La selezione della valvola dell'acqua di alimentazione della caldaia dovrebbe essere rivista come un sistema piuttosto che come una decisione relativa alla valvola di controllo. Un tipico treno di acqua di alimentazione può includere la protezione della pompa o il ricircolo del flusso minimo, una valvola di ritegno di scarico della pompa, valvole di isolamento, una valvola di controllo di avvio o un regolatore principale dell'acqua di alimentazione e funzioni di isolamento o di non ritorno lato caldaia/economizzatore. La disposizione esatta varia a seconda della pianta. L'avvio può creare condizioni di flusso basso e pressione differenziale elevata con grave rischio di cavitazione, mentre il carico normale può richiedere un flusso molto più elevato con una caduta di pressione della valvola inferiore. Le valvole di ritegno devono impedire danni al flusso inverso, le valvole di isolamento devono fornire una chiusura affidabile e le valvole di controllo devono essere dimensionate per l'intero campo operativo piuttosto che per le sole dimensioni del tubo.
Energia e vapore · Audit del sistema dell'acqua di alimentazione
Selezione della valvola dell'acqua di alimentazione della caldaia: valvole di controllo, isolamento e ritegno
L'acqua di alimentazione è un liquido caldo e pressurizzato che trasporta l'energia della pompa verso la caldaia. Le valvole di questo sistema svolgono diversi compiti: proteggono la pompa, arrestano il flusso inverso, isolano le apparecchiature e regolano il flusso dell'acqua della caldaia. Trattarli come intercambiabili crea problemi evitabili di cavitazione, colpi d'ariete, arresto e controllabilità.
Treno del sistema dell'acqua di alimentazione: funzioni della valvola in base alla posizione
L'esatta disposizione delle tubazioni dipende dal tipo di caldaia, dal design dell'impianto e dalla filosofia EPC. Il treno semplificato riportato di seguito è una mappa funzionale, non un P&ID universale.
Protezione contro il flusso inverso
Spegnimento/manutenzione
Avviamento/regolazione principale
Regola di sistema: utilizzare il P&ID del progetto approvato, i requisiti della pompa e il design della caldaia. Una diramazione di ricircolo, una posizione della valvola di ritegno o una disposizione di isolamento non dovrebbero mai essere copiati da uno schema generico senza conferma tecnica.
Perché l'acqua di alimentazione delle caldaie non è un servizio idrico ordinario
Energia della pompa elevata
Le pompe dell'acqua di alimentazione sollevano il liquido alla pressione necessaria per entrare nel sistema della caldaia, pertanto le posizioni selezionate delle valvole possono subire grandi cadute di pressione.
Liquido caldo pressurizzato
L'acqua di alimentazione rimane liquida sotto la pressione del sistema, ma la riduzione locale della pressione attraverso una valvola può comunque creare cavitazione o, in condizioni più severe, flashing.
Ampio raggio d'azione
L'avvio, il carico minimo e il carico normale dell'impianto possono imporre condizioni di portata e pressione differenziale molto diverse sulla valvola di regolazione.
POSTAZIONE DI SERVIZIO A
Valvola di flusso minimo/ricircolo della pompa dell'acqua di alimentazione
Le pompe centrifughe per l'acqua di alimentazione possono richiedere un flusso minimo per evitare un funzionamento instabile a basso flusso, un eccessivo riscaldamento interno e danni alla pompa. Laddove la domanda di processo scende al di sotto di tale limite, un ramo di ricircolo può riportare il flusso dallo scarico della pompa verso un punto a monte approvato.
| Funzione | Rischio principale | Dati di selezione |
|---|---|---|
| Mantenere il requisito di flusso minimo della pompa. | Elevato ΔP del liquido, cavitazione, erosione e vibrazioni. | Portata di ricircolo richiesta, P1, P2, temperatura, dimensioni della linea, requisiti di arresto e filosofia di funzionamento della pompa. |
Non calcolare il flusso di ricircolo richiesto da una percentuale generica a meno che tale valore non provenga dalla pompa o dal progetto del sistema approvato.
POSTAZIONE DI SERVIZIO B
Valvola di ritegno di scarico della pompa: protezione dal flusso inverso
La valvola di ritegno dell'acqua di alimentazione protegge la pompa e l'attrezzatura a monte quando la pressione a valle supera la pressione di scarico della pompa o quando una pompa scatta. Nel servizio ad alta pressione, la dinamica di chiusura è importante quanto la pressione statica nominale.
Funzione richiesta
- Prevenire un flusso inverso prolungato.
- Far passare il normale flusso dell'acqua di alimentazione con una perdita di pressione accettabile.
- Rimanere stabile attraverso l’intervallo previsto del flusso in avanti.
- Chiude con comportamento dinamico compatibile con il sistema di tubazioni.
Evita queste ipotesi
- "La chiusura più rapida è sempre la migliore."
- Ogni valvola di ritegno a battente, assiale o assistita si comporta allo stesso modo.
