As válvulas de controle de vapor de alta pressão e alta temperatura devem ser selecionadas a partir da condição real do vapor e dos casos operacionais, e não apenas do tamanho do tubo. A revisão de engenharia deve incluir condição de vapor saturado ou superaquecido, fluxo de massa mínimo/normal/máximo, pressão de entrada e saída, temperatura operacional e de projeto, Cv ou Kv necessário, deslocamento previsto, taxa de pressão, risco de fluxo obstruído, ruído aerodinâmico, velocidade de saída, materiais do corpo e dos acabamentos, configuração da gaxeta e do castelo, força do atuador, ação de falha, requisitos de vazamento e escopo da inspeção. A redução severa da pressão pode exigir um ajuste escalonado ou de baixo ruído, mas o ajuste final deve ser confirmado pelo dimensionamento e pelos dados do projeto, e não por regras genéricas de classe de pressão.
Relatório de engenharia de energia e vapor
Seleção de válvula de controle de vapor para serviços de alta pressão e alta temperatura
Uma válvula de vapor pode ser dimensionada corretamente para fluxo máximo e ainda assim ser uma válvula de controle deficiente. A tarefa de engenharia é provar que um conjunto de válvulas pode lidar com partida, carga normal, pico de demanda, redução de pressão, exposição térmica e desempenho acústico aceitável em todo o envelope operacional real.
Base de design de serviço Steam
Comece com o serviço de vapor, não com o tamanho da válvula. A válvula deve ser selecionada a partir do envelope real do processo e dos requisitos de controle, material e inspeção do projeto.
| Condição de vapor | Vapor saturado ou superaquecido, temperatura de entrada, qualidade do vapor, se relevante, condição esperada a jusante |
| Casos operacionais | Vazão mássica mínima, normal e máxima com P1 e P2 para cada caso |
| Objetivo de controle | Redução de pressão, controle de fluxo de vapor, distribuição de vapor de processo, serviço auxiliar de turbina ou controle coordenado de temperatura |
| Restrições do projeto | Classe de pressão, conexão final, materiais, requisitos de vazamento, ação de falha, utilidade do atuador, critério de ruído, inspeção e documentação |
Regra de seleção: não aprove uma válvula de controle de vapor com base no tamanho nominal da linha, classe de pressão ou apenas um ponto de projeto.
Condições operacionais e estado do vapor
Vapor Saturado
O vapor saturado está em sua condição de saturação para a pressão indicada. O projeto deve confirmar a condição real a montante e se o condensado pode entrar na estação de controle durante a partida, carga baixa ou drenagem inadequada.
Quando o vapor saturado seco é estrangulado para uma pressão mais baixa, o estado a jusante não permanece necessariamente saturado. A redução de pressão pode deixar o vapor superaquecido, portanto a densidade a jusante, o volume específico e a velocidade devem ser baseados na condição calculada a jusante, e não na suposição de que a saída ainda é vapor saturado seco.
Vapor Superaquecido
O vapor superaquecido opera acima da temperatura de saturação correspondente à sua pressão. Além da capacidade de vazão, a temperatura elevada afeta o material do corpo, o material do acabamento, a configuração da gaxeta ou do castelo, a exposição do atuador e o projeto da tubulação ao redor.
Entradas da folha de dados
- Tipo e condição do vapor
- Fluxo de massa mínimo, normal e máximo
- Pressão de entrada para cada caso
- Pressão de saída para cada caso
- Temperatura operacional e de projeto
- Critério de ruído especificado, se houver
- Tamanho e configuração do tubo a jusante
Revisão de carga mínima, normal e máxima
CARGA MÍNIMA
A válvula pode controlar pequenas mudanças de fluxo?
Verifique o Cv/Kv necessário, o deslocamento previsto, a influência do assento, o efeito de vazamento, a resolução do posicionador, a aderência, a zona morta e a demanda mínima de processo estável.
CARGA NORMAL
A válvula passará a maior parte de sua vida em uma região útil para viagens?
Revise o deslocamento normal previsto, a característica do fluxo instalado, a queda de pressão disponível, o ruído aerodinâmico, a velocidade de saída e a duração operacional contínua esperada.
CARGA MÁXIMA
A válvula pode passar pela demanda de pico sem entrar em uma condição inaceitável?
Revise o Cv/Kv máximo necessário, o deslocamento máximo previsto, a relação de pressão, a condição de fluxo obstruído, a força do atuador, o ruído e o impacto da tubulação a jusante.
Para o fluxo de trabalho de dimensionamento detalhado, use Como dimensionar uma válvula de controle. O serviço a vapor deve usar um método de dimensionamento de fluido compressível aplicável, em vez de uma aproximação para serviço com líquido.
Revisão de redução de pressão
Fluxo sufocado
O dimensionamento da válvula de controle de vapor não deve ser reduzido a uma taxa de pressão crítica universal. A condição exata do fluxo bloqueado depende da geometria da válvula e do método de dimensionamento do fluido compressível aplicável.
