Классы утечки регулирующего клапана определяют допустимый расход через закрытое седло клапана при определенных условиях испытаний. Классы II, III и IV предусматривают постепенно ужесточающиеся пределы утечки через металлическое седло, в то время как класс V применяет критерий утечки жидкости, зависящий от давления и размера порта, а класс VI применяет очень низкий предел утечки газа, обычно связанный с упругими седлами. Класс VI не следует автоматически описывать как абсолютный нулевой уровень утечки. В спецификации покупки должны быть указаны стандарт, класс, испытательная среда, перепад давления, направление потока, температурный режим и выбранная конструкция седла.
Регулирующий клапан может точно регулировать поток и при этом пропускать некоторое количество жидкости через седло при команде на закрытие. Допустимость этой утечки зависит от технологического режима, конструкции седла, перепада давления, температуры, среды и класса утечки, указанного для проекта.
Фраза «жесткое перекрытие» недостаточно точен для закупок. Один поставщик может интерпретировать это как стандартное требование класса IV к металлическому седлу, тогда как другой может принять требование к упругому седлу класса VI. Затем клапан может быть изготовлен, приведен в действие и испытан в соответствии с различными ожиданиями, даже если в обоих предложениях используются одинаковые формулировки.
В этом руководстве объясняется классы утечки регулирующего клапана, чем отличаются классы с I по VI, почему класс VI не является автоматически «нулевой утечкой» и что покупатели должны указывать в технических характеристиках и заказе на поставку.
Первые отдельные три разных типа утечек в клапанах
Прежде чем обсуждать классы утечки седла, определите оцениваемый путь утечки.
| Тип утечки | Путь утечки | Основная проверка |
|---|---|---|
| Утечка через седло | Через закрытую заглушку, диск или поворотный запорный элемент и седло. | Проверка герметичности седла регулирующего клапана |
| Утечка на внешней границе давления | Сквозные корпус, крышка, прокладка, резьбовые или находящиеся под давлением соединения. | Испытание на оболочку или гидростатическое давление |
| Утечка неорганизованных выбросов | В первую очередь через уплотнение штока и динамические уплотнения относительно атмосферы. | Применимые квалификационные и производственные требования к неорганизованным выбросам |
Седло класса VI не доказывает, что набивка штока имеет низкие неорганизованные выбросы. Аналогично, успешное гидростатическое испытание корпуса не определяет класс герметичности закрытого седла.
Какие стандарты применяются?
Для проверки регулирующего клапана при температуре окружающей среды и проверки герметичности седла часто используются два эталона:
- ANSI/FCI 70-2-2021 — Стандарт испытаний на герметичность седла регулирующего клапана
- МЭК 60534-4:2021 — Регулирующая арматура промышленных процессов, осмотр и регламентные испытания
В проекте должно быть указано, какой стандарт и редакция регулируют заказ. Не указывайте только «Класс утечки ANSI» или «Класс утечки IEC», не указывая полную ссылку.
Специальные службы могут потребовать дополнительных или иных процедур. Например, криогенные и низкотемпературные испытания на герметичность седла следует указывать отдельно, а не предполагать, что испытание при температуре окружающей среды доказывает герметичность при эксплуатации в холодных условиях.
Класс утечки имеет смысл только тогда, когда он связан с определенным стандартом, методом испытаний и условиями испытаний.
Классы утечки регулирующего клапана от I до VI
Классы представляют разные уровни и методы допустимых утечек. Более высокий номер класса не означает, что каждый клапан может или должен относиться к этому классу.
