Un sistema di riduzione e desurriscaldamento della pressione del vapore (PRDS) controlla due diverse proprietà del vapore: pressione e temperatura. La valvola di controllo di riduzione della pressione sul lato vapore stabilisce la pressione a valle, mentre un desurriscaldatore e una valvola di controllo dell'acqua nebulizzata riducono la temperatura del vapore iniettando ed evaporando l'acqua di raffreddamento. La selezione corretta richiede la pressione del vapore in ingresso e in uscita, la temperatura in ingresso e in uscita target, il flusso di vapore minimo/normale/massimo, la pressione e la temperatura dell'acqua nebulizzata, il turndown, i limiti di rumore, la geometria delle tubazioni, la distanza di miscelazione, la posizione del sensore, il funzionamento dell'attuatore e le condizioni di avvio o di basso carico.
Energia e vapore · Revisione del progetto della stazione di condizionamento del vapore
Selezione della valvola PRDS per vapore: guida al sistema di riduzione e desurriscaldamento della pressione
Un PRDS non è semplicemente un riduttore di pressione con attacco idrico. È una stazione coordinata di condizionamento a vapore. La riduzione della pressione modifica lo stato termodinamico del vapore, mentre il desurriscaldamento utilizza l'iniezione controllata di acqua per raggiungere la temperatura a valle richiesta. Il gruppo valvole, il desurriscaldatore, il sistema di nebulizzazione dell'acqua, le tubazioni e i circuiti di controllo devono quindi essere rivisti come un unico sistema operativo.
Architettura funzionale PRDS
La disposizione seguente è una mappa di progettazione funzionale, non un P&ID universale dell'impianto. L'effettivo ordine delle valvole, la filosofia di isolamento, i bypass, gli scarichi, i dispositivi di sicurezza e la strumentazione devono seguire il progetto approvato.
P1 · T1 · Flusso
Anello di pressione
Iniezione e miscelazione dell'acqua
Obiettivo P2 · T2
Vengono controllate due diverse variabili: pressione del vapore a valle e temperatura del vapore a valle. Questa distinzione dovrebbe rimanere chiara nel dimensionamento delle valvole, nella strumentazione e nella risoluzione dei problemi.
La riduzione della pressione e il desurriscaldamento sono compiti di controllo diversi
LATO VAPORE
Controllo di riduzione della pressione
La valvola di controllo del vapore regola il vapore ad alta pressione alla pressione a valle richiesta. La sua scelta dipende dalle dimensioni del flusso comprimibile, dal rapporto di pressione, dal flusso minimo-massimo, dal potenziale di flusso soffocato, dal rumore aerodinamico, dalla velocità di uscita, dal design del trim e dalla forza dell'attuatore.
Obiettivo di controllo: pressione a valle.
SERVIZIO LATO ACQUA
Desurriscaldamento/Controllo della temperatura
Il sistema di desurriscaldamento aggiunge acqua di raffreddamento controllata al vapore. La valvola di controllo dell'acqua nebulizzata dosa l'acqua; il desurriscaldatore o gli ugelli lo atomizzano e lo distribuiscono; la tubazione a valle fornisce l'evaporazione e la distanza di miscelazione.
Obiettivo di controllo: temperatura del vapore a valle.
Una valvola di riduzione della pressione non può garantire da sola la temperatura del vapore in uscita e una valvola per l'acqua nebulizzata non può stabilire la pressione del vapore a valle. Le prestazioni del PRDS dipendono da entrambi i loop e dal sistema di missaggio fisico.
Perché il vapore può rimanere surriscaldato dopo la riduzione della pressione
La regolazione modifica la pressione del vapore senza rimuovere direttamente energia sufficiente per forzare lo stato di uscita sulla linea di saturazione. A seconda dello stato di ingresso e della riduzione della pressione, il vapore in uscita dalla valvola di riduzione della pressione può rimanere surriscaldato. Il desurriscaldamento rimuove quindi ulteriore calore sensibile facendo evaporare l'acqua spruzzata controllata.
Prima del PRDS
Dopo lo strozzamento
Dopo il desurriscaldamento
Non specificare “vapore saturo” a caso. La condizione di uscita finale dovrebbe provenire dal progettista del processo. Un'iniezione eccessiva di acqua o una distanza di evaporazione insufficiente possono creare rischio di bagnatura o di vapore umido a valle.