- La classe di pressione statica dimostra l'idoneità ai transitori.
- Per la scelta è sufficiente la sola dimensione nominale.
Le valvole di ritegno di alimentazione della caldaia a chiusura positiva esistono specificatamente per il servizio di acqua di alimentazione ad alta pressione, ma la risposta di chiusura richiesta dovrebbe corrispondere al transitorio effettivo della pompa e delle tubazioni piuttosto che a una regola generica.
POSTAZIONE DI SERVIZIO C
Valvole di isolamento: intercettazione separata dalla regolazione
Le valvole di isolamento consentono di rimuovere dal servizio le pompe dell'acqua di alimentazione, le valvole di controllo o le apparecchiature lato caldaia quando la procedura operativa approvata lo consente. Il loro compito è l'arresto, non la regolamentazione continua del processo.
| È importante una bassa resistenza in posizione aperta? | Una valvola a saracinesca può essere presa in considerazione laddove l'isolamento a passaggio totale si adatta allo standard del progetto. |
| È necessaria la limitazione manuale? | Una valvola a globo può gestire la strozzatura manuale selezionata meglio di una valvola a saracinesca, ma non sostituisce una valvola di controllo automatico adeguatamente dimensionata. |
| Isolamento ad alta pressione/alta temperatura? | Esaminare la valutazione della pressione-temperatura, la costruzione del coperchio, il materiale del corpo, il rivestimento, la guarnizione e la connessione finale. |
| Valvola di blocco azionata? | Dimensionare la coppia o la spinta per la pressione differenziale e la funzione operativa specificate, non solo per le dimensioni del tubo. |
Ove applicabile, rivedere il Valvola a saracinesca con tenuta a pressione come una possibile soluzione di isolamento ad alta pressione.
POSTAZIONE DI SERVIZIO D
Valvola di controllo dell'acqua di alimentazione: l'avvio e il carico normale sono problemi diversi
L'avvio può combinare un flusso basso dell'acqua di alimentazione con una pressione differenziale molto elevata attraverso la valvola di regolazione, mentre il carico normale può richiedere un flusso molto più elevato con una caduta di pressione della valvola inferiore. Questa differenza può determinare se una valvola è sufficiente o se sono giustificate valvole di avvio e di regolazione principali separate.
AVVIO
Portata bassa · ΔP alto
- Controllo preciso del flusso
- Maggiore gravità della cavitazione
- Piccolo Cv/Kv richiesto
- Potenziale problema di corsa ridotta se la valvola è sovradimensionata
- Il trim deve tollerare la caduta di pressione all'avvio
CARICO NORMALE/ALTO
Flusso maggiore · ΔP della valvola inferiore
- Maggiore capacità richiesta
- Controllo stabile del livello o del flusso
- Corsa utile di normale funzionamento
- Perdita di pressione accettabile
- Transizione graduale dall'avvio in cui vengono utilizzate due valvole
Alcuni sistemi utilizzano una valvola per l'intero intervallo operativo; altri utilizzano una valvola di avvio e un regolatore principale separati. La decisione dovrebbe derivare dal dimensionamento, dalla corsa prevista, dalla gravità della cavitazione, dalla strategia di controllo e dalla progettazione approvata dell'impianto.
Vedi il Valvola di controllo dell'acqua di alimentazione della caldaia e Come dimensionare una valvola di controllo.
Revisione della cavitazione: gestire la caduta di pressione
La cavitazione dell'acqua di alimentazione inizia quando la pressione statica locale all'interno della valvola scende al di sotto della pressione del vapore del liquido e si formano cavità di vapore. Se la pressione successivamente torna al di sopra della pressione del vapore, le cavità collassano e possono produrre vibrazioni, rumore e danni al rivestimento.
La regolazione anti-cavitazione o a fasi dovrebbe essere selezionata in base ai casi di flusso, alle pressioni, alla temperatura e alla geometria della valvola effettivi piuttosto che dalle sole parole “acqua di alimentazione della caldaia”. Per una tecnologia di assetto più ampia, vedere Opzioni di trim della valvola di controllo per cavitazione e riduzione del rumore.