| Класс | Общая интерпретация | Типичное инженерное использование | Важное ограничение |
|---|---|---|---|
| Класс I | Никаких определенных заводских испытаний на герметичность седла, если не оговорено иное. | Обязанности, в которых герметичность затвора не является обязательным требованием | Не следует интерпретировать как измеренную характеристику утечки. |
| Класс II | Относительно допустимая проверенная утечка, обычно выражаемая в процентах от номинальной мощности. | Некоторые применения с металлическими седлами, где допустима умеренная утечка через закрытое седло. | Неприемлемо, если утечка создает угрозу безопасности, загрязнение или потерю энергии. |
| Класс III | Плотнее, чем Класс II, но в основном зависит от мощности. | Требование промежуточного отключения с металлическим седлом | Необходимо сверить с фактическими последствиями процесса. |
| Класс IV | Общее требование к регулирующему клапану с более плотным металлическим седлом | Общий контроль процесса, когда требуется контролируемое отключение, но герметичность упругого седла не требуется. | Это не означает отсутствие утечек |
| Класс V | Очень жесткий предел утечки жидкости, зависящий от перепада давления и размера седла или порта. | Применение с металлическим седлом при высоком давлении или высокой температуре после рассмотрения конструкции | Требуется подходящая отделка трима, нагрузка на седло, усилие привода и контролируемые условия испытаний. |
| Класс VI | Очень низкий предел утечки газа, обычно связанный с упругими или композитными седлами. | Работа с чистым газом или жидкостью, требующая очень плотной работы с закрытым седлом. | Не является универсальной гарантией абсолютного отсутствия утечек в условиях эксплуатации. |
В широко используемой системе FCI классы II, III и IV часто суммируются по максимальной утечке, равной примерно 0,5%, 0,1% и 0,01% номинальной пропускной способности клапана в определенных условиях испытаний. Класс V и класс VI используют разные методы приемки, а не просто продолжают одну и ту же процентную последовательность.
Точные критерии приемки, испытательное давление, испытательная среда, продолжительность и метод измерения должны быть взяты из указанного лицензированного стандарта и утвержденной процедуры проекта.
Почему класс VI не является автоматически «нулевой утечкой»
Класс VI часто описывается в коммерческих документах как «пузырепроницаемый» или «нулевой утечки». Эти фразы могут создать неверные ожидания.
Класс VI определяет очень низкую допустимую скорость утечки при определенных производственных испытаниях. Это не доказывает, что ни одна молекула не может пройти через седло при любом рабочем давлении, температуре, среде и истории эксплуатации.
На фактическую утечку услуг могут влиять:
- Изменение температуры после заводских испытаний
- Термическое расширение или сжатие деталей трима
- Частицы, застрявшие на сиденье
- Вздутие седла, затвердевание или химическое воздействие
- Пониженное давление питания привода
- Неправильная регулировка привода
- Направление потока и дисбаланс давления
- Эрозионное, кавитационное или поверхностное повреждение
- Повторная езда на велосипеде и длительный износ сиденья
Если процесс требует принудительной изоляции для технического обслуживания или безопасности, в проекте может потребоваться отдельный запорный клапан, двухблочная конструкция, сливное соединение или другой инженерный метод изоляции. Дроссельный регулирующий клапан не следует автоматически рассматривать как единственный изолирующий барьер для технического обслуживания.
Класс IV против класса V против класса VI
Это наиболее часто обсуждаемые классы запорных регулирующих клапанов, но они представляют собой разные подходы к проектированию и испытаниям.
| Фактор выбора | Класс IV | Класс V | Класс VI |
|---|---|---|---|
| Типичная концепция сиденья | Металлическое сиденье | Высококачественное металлическое сиденье или специально разработанная отделка. | Часто упругое, эластомерное или композитное седло. |
| Температурная способность | Широкий, когда материал подходит | Часто выбирается для требовательных условий эксплуатации при высоких температурах с металлическим седлом. | Ограничено материалом мягкого или составного седла. |
| Грязная или абразивная среда | Может быть более терпимым в зависимости от конструкции отделки | Требуется наплавка, обработка поверхности и проверка на эрозию. | Мягкое седло может быть повреждено частицами или истиранием. |
| Требования к приводу | Нормальная расчетная нагрузка на сиденье | Может потребоваться более высокая и тщательно контролируемая сила посадки. | Необходимо сжимать мягкое сиденье, не перенапрягая его. |
| Основное преимущество | Практичное запорное устройство с металлическим седлом общего назначения. | Очень плотное металлическое седло | Очень низкая утечка при производственных испытаниях |
| Основное ограничение | Более высокая допустимая утечка, чем у классов V или VI. | Более требовательная механическая обработка, притирка, привод и контроль испытаний. | Материал седла может ограничивать давление, температуру, химическую стойкость и долговечность. |
Мягкое и металлическое седло при выборе класса утечки
Регулирующие клапаны с металлическими седлами
Металлические седла обычно выбираются для работы в условиях высоких температур, высокого перепада давления, работы с абразивом, пара, испарения, риска кавитации или для применений, в которых мягкое седло может деформироваться или разрушаться.