STAZIONE DI PROGETTAZIONE A
Selezione della valvola di controllo per la riduzione della pressione
La valvola lato vapore è solitamente il componente di strozzamento a più alta energia in una stazione PRDS. La selezione dovrebbe iniziare con il flusso di vapore minimo, normale e massimo piuttosto che con la dimensione del tubo.
| Articolo da rivedere | Perché è importante |
|---|---|
| P1/P2 per ciascun caso | Determina il rapporto di pressione, la capacità e la gravità. |
| Temperatura del vapore/surriscaldamento | Influisce sulle proprietà termodinamiche, sui materiali e sul condizionamento a valle. |
| Flusso minimo/normale/massimo | Impedisce che una valvola funzioni solo in un punto operativo. |
| Viaggio previsto | Controlla la controllabilità del carico minimo e la posizione utile del carico normale. |
| Rumore/velocità di uscita | L'espansione del vapore ad alta energia può creare rumore aerodinamico e vibrazioni. |
| Forza dell'attuatore/azione di guasto | Deve corrispondere alle forze di pressione, al bilanciamento dell'assetto e alla filosofia di chiusura del progetto. |
Pagine dei prodotti correlati: Valvola di controllo del vapore e Valvola di controllo ad alta pressione. Per la metodologia di dimensionamento, vedere Come dimensionare una valvola di controllo.
STAZIONE DI PROGETTAZIONE B
Desurriscaldatore e controllo dell'acqua nebulizzata
La valvola di controllo lato acqua misura l'acqua di raffreddamento; non esegue l'atomizzazione da solo. L'atomizzazione e l'evaporazione dipendono dal design del desurriscaldatore/ugello, dal differenziale di pressione dell'acqua nebulizzata, dalla velocità del vapore, dalla dimensione delle gocce, dalla geometria del tubo a valle e dalla distanza di miscelazione.
Valvola dell'acqua
Controlla il flusso di massa dell'acqua e deve fornire una risposta stabile a basso flusso, Cv/Kv adeguati, resistenza alla cavitazione e arresto richiesto.
Ugello/Desurriscaldatore
Crea il modello di spruzzatura e la distribuzione delle gocce necessarie per l'evaporazione nel flusso di vapore.
Tubazioni a valle
Fornisce velocità, tempo di permanenza e distanza di miscelazione prima della misurazione della temperatura o di apparecchiature sensibili.
Per una selezione dettagliata della valvola dell'acqua, utilizzare l'esistente Valvola di controllo dell'acqua nebulizzata pagina anziché duplicare il contenuto del prodotto qui.
Pressione dell'acqua nebulizzata: utilizzare il requisito dell'ugello, non una regola universale
L'acqua nebulizzata deve raggiungere e passare attraverso il dispositivo di iniezione selezionato nelle peggiori condizioni operative. Il margine di pressione richiesto dipende dal tipo di desurriscaldatore, dal design dell'ugello, dalla pressione del vapore nel punto di iniezione, dalla perdita della tubazione, dalla caduta di pressione della valvola di controllo dell'acqua e dal metodo di atomizzazione.
Non pubblicare una regola fissa come “l’acqua nebulizzata deve essere sempre X bar superiore alla pressione del vapore”.
La pressione differenziale minima richiesta dovrebbe derivare dal design del desurriscaldatore/ugello selezionato e dal calcolo idraulico completo del lato acqua.
Due circuiti di controllo: un'uscita del vapore condizionato
| Ciclo | Variabile misurata | Elemento finale | Rischio principale |
|---|---|---|---|
| Pressione | Pressione del vapore a valle | Valvola di controllo del vapore | Cattivo controllo della pressione, pendolamenti, rumore o pressione di uscita errata. |
| Temperatura | Temperatura del vapore dopo adeguata miscelazione | Valvola di controllo dell'acqua nebulizzata | Oscillazioni, spruzzi eccessivi, acqua non evaporata o raffreddamento insufficiente. |
La posizione del sensore è importante. Un sensore di temperatura posizionato prima di un'evaporazione e miscelazione sufficienti può segnalare una condizione che non rappresenta lo stato finale del vapore.
PRDS diviso rispetto alla valvola di condizionamento del vapore combinata
ARCHITETTURA A
PRDS diviso
La valvola riduttrice di pressione e il desurriscaldatore sono dispositivi separati. Una valvola di controllo separata dell'acqua nebulizzata regola l'acqua di raffreddamento.
Recensione: spaziatura delle apparecchiature, tubo diritto, distanza di miscelazione, posizione del sensore, accesso per la manutenzione e coordinamento tra i fornitori.