Ruído Aerodinâmico
A expansão e a turbulência do vapor de alta energia podem gerar ruído significativo. O projeto deve definir o método de previsão e o critério de aceitação necessários.
Velocidade de saída
A saída da válvula e a linha a jusante devem ser verificadas usando a condição de vapor a jusante calculada. Não aplique a recomendação de velocidade de um fabricante como limite universal.
Erosão e Vibração
Vapor úmido, transporte de condensado, alta velocidade local, jatos instáveis ou internos inadequados podem acelerar o desgaste e a vibração.
A IEC 60534-2-1 fornece equações para prever o fluxo através de válvulas de controle sob condições instaladas. Onde o desempenho acústico faz parte da especificação, a IEC 60534-8-3 fornece um método para prever o ruído aerodinâmico do fluxo de fluido compressível.
Trim caminho de seleção
Não selecione internos para serviços severos apenas com base na classe de pressão. Uma válvula Classe 900, 1500 ou 2500 não requer automaticamente trim multiestágio ou de baixo ruído. A decisão vem de casos reais de vazão, taxa de pressão, previsão de ruído, velocidade, deslocamento necessário e geometria da válvula.
Para uma discussão mais ampla sobre trim para serviços severos, use Opções de trim da válvula de controle para cavitação e redução de ruído.
Revisão de construção em alta temperatura
Corpo e capô
O material e o design selecionados devem atender à classificação de pressão-temperatura aplicável e às especificações do projeto. O vapor em temperaturas elevadas pode exigir liga de aço ou outro material especificado pelo projeto, mas nenhum material de corpo único é correto para todas as aplicações de vapor.
Acabamento e assento
Os materiais do obturador, gaiola, sede e haste devem ser revisados quanto à resistência, erosão, escoriações, expansão térmica, requisitos de vazamento e vida útil exigida.
Embalagem e Junta
Os materiais da gaxeta e da gaxeta devem corresponder às condições reais do projeto e à construção da válvula.
Arranjo e acessórios do capô
Um castelo estendido pode ser usado em projetos selecionados para aumentar a distância térmica entre o corpo quente e os componentes da gaxeta ou do atuador, mas não é obrigatório para todas as válvulas de controle de vapor. Posicionadores, solenóides, conjuntos de ar e acessórios elétricos devem ser selecionados para exposição real ao calor ambiente e radiante.
Para uma seleção mais ampla de material e pressão-temperatura, revise Guia de válvulas de alta pressão e alta temperatura.
Atuador e resposta a falhas
| Modulação normal | O atuador deve posicionar a válvula suavemente ao longo do curso operacional necessário. |
| Pressão diferencial de desligamento | O empuxo ou torque disponível deve ser verificado em relação à condição de fechamento especificada e ao projeto de interno selecionado. |
| Ação de falha | Fail-open, fail-close, fail-in-place ou outra resposta deve vir da filosofia de segurança e controle do processo. O serviço Steam por si só não determina a posição de falha. |
| Exposição térmica | As vedações do atuador, posicionadores e acessórios devem permanecer dentro dos limites ambientais aprovados na instalação final. |
Use o Guia de seleção de atuador de válvula para uma revisão mais ampla do pacote de atuadores.
Casos de aplicação
CASO A
Redução da pressão do coletor de vapor
Revise toda a faixa de pressão de entrada, pressão necessária a jusante, demanda mínima e máxima de vapor, condição de fluxo obstruído, ruído, velocidade de saída e tubulação a jusante. Para uma simples redução da pressão local, também pode ser necessário avaliar um regulador de pressão; uma válvula de controle acionada é apropriada quando o processo requer lógica de controle externo ou automação da planta.
CASO B
Turbina Auxiliar ou Bypass Steam
Grandes mudanças de carga, redução severa de pressão, resposta rápida ou transientes térmicos podem tornar esta tarefa altamente específica para cada aplicação. O projeto deve fornecer requisitos transitórios e de controle, além de condições de estado estacionário.
CASO C
Processar distribuição de vapor
Verifique o fluxo mínimo controlável, o deslocamento normal, a relação de pressão e se uma válvula pode cobrir a partida e o pico de produção sem ganho excessivo ou operação severa de baixo deslocamento.
CASO D
Controle de pressão de vapor com dessuperaquecimento ou spray de água
Onde o controle da pressão do vapor for coordenado com água pulverizada ou equipamento de dessuperaquecimento, a válvula de vapor deverá ser revisada como um elemento do sistema completo. O dimensionamento da válvula de vapor por si só não pode estabelecer o desempenho da temperatura de saída final ou o comportamento completo do PRDS.
Risco de inicialização e condensação
Uma estação de controle que normalmente lida com vapor seco ainda pode apresentar condensação durante a inicialização, desligamento, aquecimento, operação com carga baixa ou drenagem inadequada. O transporte de líquido pode aumentar o risco de erosão, vibração e golpe de aríete e pode danificar o acabamento ou a tubulação a jusante.