Matrice della funzione della valvola
| Posizione | Funzione primaria | Rischio principale | Dati di selezione chiave |
|---|---|---|---|
| Ricircolo della pompa | Proteggi la pompa a bassa domanda | Alto ΔP/cavitazione | Portata minima, P1/P2, T |
| Valvola di ritegno | Prevenire il flusso inverso | Sbattimento/transitorio | Campo di portata, orientamento, dati transitori |
| Valvola di isolamento | Spegnimento dell'attrezzatura | Perdite/carico dell'operatore | P/T, ΔP, perdite, operatore |
| Regolatore di avvio | Controllo di avvio a basso flusso | Alto ΔP/cavitazione | Flusso minimo/avvio, P1/P2, T |
| Regolatore principale | Regolazione a carico normale | Rangeability/erosione | Casi min/normali/max, Cv/Kv, corsa |
Dati sulla richiesta di offerta della valvola dell'acqua di alimentazione
Dati comuni
- Condizioni medie/acqua di alimentazione
- Pressioni di esercizio e di progetto
- Temperatura operativa e di progetto
- Dimensioni della linea e connessione finale
- Requisiti materiali
- Norma applicabile
Valvola di controllo/ricircolo
- Flusso minimo/normale/massimo
- P1/P2 per ciascun caso
- Temperatura per ciascun caso
- Requisito di perdita
- Attuatore, segnalazione e azione di guasto
Valvola di ritegno
- Flusso diretto normale e minimo
- Orientamento
- Perdita di pressione ammissibile
- Dati transitori/di intervento della pompa, se richiesti
- Tipo preferito se specificato dal progetto
Valvola di isolamento
- Pressione differenziale massima di esercizio
- Criterio di chiusura
- Funzionamento manuale/ingranaggio/attuatore
- Obbligo di apertura/chiusura
- Requisito di bypass o equalizzazione se specificato
Non inviare una scheda tecnica generica per ogni posizione della valvola dell'acqua di alimentazione. Le informazioni richieste sono diverse per le valvole di ritegno, isolamento, ricircolo e controllo.
Ispezione e documentazione
Il piano di ispezione deve seguire lo standard della valvola selezionato, l'ordine di acquisto e le specifiche del progetto. I controlli tipici possono includere registrazioni dei materiali, ispezioni dimensionali, prove di pressione, prove di tenuta della sede, controlli di corsa/guasto dell'attuatore, ispezione interna della valvola di ritegno ove specificato e protezione finale della spedizione.
Risorse tecniche correlate
- Soluzioni per valvole per alimentazione e vapore
- Valvola di controllo dell'acqua di alimentazione della caldaia
- Valvole di ritegno industriali
- Valvole a saracinesca industriali
- Come dimensionare una valvola di controllo
- Opzioni di trim della valvola di controllo per cavitazione e riduzione del rumore
- Guida alle valvole ad alta pressione per alte temperature
Riferimenti tecnici
Domande frequenti
Quali valvole vengono utilizzate in un sistema di acqua di alimentazione della caldaia?
Un sistema di acqua di alimentazione può includere valvole di controllo del ricircolo della pompa, valvole di ritegno, valvole di isolamento, valvole di controllo di avvio e regolatori principali dell'acqua di alimentazione. La disposizione esatta dipende dal P&ID dell'impianto, dai requisiti della pompa, dal design della caldaia e dalla filosofia operativa.
Perché è installata una valvola di ritegno sulle linee dell'acqua di alimentazione della caldaia?
Una valvola di ritegno impedisce il flusso inverso verso la pompa dell'acqua di alimentazione o il sistema a monte quando la pressione a valle supera la pressione di scarico della pompa. Andrebbe rivista anche la sua dinamica di chiusura per l'effettivo transitorio di sistema.
Perché le valvole di controllo dell'acqua di alimentazione della caldaia possono cavitare durante l'avvio?
L'avvio può combinare un basso flusso di acqua di alimentazione con una caduta di pressione molto elevata attraverso la valvola. La pressione locale all'interno del rivestimento può scendere al di sotto della pressione del vapore acqueo, creando cavità di vapore che collassano se la pressione viene ripristinata a valle.
Tutti i sistemi di acqua di alimentazione delle caldaie necessitano di valvole di avvio e di controllo principali separate?
No. Alcuni sistemi utilizzano una valvola per l'intero intervallo operativo, mentre altri utilizzano una valvola di avvio più piccola e un regolatore principale più grande. La scelta dovrebbe seguire il dimensionamento, la corsa prevista, la gravità della cavitazione e la filosofia di controllo dell'impianto.
È possibile utilizzare una valvola a saracinesca come valvola di controllo dell'acqua di alimentazione della caldaia?
Le valvole a saracinesca sono destinate principalmente all'isolamento completamente aperto/completamente chiuso e generalmente non sono adatte alla regolazione di precisione continua. Per modulare il controllo dell'acqua di alimentazione deve essere utilizzata una valvola di controllo appositamente selezionata.
Quali informazioni sono necessarie per richiedere un preventivo per una valvola di controllo dell'acqua di alimentazione della caldaia?
Fornire flusso minimo, normale e massimo, pressione di ingresso e di uscita per ciascun caso, temperatura dell'acqua, dimensione della linea, pressione e temperatura di progetto, requisiti di materiale, requisiti di perdite, attuatore, segnale e azione di guasto.
Quali informazioni sono necessarie per selezionare una valvola di ritegno per l'acqua di alimentazione?
Fornire le dimensioni della linea, la pressione e la temperatura di progetto, il flusso diretto normale e minimo, l'orientamento dell'installazione, la perdita di pressione consentita ed eventuali dati transitori o di intervento della pompa richiesti dal progetto.
