Le valvole di controllo del vapore ad alta pressione e ad alta temperatura dovrebbero essere selezionate in base alle effettive condizioni del vapore e ai casi operativi, non solo alle dimensioni del tubo. La revisione tecnica dovrebbe includere le condizioni del vapore saturo o surriscaldato, il flusso di massa minimo/normale/massimo, la pressione di ingresso e di uscita, la temperatura operativa e di progettazione, il Cv o Kv richiesto, la corsa prevista, il rapporto di pressione, il rischio di flusso intasato, il rumore aerodinamico, la velocità di uscita, i materiali del corpo e del rivestimento, la configurazione di baderna e coperchio, forza dell'attuatore, azione di guasto, requisiti di perdita e ambito di ispezione. Un forte abbassamento della pressione può richiedere un assetto graduale o a basso rumore, ma l'assetto finale deve essere confermato dal dimensionamento e dai dati di progetto piuttosto che da regole generiche relative alla classe di pressione.
Rapporto sull'ingegneria dell'energia e del vapore
Selezione della valvola di controllo del vapore per servizi ad alta pressione e alta temperatura
Una valvola del vapore può essere dimensionata correttamente per il flusso massimo ed essere comunque una valvola di controllo inadeguata. Il compito dell'ingegneria è dimostrare che un unico pacchetto di valvole è in grado di gestire l'avvio, il carico normale, i picchi di domanda, la riduzione della pressione, l'esposizione termica e prestazioni acustiche accettabili nell'ambito dell'effettivo campo operativo.
Base di progettazione del servizio Steam
Iniziare con il carico di vapore, non con la dimensione della valvola. La valvola deve essere selezionata in base all'involucro del processo effettivo e ai requisiti di controllo, materiale e ispezione del progetto.
| Condizione di vapore | Vapore saturo o surriscaldato, temperatura di ingresso, qualità del vapore se rilevante, condizioni previste a valle |
| Casi operativi | Flusso di massa minimo, normale e massimo con P1 e P2 per ciascun caso |
| Obiettivo di controllo | Riduzione della pressione, controllo del flusso di vapore, distribuzione del vapore di processo, servizio ausiliario della turbina o controllo coordinato della temperatura |
| Vincoli del progetto | Classe di pressione, connessione finale, materiali, requisiti di perdita, azione in caso di guasto, utilità dell'attuatore, criterio di rumorosità, ispezione e documentazione |
Regola di selezione: non approvare una valvola di controllo del vapore in base alla dimensione nominale della linea, alla classe di pressione o ad un solo punto di progettazione.
Condizioni operative e stato del vapore
Vapore saturo
Il vapore saturo è alla condizione di saturazione per la pressione indicata. Il progetto dovrebbe confermare l'effettiva condizione a monte e se la condensa può entrare nella stazione di controllo durante l'avvio, carico basso o drenaggio inadeguato.
Quando il vapore saturo secco viene ridotto a una pressione inferiore, lo stato a valle non rimane necessariamente saturo. La riduzione della pressione può lasciare il vapore surriscaldato, quindi la densità a valle, il volume specifico e la velocità dovrebbero essere basati sulla condizione a valle calcolata piuttosto che sul presupposto che l'uscita sia ancora vapore saturo secco.
Vapore surriscaldato
Il vapore surriscaldato funziona al di sopra della temperatura di saturazione corrispondente alla sua pressione. Oltre alla capacità di flusso, la temperatura elevata influisce sul materiale del corpo, sul materiale del rivestimento, sulla configurazione della guarnizione o del coperchio, sull'esposizione dell'attuatore e sulla progettazione delle tubazioni circostanti.
Ingressi della scheda tecnica
- Tipo e condizione del vapore
- Flusso di massa minimo, normale e massimo
- Pressione di ingresso per ciascun caso
- Pressione di uscita per ciascun caso
- Temperatura operativa e di progetto
- Criterio acustico specificato, se presente
- Dimensioni e configurazione del tubo a valle
Revisione del carico minimo, normale e massimo
CARICO MINIMO
La valvola può controllare piccole variazioni di flusso?