Limite do sistema: A seleção da válvula não substitui a drenagem correta da linha de vapor, o procedimento de aquecimento, o projeto da perna de gotejamento, o purgador de vapor, a inclinação da tubulação, o projeto de suporte ou a prática operacional da planta.
Para um contexto mais amplo do sistema, consulte Soluções para válvulas de potência e vapor.
Folha de dados de RFQ da válvula de controle de vapor
| Serviço/etiqueta | ____________________________ |
| Condição de vapor | Saturado/Superaquecido/Outro: ____________ |
| Caso mínimo | Fluxo ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Caso normal | Fluxo ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Caso máximo | Fluxo ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Pressão/temperatura de projeto | ____________________________ |
| Tamanho da linha/conexão | ____________________________ |
| Requisito de vazamento | ____________________________ |
| Atuador/sinal/ação de falha | ____________________________ |
| Ruído/inspeção/documentação | ____________________________ |
Quando os dados do processo estiverem completos, solicite ao fornecedor que retorne Cv/Kv calculado, deslocamento previsto para fluxo mínimo/normal/máximo, base de ajuste selecionado, base de dimensionamento do atuador, revisão de ruído quando necessário e qualquer limitação operacional declarada antes da aprovação final.
Verificação de fábrica
| Artigo | Status típico | Objetivo |
|---|---|---|
| Registros de materiais | Se especificado | Confirme os materiais especificados contendo pressão, acabamento ou aparafusamento |
| Inspeção dimensional | Necessário para pacote aprovado | Verifique a conexão, face a face e disposição do atuador |
| Teste de pressão | Por norma aplicável/PO | Verifique a integridade contendo pressão |
| Teste de vazamento no assento | Se o requisito de vazamento se aplicar | Verifique o desempenho de vazamento especificado na sede |
| Teste de acidente vascular cerebral/falha | Para pacote acionado | Verifique o deslocamento, a operação do atuador e a resposta de falha especificada |
| Inspeção final da embalagem | Antes do envio | Proteja a válvula, as extremidades, o atuador, o posicionador e a tubulação |
Para uma opção de modulação de alta pressão em nível de produto, revise o Válvula de controle de alta pressão. Para conhecer a família completa de produtos, visite o Categoria Válvula de Controle.
Recursos técnicos relacionados
- Soluções para válvulas de potência e vapor
- Guia de válvulas de alta pressão e alta temperatura
- Como dimensionar uma válvula de controle
- Guia de seleção de válvula de controle
- Opções de trim da válvula de controle para cavitação e redução de ruído
- Guia de seleção de atuador de válvula
- Válvula de controle de alta pressão
Referências Técnicas
- IEC 60534-2-1 — Capacidade de vazão: equações de dimensionamento para vazão de fluido sob condições instaladas
- IEC 60534-8-3 — Método de previsão de ruído aerodinâmico de válvula de controle
- Manual da válvula de controle Emerson
- Spirax Sarco — Dimensionamento de válvulas de controle para sistemas de vapor
Perguntas frequentes
Quais dados são necessários para dimensionar uma válvula de controle de vapor?
Fornece fluxo de vapor mínimo, normal e máximo, pressão de entrada e saída para cada caso, condição de vapor, temperatura operacional e de projeto, tamanho da linha, função de controle necessária e restrições do projeto. O fornecedor deve calcular Cv ou Kv e o deslocamento previsto usando um método de dimensionamento de fluido compressível aplicável.
Uma válvula de controle de vapor pode ser selecionada pelo tamanho do tubo?
Não. O tamanho do tubo é apenas uma entrada do projeto. O tamanho e o interno finais da válvula dependem do fluxo de vapor, da relação de pressão, da temperatura, do Cv ou Kv necessário, do deslocamento previsto, do ruído, da velocidade, da força do atuador e do envelope operacional completo.
Quando é necessário um ajuste de baixo ruído para o vapor?
O ajuste de baixo ruído ou escalonado deve ser considerado quando o ruído aerodinâmico previsto ou a severidade da redução de pressão excederem os critérios de aceitação do projeto. A seleção deve ser baseada no dimensionamento real e na análise de ruído, e não apenas na classe de pressão.
O que é fluxo bloqueado em uma válvula de controle de vapor?
O fluxo bloqueado é uma condição de fluxo compressível na qual a capacidade de fluxo de massa da válvula torna-se limitada pela relação de pressão e pelas características da válvula. A condição exata deve ser determinada usando o método de dimensionamento da válvula de controle aplicável.
O vapor saturado seco permanece saturado após a redução da pressão?
Não necessariamente. Estrangular o vapor saturado seco para uma pressão mais baixa pode produzir um estado superaquecido a jusante. A condição a jusante deve ser calculada de modo que o volume específico, a velocidade e as verificações de dimensionamento relacionadas utilizem as propriedades corretas do vapor.
O fechamento com falha é sempre necessário para uma válvula de controle de vapor?
Não. Fail-open, fail-close, fail-in-place ou outra resposta de falha definida depende da filosofia de segurança e controle do processo.