ARCHITETTURA B
Valvola combinata per il condizionamento del vapore
La riduzione della pressione e l'iniezione dell'acqua sono integrate in un unico corpo valvola o in un gruppo strettamente integrato.
Recensione: design integrato trim/ugello, abbassamento, rumore, manutenzione, geometria di iniezione e tubazioni di uscita.
Nessuna delle due architetture è universalmente migliore. Il layout dell'impianto, il range operativo, le condizioni del vapore, la filosofia di manutenzione e la progettazione del fornitore determinano la configurazione appropriata.
Il funzionamento a basso carico può essere la condizione più difficile
A un flusso di vapore basso, il flusso di acqua nebulizzata richiesto può diventare molto ridotto e la velocità del vapore può essere meno favorevole per l'atomizzazione e l'evaporazione. Allo stesso tempo, una valvola riduttrice di pressione sovradimensionata può funzionare vicino al fondo della sua corsa utile.
Valvola del vapore
Valvola dell'acqua
Atomizzazione
A valle
Le richieste di offerta PRDS dovrebbero pertanto includere il flusso operativo minimo, non solo il flusso di vapore normale e massimo.
PRDS vs valvola di riduzione della pressione vs desurriscaldatore
| Attrezzatura | Funzione primaria | Non fornisce automaticamente |
|---|---|---|
| Valvola riduttrice di pressione del vapore | Controlla la pressione a valle. | Temperatura di uscita controllata. |
| Desurriscaldatore | Inietta/nebulizza acqua per il raffreddamento. | Controllo della pressione del vapore. |
| Valvola di controllo dell'acqua nebulizzata | Misura l'acqua di raffreddamento. | Atomizzazione o miscelazione completa da sola. |
| PRDS | Coordina la riduzione della pressione e della temperatura. | Sono ancora necessari tubazioni, rilevamento, messa in servizio e logica operativa corretti. |
Bypass della turbina: correlato, ma non la stessa specifica
I sistemi di bypass della turbina spesso richiedono una forte riduzione della pressione del vapore e un desurriscaldamento durante le condizioni di avvio, arresto, viaggio o gestione del carico. Tuttavia, il servizio di bypass della turbina può comportare requisiti dinamici molto più severi rispetto a un PRDS di processo generale.
- Flusso di massa del vapore ampio e in rapida evoluzione
- Rapporto di pressione molto elevato
- Requisiti rigorosi sugli orari di apertura o chiusura
- Elevato rischio di rumore aerodinamico e vibrazioni
- Coordinamento rapido tra sistemi a vapore e ad acqua nebulizzata
- Condizioni del sistema di vapore a valle o del condensatore specifiche del progetto
Non commercializzare automaticamente una valvola PRDS generica come valvola di bypass a turbina. Il funzionamento del bypass deve essere verificato rispetto ai transitori di progetto, alla dinamica dell'attuatore, al sistema a valle e alle specifiche OEM/EPC.
Scheda tecnica RFQ PRDS: input tecnici minimi
Vapore a monte
- Flusso di vapore minimo/normale/massimo
- P1 per ciascun caso
- T1 per ciascun caso
- Condizione di vapore/surriscaldamento
- Pressione e temperatura di progetto
Presa richiesta
- Obbligatorio P2
- Obiettivo T2
- Surriscaldamento residuo se specificato
- Deviazione pressione/temperatura consentita
- Dimensioni della linea a valle e limiti delle apparecchiature
Spruzzare acqua
- Pressione dell'acqua disponibile
- Temperatura dell'acqua
- Portata minima/massima disponibile
- Requisito di qualità dell'acqua
- Dimensioni della linea di galleggiamento
Controllo e tubazioni
- Preferenza PRDS divisa o combinata
- Lunghezza disponibile del tubo dritto
- Posizioni dei sensori di pressione/temperatura
- Attuatore, segnalazione e azione di guasto
- Rumore massimo se specificato
- Orario di apertura/chiusura obbligatorio
Verifica di fabbrica e di progetto
| Verifica | Stato | Scopo |
|---|---|---|
| Calcolo del dimensionamento della valvola | Obbligatorio | Verificare le valvole del vapore e dell'acqua rispetto ai casi indicati. |
| Dimensionamento/controllo corsa dell'attuatore | Obbligatorio | Confermare la forza, viaggiare e fallire l'azione. |
| Registrazioni delle prove sui materiali/pressione | Come specificato | Verificare l'ambito concordato di contenimento della pressione. |
| Previsione del rumore | Dipendente dal progetto | Rivedere l'espansione del vapore ad alta energia. |
| Revisione delle prestazioni del desurriscaldatore | Dipendente dal progetto | Confermare l'ugello, il ΔP dell'acqua, la distanza di miscelazione e il turndown. |
| Messa in servizio integrata | Ambito del sito/progetto | Confermare il controllo finale della pressione e della temperatura nel sistema installato. |
I test sulle valvole di fabbrica non dimostrano da soli la temperatura finale di uscita del PRDS, la qualità dell'atomizzazione o le prestazioni del circuito di controllo del sito. Questi dipendono anche dal desurriscaldatore installato, dalle tubazioni, dai sensori, dall'alimentazione idrica e dalla messa in servizio.