Controllare il Cv/Kv richiesto, la corsa prevista, l'influenza della sede, l'effetto di perdita, la risoluzione del posizionatore, l'attrito, la banda morta e la richiesta minima di processo stabile.
CARICO NORMALE
La valvola trascorrerà la maggior parte della sua vita in una regione utile per i viaggi?
Esaminare la normale corsa prevista, le caratteristiche del flusso installato, la caduta di pressione disponibile, il rumore aerodinamico, la velocità di uscita e la durata di funzionamento continuo prevista.
CARICO MASSIMO
La valvola può superare la domanda di picco senza entrare in una condizione inaccettabile?
Esaminare il Cv/Kv massimo richiesto, la corsa massima prevista, il rapporto di pressione, la condizione di flusso strozzato, la forza dell'attuatore, il rumore e l'impatto delle tubazioni a valle.
Per il flusso di lavoro di dimensionamento dettagliato, utilizzare Come dimensionare una valvola di controllo. Il servizio a vapore dovrebbe utilizzare un metodo di dimensionamento del fluido comprimibile applicabile piuttosto che un'approssimazione del servizio a liquido.
Revisione della riduzione della pressione
Flusso soffocato
Il dimensionamento della valvola di controllo del vapore non deve essere ridotto a un rapporto di pressione critico universale. L'esatta condizione di flusso strozzato dipende dalla geometria della valvola e dal metodo di dimensionamento del fluido comprimibile applicabile.
Rumore aerodinamico
L’espansione e la turbolenza del vapore ad alta energia possono generare un rumore significativo. Il progetto dovrebbe definire il metodo di previsione richiesto e il criterio di accettazione.
Velocità di uscita
L'uscita della valvola e la linea a valle devono essere controllate utilizzando la condizione calcolata del vapore a valle. Non applicare la raccomandazione sulla velocità di un produttore come limite universale.
Erosione e vibrazioni
Vapore umido, residui di condensa, velocità locale elevata, getti instabili o trim inadeguati possono accelerare l'usura e le vibrazioni.
La norma IEC 60534-2-1 fornisce equazioni per prevedere il flusso attraverso le valvole di controllo in condizioni di installazione. Laddove le prestazioni acustiche fanno parte delle specifiche, la norma IEC 60534-8-3 fornisce un metodo per prevedere il rumore aerodinamico derivante dal flusso di fluido comprimibile.
Percorso di selezione del taglio
Non selezionare il trim per servizi gravosi solo dalla classe di pressione. Una valvola di Classe 900, 1500 o 2500 non richiede automaticamente un trim multistadio o a bassa rumorosità. La decisione viene presa in base ai casi di flusso effettivi, al rapporto di pressione, alla previsione del rumore, alla velocità, alla corsa richiesta e alla geometria della valvola.
Per la discussione più ampia sull'assetto per servizi gravosi, utilizzare Opzioni di trim della valvola di controllo per cavitazione e riduzione del rumore.
Revisione della costruzione ad alta temperatura
Carrozzeria e cofano
Il materiale e il design selezionati devono soddisfare i valori di pressione-temperatura applicabili e le specifiche di progetto. Il vapore a temperatura elevata può richiedere acciaio legato o un altro materiale specificato dal progetto, ma nessun materiale del corpo singolo è corretto per ogni applicazione di vapore.
Assetto e sedile
I materiali dell'otturatore, della gabbia, della sede e dello stelo devono essere esaminati in termini di resistenza, erosione, grippaggio, dilatazione termica, requisiti di perdite e durata di esercizio richiesta.
Imballaggio e guarnizione
I materiali delle guarnizioni e delle guarnizioni devono corrispondere alle condizioni di progettazione effettive e alla costruzione della valvola.
Disposizione del cofano e accessori
Un coperchio esteso può essere utilizzato su progetti selezionati per aumentare la distanza termica tra il corpo caldo e i componenti dell'imballaggio o dell'attuatore, ma non è obbligatorio per ogni valvola di controllo del vapore. Posizionatori, solenoidi, set d'aria e accessori elettrici devono essere selezionati per l'effettiva esposizione al calore ambientale e radiante.
Per una selezione più ampia di materiali e pressione-temperatura, rivedere Guida alle valvole ad alta pressione per alte temperature.
