Проблемы в выборе регулирующей арматуры. Решения компании MAGWEN Valves
1 Апреля 2014
Регулирующая арматура - что это такое и с чем его едят?
Под термином «регулирующий клапан» (control valve) подпадает не только седельный клапан в общем понимании, но и, к примеру, регулирующий дисковый затвор, регулирующий сегментный клапан.
Дроссельные клапаны, служащие для дросселирования (снижения) давления газа или пара также относятся к регулирующим клапанам.
Правильный выбор регулирующего клапана дает эксплуатирующему персоналу следующие существенные преимущества:
1. Увеличивается КПД компаний и заводов за счет более точного регулирования технологических процессов.
2. Решаются проблемы связанные с высоким уровнем шума и кавитацией, а в следствии и с эрозионным износом клапанов и трубопроводов.
3. Сокращаются расходы на техническое обслуживание предприятий.
4. Повышается безопасность технологических процессов.
Подбор регулирующего клапана является важной и ответственной технической задачей. И не такой простой, как может показаться на первый взгляд.
Все производители используют специальные программы для расчетов. Однако просто забить все параметры в программу и получить результат – этого не достаточно для выбора регулирующего клапана.
Квалификация людей, производящих данный расчет, должна быть достаточна, чтобы можно было анализировать все полученные данные. Т.к. необходимо найти решение для конкретного заказчика. И не всегда это решение является стандартным.
Основы работы и подводные камни
В некоторых случаях пропускная способность клапана Kvs может полностью соответствовать заданному номинальному диаметру трубы DN. Но во избежание высокого уровня шума (для пара и газа) должен выбираться клапан с большим DN.
Высокий уровень шума в клапане вызывает вибрацию оборудование, что в свою очередь сокращает срок его службы.
Также высокий уровень шума (выше 120 дБ) наносит вред здоровью человека.
Клапан с недостаточной пропускной способностью не сможет обеспечить требуемого расхода при заданном перепаде давления. Обычно принято брать запас 20% от максимально рассчитанного Kv.
Однако, как показывает практика, иногда заказчики сами задают запас, который они хотят. Это может быть связано с технологическим процессом.
Например, клапан регулирующий подачу пара к уплотнениям турбины на электростанции. Заказчик просил предусмотреть двукратный запас по пропускной способности с учетом возможного износа уплотнений турбины.
Но надо помнить, что выбор клапана со слишком большой пропускной способностью приведёт к тому, что он не сможет обеспечить необходимую точность регулирования. Это связано с тем, что перемещение штока клапана, необходимое для регулирования будет мало по сравнению с полным ходом штока клапана.
В итоге это может привести к нестабильному регулированию, что в свою очередь приведет к преждевременному выходу из строя клапана и привода. А также это приведет к не возможности регулирования минимально заданных расходов.
Следует отдельно рассматривать регулирующие клапаны, работающие с жидкими средами.
В жидкостных средах возможно возникновения кавитации – это процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей, заполненных паром самой жидкости, в которой возникает.
Кавитация возникает в нефтехимических отраслях промышленности, там, где клапаны регулируют нефть, и различные продукты.
Также кавитация возникает в энергетической отрасли на электростанциях, там, где используется вода для технологических процессов.
Кавитация вызывает эрозию поверхности металла, деформацию и разрушение материала регулирующих клапанов и трубопроводов.
Кавитация возникает, когда коэффициент перепада давления XF = (P1-P2)/(P1-Pv) выше, чем коэффициент исходной кавитации клапана ZY. В клапане образуются пузырьки пара, но вскоре схлопываются вновь, так как давление за клапаном P2 больше давления насыщенных паров Pv.
В случае если P2 < Pv происходит вскипание и парообразование продолжается в трубопроводе.
Чем выше перепад давления на клапане, тем более вероятно возникновение кавитации.
Конструкции затворов регулирующих клапанов должны быть рассчитаны и спроектированы для надёжной работы в тяжелых условиях эксплуатации и при больших перепадах давлений.
Решения и примеры:
Компания MAGWEN является специалистом в области регулирующей арматуры.
Мы производим следующие типы регулирующих клапанов:
Каждый регулирующий клапан – это отдельное техническое решение. Каждый затвор клапанов типов VD и RV проектируется и изготавливается индивидуально под каждого клиента.
Для регулирующих клапанов, работающих с жидкими средами в тяжёлых условиях эксплуатации при больших перепадах давлений, рассчитываются, проектируются и применяются специальные многоступенчатые антикавитацоионные затворы, которые ступенчато снижают перепад давления на клапане, и тем самым не дают возникнуть кавитации в затворе клапана.
Для клапанов работающих с сжимаемыми средами, такими как пар и газ, MAGWEN также предлагает заказчикам свои решения - дросселирующие затворы и дроссельные решетки регулирующих клапанов способные распределить давление и подавить турбулентность, вследствие этого снизить уровень шума и продлить работу всего оборудования заказчика.
Плунжерные клапаны осевого типа RV также находят применения для работы с несжимаемыми средами, такими как вода, нефть.
Данный клапан обладает большой пропускной способностью и может работать на больших перепадах давления за счет осесимметричного течения среды через полнопроходной корпус.
В нем также применяются специальные дроссельные и антикавитационные решётки для газов и жидкостей соответственно.
Пример нестандартного решения MAGWEN:
Для предприятия химической промышленности требуется клапан для регулирования температуры речной воды, участвующей в технологическом процессе.
Данный клапан регулирует подачу пара в теплообменный аппарат, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями (паром и речной водой), имеющими различные температуры.
По заданным заказчиком параметрам специалисты компании MAGWEN вычислили, что на данную позицию по пропускной способности подойдет регулирующий дисковый затвор типа BC.
Однако расчетный уровень шума настолько велик, что возникает необходимость применение седельного регулирующего клапана типа VD с специальным дросселирующим затвором. Однако Kvs седельного регулирующего клапана значительно меньше, чем у дискового затвора, следовательно, нужно брать больший DN для заданных заказчиком параметров. Естественно все это очень удорожает проект.
Специалисты MAGWEN предложили следующее решение – установка в дисковый затвор дросселирующих шумоподавляющих решеток. Это позволило:
- подавить турбулентность потока, снизить уровень шума до соответствующего нормам;
- не изменять DN клапана;
- сделать лучшее ценовое предложение (по сравнению с седельным клапаном).
Регулирующий дисковый затвор BC с 2 дроссельными решетками
Принцип действия дроссельных решеток следующий: для подавления турбулентности на каждую решетку распределяется часть перепада давления. При распределении давления уменьшается шум и подавляется турбулентность.
Для обеспечения эффективного снижения шума решетки после клапана должны рассчитываться и проектироваться для конкретных условий и конкретного заказчика.
Данный метод более предпочтителен при низких и средних перепадах давления.
В заключении хотелось бы отметить, что выбор регулирующего клапана – это интерактивный процесс между клиентом-эксплуатационщиком и заводом-производителем. Поэтому в этом процессе очень важны квалификация и опыт компании, предлагающей свои решения клиентам.
Русско-немецкая команда профессионалов компании MAGWEN предлагает заказчикам самые современные решения в области регулирующей арматуры с учетом всех требований клиентов.
Регулирующая арматура - что это такое и с чем его едят?