Герметичность металлического седла зависит от:
- Геометрия плунжера и седла
- Точность обработки и концентричность
- Качество притирки и чистота поверхности
- Выбор наплавки или покрытия
- Выравнивание направляющих
- Выравнивание штока и привода
- Требуемая сила посадки
- Направление давления и несбалансированная сила
Класс IV является общим для обычных регулирующих клапанов с металлическим седлом. Класс V может потребоваться для работы в более жестких условиях при высоком давлении, но это должно быть подтверждено выбранным корпусом, тримом, перепадом давления и приводом.
Регулирующие клапаны с мягким седлом
Мягкие или составные седла могут обеспечить очень плотное закрытие при подходящей чистой эксплуатации. Обычные материалы седел могут включать соединения на основе ПТФЭ, эластомеры или специальные полимеры, в зависимости от выбранной конструкции.
Сиденье должно быть проверено на предмет:
- Максимальная и минимальная температура
- Химическая совместимость
- Перепад давления
- Риск экструзии или деформации
- Повреждение частиц
- Набор сжатия
- Требования пожарной безопасности или опасных услуг
Указание класса VI без указания материала седла и условий технологического процесса может привести к тому, что клапан пройдет заводские испытания на сжатом воздухе, но будет иметь седло, непригодное для реальной эксплуатации.
Для принятия решений по материалам отделки и седла ознакомьтесь с Руководство по выбору материалов трима клапана.
Почему размер привода влияет на утечку через седло
Класс герметичности седла применяется ко всему клапану и приводу, а не только к корпусу клапана.
Привод должен обеспечивать достаточную силу закрытия или крутящий момент при минимально доступных условиях эксплуатации. В расчете следует учитывать:
- Максимальный перепад давления отключения
- Направление потока и несбалансированная технологическая сила
- Нагрузка на сиденье, требуемая выбранным классом
- Набивка и направляющее трение
- Диапазон пружины или выходная мощность привода на всем протяжении хода
- Минимальное давление воздуха в приборе
- Действие открытия или закрытия при отказе
- Регулировка позиционера и стенда
Слишком малое усилие может помешать требуемому классу утечки. Чрезмерное усилие может повредить мягкое седло, деформировать детали трима, увеличить трение или сократить срок службы.
Не решайте проблему утечки путем увеличения усилия привода без подтверждения производителем клапана допустимой нагрузки на седло и усилия штока.
Полный выбор пакета см. Руководство по выбору привода клапана.
Условия испытаний, которые необходимо подтвердить
Два испытания, описанные как «Класс VI», не обязательно эквивалентны, если условия испытаний различаются.
| Тестовый предмет | Почему это важно |
|---|---|
| Применимый стандарт и версия | Определяет класс, настройку, метод приемки и основу отчетности. |
| Тестовая среда | Воздух, азот или вода ведут себя по-разному и используют разные методы измерения. |
| Перепад испытательного давления | Утечка и усилие посадки могут меняться в зависимости от перепада давления. |
| Направление потока | Давление может способствовать или препятствовать посадке в зависимости от конструкции клапана. |
| Положение клапана и питание привода | Подтверждает, используется ли при тестировании нормальное усилие закрытия привода и согласованные условия эксплуатации. |
| Температура | Результаты испытаний на окружающую среду не отражают автоматически горячую или криогенную эксплуатацию. |
| Стабилизация и продолжительность | Клапану и измерительной системе требуется определенный период времени, прежде чем будет зарегистрирована приемка. |
| Метод измерения | Методы объемного расхода, сбора жидкости или подсчета пузырьков имеют разные пределы и точность. |
Испытание на окружающую среду в сравнении с фактическими условиями эксплуатации
Испытание герметичности седла при производстве обычно представляет собой контролируемое заводское приемочное испытание. Это не полное моделирование каждого состояния процесса.
Высокотемпературное обслуживание
Клапаны для пара и горячего процесса могут подвергаться термическому расширению, изменению зазора направляющей, деформации материала и различному контакту седла после нагрева. В проекте следует определить, достаточно ли испытания на утечку из окружающей среды или требуется дополнительная проверка при эксплуатации в горячем состоянии.