Attuatore e risposta al guasto
| Modulazione normale | L'attuatore deve posizionare la valvola in modo uniforme lungo la corsa operativa richiesta. |
| Pressione differenziale di intercettazione | La spinta o la coppia disponibile devono essere controllate rispetto alla condizione di arresto specificata e al design del trim selezionato. |
| Azione fallita | Fail-open, fail-close, fail-in-place o altre risposte dovrebbero derivare dalla filosofia di sicurezza e controllo del processo. Il solo servizio Steam non determina la posizione di guasto. |
| Esposizione termica | Le guarnizioni, i posizionatori e gli accessori degli attuatori devono rimanere entro i limiti ambientali approvati durante l'installazione finale. |
Usa il Guida alla selezione dell'attuatore della valvola per la revisione più ampia del pacchetto attuatori.
Casi di applicazione
CASO A
Riduzione della pressione della testata del vapore
Esaminare l'intervallo completo della pressione in ingresso, la pressione a valle richiesta, la richiesta minima e massima di vapore, le condizioni di flusso intasato, il rumore, la velocità di uscita e le tubazioni a valle. Per una semplice riduzione della pressione locale, potrebbe essere necessario valutare anche un regolatore di pressione; una valvola di controllo attuata è appropriata laddove il processo richiede una logica di controllo esterna o l'automazione dell'impianto.
CASO B
Turbina Ausiliaria o Bypass Vapore
Grandi variazioni di carico, forti riduzioni di pressione, risposta rapida o transitori termici possono rendere questo servizio altamente specifico per l'applicazione. Il progetto dovrebbe fornire requisiti transitori e di controllo oltre alle condizioni di stato stazionario.
CASO C
Processo di distribuzione di Steam
Verificare il flusso minimo controllabile, la corsa normale, il rapporto di pressione e se una valvola può coprire l'avvio e la produzione di picco senza un guadagno eccessivo o un funzionamento grave a corsa bassa.
CASO D
Controllo della pressione del vapore con desurriscaldamento o acqua nebulizzata
Laddove il controllo della pressione del vapore è coordinato con l'acqua nebulizzata o un'apparecchiatura di desurriscaldamento, la valvola del vapore deve essere rivista come un elemento del sistema completo. Il solo dimensionamento della valvola del vapore non è in grado di stabilire le prestazioni della temperatura di uscita finale o il comportamento completo del PRDS.
Rischio di avvio e condensato
Una stazione di controllo che normalmente gestisce vapore secco può comunque presentare condensa durante l'avvio, l'arresto, il riscaldamento, il funzionamento a basso carico o un drenaggio inadeguato. Il trascinamento di liquidi può aumentare il rischio di erosione, vibrazione e colpo d'ariete e può danneggiare il rivestimento o le tubazioni a valle.
Confine del sistema: la scelta della valvola non sostituisce il corretto drenaggio della linea del vapore, la procedura di riscaldamento, la progettazione del gocciolatoio, l'intrappolamento del vapore, la pendenza delle tubazioni, la progettazione del supporto o la pratica operativa dell'impianto.
Per un contesto di sistema più ampio, vedere Soluzioni per valvole per alimentazione e vapore.
Scheda tecnica RFQ della valvola di controllo del vapore
| Servizio/etichetta | ____________________________ |
| Condizione di vapore | Saturato / Surriscaldato / Altro: ____________ |
| Caso minimo | Portata ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Caso normale | Portata ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Caso massimo | Portata ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Pressione/temperatura di progetto | ____________________________ |
| Dimensioni/connessione della linea | ____________________________ |
| Requisito di perdita | ____________________________ |
| Attuatore/segnale/azione di guasto | ____________________________ |
| Rumore/ispezione/documentazione | ____________________________ |
Se i dati di processo sono completi, richiedere al fornitore di restituire il Cv/Kv calcolato, la corsa prevista per il flusso minimo/normale/massimo, la base del trim selezionata, la base del dimensionamento dell'attuatore, la revisione del rumore ove richiesto e qualsiasi limitazione operativa dichiarata prima dell'approvazione finale.