Risorse tecniche correlate
Riferimenti tecnici
Domande frequenti
Cos'è un PRDS a vapore?
Un PRDS a vapore è un sistema di riduzione e desurriscaldamento della pressione utilizzato per ridurre il vapore surriscaldato ad alta pressione a una pressione e temperatura controllate inferiori. Solitamente combina una valvola di controllo per la riduzione della pressione del vapore, un desurriscaldatore, una valvola di controllo dell'acqua nebulizzata e una strumentazione per il controllo della pressione/temperatura.
Il PRDS è uguale a un riduttore di pressione?
No. Una valvola riduttrice di pressione controlla la pressione del vapore. Un PRDS comprende anche la riduzione della temperatura, quindi richiede un sistema di desurriscaldamento, controllo dell'acqua di raffreddamento e feedback della temperatura.
Perché è necessario il desurriscaldamento dopo la riduzione della pressione?
Il vapore può rimanere surriscaldato dopo essere stato regolato a una pressione inferiore. Il desurriscaldamento rimuove ulteriore calore sensibile facendo evaporare l'acqua spruzzata controllata fino al raggiungimento della temperatura di uscita richiesta.
La valvola di controllo dell'acqua nebulizzata atomizza l'acqua?
Non da solo. La valvola misura il flusso d'acqua. L'atomizzazione viene eseguita dal desurriscaldatore o dalla disposizione degli ugelli e l'evaporazione finale dipende anche dalla velocità del vapore, dalla pressione di iniezione, dalla geometria delle tubazioni e dalla distanza di miscelazione.
Quanto dovrebbe essere superiore la pressione dell'acqua nebulizzata rispetto alla pressione del vapore?
Non esiste un margine di pressione universale. La pressione dell'acqua richiesta dipende dal design dell'ugello/desurriscaldatore, dalla pressione del vapore nel punto di iniezione, dalle perdite nella linea dell'acqua, dalla caduta di pressione della valvola di controllo e dal metodo di atomizzazione.
Qual è la differenza tra PRDS frazionato e combinato?
Un PRDS diviso utilizza una valvola di riduzione della pressione separata e un desurriscaldatore a valle. Una valvola combinata per il condizionamento del vapore integra più strettamente la riduzione della pressione e l'iniezione dell'acqua in un unico corpo valvola o gruppo compatto.
Perché il controllo PRDS può diventare instabile a un flusso di vapore basso?
A un flusso di vapore basso, la quantità di acqua nebulizzata richiesta può diventare molto piccola e la velocità del vapore può essere meno favorevole per l'atomizzazione e l'evaporazione. Ciò può mettere a dura prova la rangeability della valvola dell’acqua, le prestazioni degli ugelli e la stabilità della misurazione della temperatura.
Un PRDS generale è adatto per il servizio di bypass della turbina?
Non automaticamente. Il bypass della turbina può richiedere una riduzione della pressione molto elevata, transitori rapidi, un'elevata attenuazione del rumore, una risposta rapida dell'attuatore e un'iniezione di acqua nebulizzata strettamente coordinata. Deve essere confrontato con il servizio di bypass della turbina specifico del progetto.
Quali informazioni sono necessarie per un preventivo PRDS?
Fornire un flusso di vapore minimo, normale e massimo; pressione del vapore in ingresso e in uscita richiesta; temperatura di ingresso e di uscita target; pressione e temperatura di progetto; pressione, temperatura e flusso dell'acqua nebulizzata; dimensioni della linea; requisito di rumore; azione attuatore/guasto; e requisiti disponibili di tubazioni o bypass della turbina.