Криогенная и низкотемпературная служба
Холодная эксплуатация может изменить размеры, контакт седла и поведение материала. Утечка в криогенном седле должна определяться в соответствии с применимым низкотемпературным стандартом и процедурой проекта, а не вытекать из испытаний окружающей среды класса IV, V или VI.
Грязные, абразивные или кристаллизующиеся среды
Чистый заводской тест не может воспроизвести налет ржавчины, частицы катализатора, суспензию, кристаллизацию или отложения. Когда среда может загрязнить седло, тип корпуса клапана, направление потока, доступ для промывки и обслуживания могут быть более важными, чем выбор самого герметичного класса по каталогу.
Не указывайте автоматически самый строгий класс
Более жесткий класс утечки может увеличить стоимость клапана, размер привода, сложность трима, чувствительность к техническому обслуживанию и время поставки. Это также может привести к использованию мягкого седла, не подходящего для рабочей температуры или среды.
Выберите класс по последствиям утечки:
- Может ли утечка загрязнить другой продукт?
- Может ли он создать избыточное давление в оборудовании, расположенном ниже по потоку?
- Можно ли использовать впустую пар, топливный газ или дорогую технологическую жидкость?
- Может ли это вызвать небезопасную реакцию или выброс в окружающую среду?
- Требуется ли клапану только дросселирование или он должен также обеспечивать рабочее отключение?
- Имеется ли отдельный запорный клапан?
- Выдержит ли мягкое сиденье давление, температуру и среду?
Правильный класс — это самое строгое практическое требование, обоснованное процессом, а не автоматически самый высокий класс, указанный в таблице данных шаблона.
Примеры выбора в зависимости от применения
| Приложение | Возможная отправная точка | Дополнительный обзор |
|---|---|---|
| Общий контроль расхода воды | Класс IV или выше в зависимости от технологических потребностей | Качество воды, материал седла, дифференциал отключения и усилие привода. |
| Контроль высокотемпературного пара | Металлическое седло класса IV или класса V после проверки | Температура, обрезка наплавки, тепловое расширение, перепад давления и шум. |
| Чистый газ, требующий очень плотной перекрытия | Класс VI может рассматриваться | Совместимость с мягким седлом, пожаробезопасность, требования к давлению и фактической изоляции |
| Абразивная суспензия | Не выбирайте только по классу | Тип кузова, размер частиц, эрозия, смывание и долговечность седла. |
| Криогенная жидкость или газ | Требование к утечке холода в зависимости от проекта | Стандарт испытаний при низких температурах, сжатие материала и удлиненная конструкция крышки. |
Контрольный список запроса предложений по классу утечки регулирующего клапана
- Стандарт и издание: ANSI/FCI 70-2-2021, IEC 60534-4:2021 или ссылка, указанная в проекте.
- Требуемый класс утечки: явно определить класс.
- Тип клапана: шаровой, угловой, поворотный, эксцентриковый затвор, дроссельный клапан или регулирующий клапан другой конструкции.
- Конструкция сиденья: металлическое, металлическое с твердым покрытием, упругое или композитное седло.
- Средний: название жидкости, состав, твердые вещества и риск загрязнения.
- Рабочая и расчетная температура: включают низкотемпературные или высокотемпературные случаи.
- Максимальный перепад давления отключения: не только нормальный рабочий дифференциал.
- Направление потока: направление потока на открытие, направление потока на закрытие или заданное проектом направление.
- Неудачное действие: «открытие при отказе», «закрытие при отказе» или «отказ на месте».
- Минимальное питание привода: давление воздуха, гидравлическое давление или электрическое состояние.
- Испытательная среда и давление: указать требования проекта, если они отличаются от стандартных по умолчанию.
- Требование к свидетелю: только покупатель, третья сторона или проверка документов.
- Обязательные записи: Протокол испытаний, запись о калибровке, настройки привода и сертификат проверки.
- Специальный сервис: требования к криогенным, кислородным, пожаробезопасным, опасным, токсичным или неорганизованным выбросам.
Что должно быть указано в отчете об испытаниях?