Verifica di fabbrica
| Articolo | Stato tipico | Scopo |
|---|---|---|
| Registri materiali | Se specificato | Confermare i materiali specificati contenenti pressione, finiture o bulloni |
| Controllo dimensionale | Obbligatorio per il pacchetto approvato | Controllare il collegamento, lo faccia a faccia e la disposizione dell'attuatore |
| Prova di pressione | Secondo lo standard applicabile/PO | Verificare l'integrità del contenitore della pressione |
| Prova di tenuta della sede | Se si applica il requisito delle perdite | Verificare le prestazioni di perdita della sede specificate |
| Test di corsa/fail-action | Per pacchetto attuato | Controllare la corsa, il funzionamento dell'attuatore e la risposta al guasto specificata |
| Ispezione finale dell'imballaggio | Prima della spedizione | Proteggere valvola, estremità, attuatore, posizionatore e tubi |
Per un'opzione di modulazione ad alta pressione a livello di prodotto, consultare il Valvola di controllo ad alta pressione. Per la famiglia completa di prodotti, visitare il Categoria Valvola di controllo.
Risorse tecniche correlate
- Soluzioni per valvole per alimentazione e vapore
- Guida alle valvole ad alta pressione per alte temperature
- Come dimensionare una valvola di controllo
- Guida alla scelta della valvola di controllo
- Opzioni di trim della valvola di controllo per cavitazione e riduzione del rumore
- Guida alla selezione dell'attuatore della valvola
- Valvola di controllo ad alta pressione
Riferimenti tecnici
- IEC 60534-2-1 — Capacità di flusso: equazioni di dimensionamento per il flusso del fluido in condizioni di installazione
- IEC 60534-8-3 — Metodo di previsione del rumore aerodinamico della valvola di controllo
- Manuale della valvola di controllo Emerson
- Spirax Sarco — Dimensionamento delle valvole di controllo per sistemi a vapore
Domande frequenti
Quali dati sono necessari per dimensionare una valvola di controllo del vapore?
Fornire il flusso di vapore minimo, normale e massimo, la pressione di ingresso e di uscita per ciascun caso, le condizioni del vapore, la temperatura operativa e di progetto, le dimensioni della linea, la funzione di controllo richiesta e i vincoli di progetto. Il fornitore deve calcolare Cv o Kv e la corsa prevista utilizzando un metodo di dimensionamento del fluido comprimibile applicabile.
È possibile selezionare una valvola di controllo del vapore in base alla dimensione del tubo?
No. La dimensione del tubo è solo uno degli input del progetto. Le dimensioni finali e il trim della valvola dipendono dal flusso di vapore, dal rapporto di pressione, dalla temperatura, dal Cv o Kv richiesto, dalla corsa prevista, dal rumore, dalla velocità, dalla forza dell'attuatore e dall'intero inviluppo operativo.
Quando è necessaria una regolazione silenziosa per il vapore?
Si dovrebbe prendere in considerazione un assetto a basso rumore o graduale quando il rumore aerodinamico previsto o la gravità della riduzione della pressione supera i criteri di accettazione del progetto. La scelta dovrebbe basarsi sul dimensionamento effettivo e sulla valutazione del rumore piuttosto che sulla sola classe di pressione.
Cos'è il flusso strozzato in una valvola di controllo del vapore?
Il flusso intasato è una condizione di flusso comprimibile in cui la capacità del flusso di massa della valvola viene limitata dal rapporto di pressione e dalle caratteristiche della valvola. La condizione esatta deve essere determinata utilizzando il metodo di dimensionamento della valvola di controllo applicabile.
Il vapore saturo secco rimane saturo dopo la riduzione della pressione?
Non necessariamente. La limitazione del vapore saturo secco a una pressione inferiore può produrre uno stato a valle surriscaldato. La condizione a valle deve essere calcolata in modo che il volume specifico, la velocità e i relativi controlli di dimensionamento utilizzino le proprietà corrette del vapore.
È sempre necessaria la chiusura di sicurezza per una valvola di controllo del vapore?
No. Fail-open, fail-close, fail-in-place o un'altra risposta al guasto definita dipende dalla filosofia di sicurezza e controllo del processo.
