Как выбирать регулирующий клапан (4 видео)

Содержание

Проблемы в выборе регулирующей арматуры. Решения компании MAGWEN Valves
Как подобрать типоразмер регулирующего клапана
Определение пропускной способности клапана
Условный диаметр клапана
Условное давление
Риск возникновения кавитации
Уровень шума
Допустимый перепад давления на клапане
💡 Видео

Видео:Типы регулирующих клапановСкачать

Проблемы в выборе регулирующей арматуры. Решения компании MAGWEN Valves

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.

Читайте также: Как часто нужно регулировать клапана в двигателе

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 Решения и примеры:

Компания MAGWEN является специалистом в области регулирующей арматуры.

Мы производим следующие типы регулирующих клапанов:

— седельный клапан VD,
— плунжерный осевой клапан RV,
— регулирующий дисковый затвор BC,
— регулирующий сегментный клапан TC.

Наши клапаны применяются в различных отраслях промышленности, таких как:

— Энергетическая,
— Нефтегазовая,
— Химическая,
— Металлургическая,
— Теплоснабжение.

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).

Читайте также: Клапан холостого хода тойота селика т23

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.

Автор: Абрамов К.В., MAGWEN Valves,
e-mail: kirill.abramov@magwen.ru

Если Вы хотите разместить свой обзор или интересную статью, Вы можете прислать её нам воспользовавщись формой обратной связи.

Обязательным условием размещения материала является соответствие тематики трубопроводной арматуры и инженерным системам.

Видео:Как рассчитать регулирующий клапан?Скачать

Как подобрать типоразмер регулирующего клапана

Встречали в описании регуляторов давлений следующую рекомендацию: «Не следует подбирать типоразмер клапана по диаметру трубопровода, используйте значение K_vs»? Эта надпись есть практически в любой технической документации на регулирующие клапаны, а также сайтах компаний, занимающихся их продажей.

Вот только, что это за значение K_vs и достаточно ли его для подбора регулятора, практически никто не объясняет. Эта статья поможет вам разобраться, как правильно рассчитать типоразмер любого регулирующего клапана.

В большинстве случаев подобрать регулятор давления под конкретное применение можно без привлечения специалистов. Точный расчет параметров арматуры потребуется для систем, где необходимо высокое качество регулирования или есть особые требования к ее работе, например, ограничения по уровню шума.

Основным параметром, по которому выбирается регулятор давления, является его пропускная способность или то самое значение Kvs. Как его рассчитать и что еще нужно учесть при выборе регулирующего клапана расскажет Андрей Шахтарин, директор компании «КВиП».

Видео:Критерии выбора регулирующих клапановСкачать

Определение пропускной способности клапана

K_vs, которая указывается в технической документации регулятора давления, — это пропускная способность полностью открытого клапана. Производители обычно указывают диапазон значений K_{vs min}— K_{vs max}, в котором работает устройство. Ваша задача определить необходимую пропускную способность клапана, при которой на заданном расходе будет обеспечено необходимое понижение давления пара, газа или жидкости при его прохождении.

Для каждого типа теплоносителя используется своя формула, учитывающая физические характеристики рабочей среды и перепад давления на входе и выходе:

P₁ — давление на входе регулятора, бар;

P₂ — давление на выходе регулятора, бар;

t₁ — температура среды на входе, oC;

Q — расход для жидкости, м 3 /ч;

Q_N — расход для газов при нормальных условиях, нм 3 /ч;

G — расход для водяного пара, кг/ч;

ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;

p_N — плотность газов при нормальных условиях, кг/нм 3 .

При расчетах учитывайте, что в формуле используется избыточное давление.

Расчетная K_v не учитывает все факторы, влияющие на работу устройства, так что про запас к полученному значению рекомендуется добавить 30%. Поэтому K_v умножаем на коэффициент 1,3 и только после этого подбираем клапан с самым близким значением K_{vs max}.

Читайте также: Газовая арматура клапана ремонт

Однако на этом подбор регулятора давления не заканчивается. Рекомендуется учесть еще несколько показателей, если вы хотите, чтобы:

технологические процессы регулировались более точно;

клапан во время работы не шумел и не «хлопал»;

при эксплуатации регулятора не было особых проблем с кавитацией и, как следствие, эрозионным износом его элементов;

повысилась безопасность производственных процессов;

сократились расходы на техобслуживание системы.

Для нормальной эксплуатации регулирующего клапана важны следующие факторы.

Условный диаметр клапана

Помните рекомендацию в начале статьи? Она рабочая — регуляторы давления действительно никогда не подбираются по диаметру трубопровода. Однако придется рассчитать условные параметры подводящей линии. Особенно это касается редукционного клапана, который обязательно устанавливается с обвязкой (об этом мы писали в этой статье). Для определения диаметра используем следующую формулу:

w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;

Q — рабочий объемный расход среды м 3 /ч;

d — диаметр трубопровода, м.

Регулятор может иметь диаметр на одну-две ступени меньше полученного значения. Если подобрать подходящий регулирующий клапан нет возможности, допустимо выбрать модель с более низкой пропускной способностью K_vs.

Условное давление

Этот параметр определяет допустимое рабочее давление для арматуры при нормальной температуре (20 o C). При нагреве механические свойства и эксплуатационные характеристики конструкционных материалов снижаются. Поэтому реальное допустимое давление для арматуры будет ниже. Насколько измениться значение зависит от материала изготовления клапана. В приведенной таблице приведена зависимость максимального рабочего давления от температуры для серого чугуна, углеродистой и нержавеющей стали.

Риск возникновения кавитации

При больших перепадах давления это одна из самых больших проблем, приводящая к быстрому выходу из строя клапана. Особенно сильно эффект проявляется при использовании регуляторов давления пара после себя. Проверить возможность возникновения кавитации можно по формуле:

P₁ – давление на входе регулятора, бар;

∆P – перепад давления на клапане, бар.

Кавитация возникнет, если условие соблюдается.

Уровень шума

Регулирующий клапан будет шуметь и хлопать, если скорость среды, проходящей по трубопроводам будет выше рекомендуемой. Рассчитать фактическую скорость можно по формуле:

w – скорость потока среды, м/c;

Q – рабочий объемный расход среды м 3 /ч;

d – диаметр трубопровода, м.

Рекомендуемые скорости для всех типов сред приведены в таблице.

Снизить уровень шума можно, установив клапан в специальном исполнении или смонтировав виброкомпенсаторы на участках до и после регулятора.

Допустимый перепад давления на клапане

Для ряда регуляторов давления пара после себя ограничено отношение входного давления к выходному, так как при превышении перепада давления клапан не сможет закрыться. При выборе такого устройства можно не беспокоиться о кавитации — ограничение по этому параметру ее полностью исключает.

Соблюдение перечисленных рекомендаций поможет вам выбрать оптимальную модель регулирующего клапана, который будет не только эффективно, но и долго работать. Также вы можете обратиться за помощью к нашим специалистам — мы ответим на все ваши вопросы и поможем подобрать подходящий регулятор. Связаться с нами можно любым удобным способом.