана.

ЛИТЕРАТУРА

1. "Flow уравнения для калибровки регулирующий клапан", ANSI/ISA-75.012002 (60534-2-1 моделирование), ISA, www.isa.org (2002).

2. Hutchison, JW, "ISA Справочник клапанов", второе издание, Американского общества приборостроителей (1976).

3. "Контроль герметичности клапанов", ANSI / FCI 70-2-1998, струйная управления института, Кливленд, Огайо (www.fluidcontrolsinstitute.org/.

4. www.cheresources.com / valvezz.shtml (2002).

5. www.maintenanceresources.com / referencelibrary / controlvalves (2002).

Дополнительная литература

Baumann, HD, "Primer клапан", Американского общества приборостроителей, Chicago, IL (1991).

Фицджеральд, B., "Регулирующие клапаны для химической промышленности процесса", McGraw-Hill, Нью-Йорк (1995).

Seborg Д., и др.. "Процесс динамики и управления", Уили серии в области химического машиностроения, John Wiley, Нью-Йорке (1989),

Скусен П., "Клапан учебник" Valtek International, McGraw-Hill, Нью-Йорк (1998).

Другие полезные сайты

<a target="_blank" href="http://www.nssn.org" rel="nofollow"> www.nssn.org </ A>. (Включает в себя полный перечень национальных и глобальных стандартов для контроля клапанов).

<a target="_blank" href="http://www.romdatex.ro/training/htmlhelp/contents.htm" rel="nofollow"> www.romdatex.ro / обучение / HTMLHelp / <contents.htm / >.

TREVOR BISHOP,

Мередит вводные,

LIYAKAT Джаффер,

И KIRAN Наир

Sheetal Патель,

КБР