- Маркировочный номер клапана, модель, размер и класс давления
- Идентификация кузова и отделки салона
- Материал седла и класс утечки
- Применимый стандарт испытаний и версия
- Испытательная среда и температура
- Перепад испытательного давления и направление потока
- Тип привода, давление питания и действие при отказе
- Измеренная утечка и результат приемки
- Продолжительность испытания и метод измерения
- Дата испытания, идентификация оборудования и одобрение инспектора
Отчет должен точно соответствовать поставляемому клапану и приводу в сборе. Общий сертификат, в котором не указаны бирка клапана, класс и условия испытаний, имеет ограниченную ценность для проекта.
Связь с размером регулирующего клапана и выбором трима
Класс утечки должен быть подтвержден после того, как будет определена основная концепция корпуса регулирующего клапана и трима.
Очень жесткие требования к седлу могут повлиять на:
- Материал отделки салона и конструкция сиденья
- Усилие привода или крутящий момент
- Минимальный контролируемый поток
- Трение и мертвая зона
- Температурная способность
- Устойчивость к кавитации и прогоранию
- Стратегия технического обслуживания и запасных частей
Полную последовательность выбора см. Руководство по выбору регулирующего клапана. Требуемый Cv, прогнозируемые варианты поездок и эксплуатации должны быть установлены с использованием Как подобрать размер регулирующего клапана.
Подтвердите требование утечки перед предложением
Отправьте Vcore Valve тип регулирующего клапана, среду, перепад давления, температуру, стандарт и класс утечки, предпочтение седла, действия при отказе привода и требования к проверке. Мы можем рассматривать клапан, трим, седло и привод как единый комплекс.
Сопутствующие технические ресурсы
- Руководство по выбору регулирующего клапана
- Как подобрать размер регулирующего клапана
- Равнопроцентный и линейный регулирующий клапан
- Руководство по выбору материалов трима клапана
- Варианты трима регулирующего клапана для снижения кавитации и шума
- Руководство по выбору привода клапана
- Методы испытания клапанов давлением
- Продукция промышленных регулирующих клапанов
Технические ссылки
- Институт контроля жидкости — ANSI/FCI 70-2-2021, Испытание на герметичность седла регулирующего клапана
- МЭК 60534-4:2021 — Осмотр и плановые испытания регулирующих клапанов промышленных процессов
- Серия ISA-75 — стандарты проектирования, испытаний и эксплуатации регулирующих клапанов
Часто задаваемые вопросы
Что такое класс утечки регулирующего клапана?
Он определяет максимально допустимый расход через закрытое седло регулирующего клапана при условиях испытаний, указанных в применимом стандарте.
Равна ли утечка регулирующего клапана класса VI нулевой утечке?
Нет. Класс VI допускает очень низкую измеренную скорость утечки при определенных испытаниях. Его не следует описывать как гарантированный абсолютный нулевой уровень утечек при любых условиях эксплуатации.
В чем разница между классом IV и классом V?
Класс IV — это общие более жесткие требования к металлическому седлу, основанные на номинальной мощности. В классе V используются более строгие критерии утечки жидкости, связанные с перепадом давления и размером седла или порта.
Всегда ли для класса VI требуется мягкое сиденье?
Класс VI обычно ассоциируется с упругими или композитными седлами, однако необходимо подтвердить выбранную конструкцию клапана и возможности производителя. Не думайте, что каждый клапан с металлическим седлом может соответствовать классу VI.
Может ли регулирующий клапан заменить запорный клапан?
Не автоматически. Если для технического обслуживания или безопасности требуется положительная изоляция, в конструкции трубопровода может потребоваться отдельный запорный клапан или спроектированная двухблочная конструкция.
Почему привод влияет на класс утечки?
Привод должен обеспечивать необходимое усилие или крутящий момент при максимальном дифференциале отключения и минимальном доступном питании от сети. Неправильное усилие или регулировка могут помешать клапану соответствовать указанному классу.
Подтверждает ли испытание седла при температуре окружающей среды характеристики криогенной утечки?
Нет. Для работы в криогенных и низкотемпературных условиях требуются применимые стандарты и процедуры холодных испытаний, поскольку сжатие материала и поведение седла могут значительно измениться при низкой температуре.
Что должно быть включено в спецификацию на утечку регулирующего клапана?
Укажите стандарт и версию, класс утечки, тип клапана и седла, среду, максимальный перепад запирания, направление потока, температуру, действие привода при отказе, испытательную среду, требования к свидетелям и документацию.
