Регулирующие клапаны для пара высокого давления и высокой температуры следует выбирать исходя из фактического состояния пара и условий эксплуатации, а не только по размеру трубы. Технический анализ должен включать состояние насыщенного или перегретого пара, минимальный/нормальный/максимальный массовый расход, давление на входе и выходе, рабочую и расчетную температуру, требуемый Cv или Kv, прогнозируемый ход, степень давления, риск дросселирования потока, аэродинамический шум, скорость на выходе, материалы корпуса и отделки, конфигурацию уплотнения и крышки, усилие привода, действие при отказе, требования к утечкам и объем проверки. При сильном снижении давления может потребоваться поэтапная или малошумная подстройка, но окончательная подстройка должна быть подтверждена данными размеров и проекта, а не общими правилами для классов давления.
Отчет по энергетике и паровой инженерии
Выбор регулирующего клапана пара для работы в условиях высокого давления и высоких температур
Паровой клапан может иметь правильный размер для обеспечения максимального потока, но при этом оставаться плохим регулирующим клапаном. Инженерная задача состоит в том, чтобы доказать, что один клапанный блок может выдерживать запуск, нормальную нагрузку, пиковую нагрузку, понижение давления, тепловое воздействие и приемлемые акустические характеристики в фактическом рабочем диапазоне.
Основы проектирования сервиса Steam
Начинайте с мощности пара, а не с размера клапана. Клапан следует выбирать с учетом фактической технологической среды и требований проекта к контролю, материалам и проверкам.
| Состояние пара | Насыщенный или перегретый пар, температура на входе, качество пара, если применимо, ожидаемое состояние на выходе |
| Операционные случаи | Минимальный, нормальный и максимальный массовый расход с P1 и P2 для каждого случая. |
| Цель контроля | Снижение давления, регулирование расхода пара, распределение технологического пара, вспомогательный режим турбины или координированное регулирование температуры. |
| Ограничения проекта | Класс давления, торцевое соединение, материалы, требования к утечке, действие при отказе, эксплуатация привода, критерий шума, проверка и документация. |
Правило выбора: Не допускайте одобрения парового регулирующего клапана только по номинальному размеру трубопровода, классу давления или одной расчетной точке.
Условия эксплуатации и состояние пара
Насыщенный пар
Насыщенный пар находится в состоянии насыщения при указанном давлении. В проекте должно быть подтверждено фактическое состояние выше по течению и возможность попадания конденсата на станцию управления во время запуска, низкой нагрузки или недостаточного дренажа.
Когда сухой насыщенный пар дросселируется до более низкого давления, состояние ниже по потоку не обязательно остается насыщенным. Снижение давления может привести к перегреву пара, поэтому плотность, удельный объем и скорость на выходе должны основываться на расчетных условиях на выходе, а не на предположении, что на выходе все еще остается сухой насыщенный пар.
Перегретый пар
Перегретый пар работает выше температуры насыщения, соответствующей его давлению. Помимо пропускной способности, повышенная температура влияет на материал корпуса, материал отделки, конфигурацию уплотнения, прокладки или крышки, воздействие на привод и конструкцию окружающих трубопроводов.
Входные данные таблицы данных
- Тип и состояние пара
- Минимальный, нормальный и максимальный массовый расход
- Входное давление для каждого случая
- Выходное давление для каждого случая
- Рабочая и расчетная температура
- Указанный критерий шума, если таковой имеется
- Размер и конфигурация выходной трубы
Обзор минимальной, нормальной и максимальной нагрузки
МИНИМАЛЬНАЯ НАГРУЗКА
Может ли клапан контролировать небольшие изменения расхода?
Проверьте требуемый Cv/Kv, прогнозируемый ход, влияние седла, эффект утечки, разрешение позиционера, залипание, зону нечувствительности и минимальные требования стабильного процесса.
НОРМАЛЬНАЯ НАГРУЗКА
Проведет ли клапан большую часть своего срока службы в удобном для путешествий регионе?
Просмотрите прогнозируемый нормальный ход, установленную характеристику потока, доступный перепад давления, аэродинамический шум, скорость на выходе и ожидаемую продолжительность непрерывной работы.
МАКСИМАЛЬНАЯ НАГРУЗКА
Может ли клапан выдержать пиковую нагрузку, не попадая в неприемлемое состояние?
Просмотрите максимально необходимое соотношение Cv/Kv, максимальный прогнозируемый ход, степень сжатия, состояние дросселированного потока, усилие привода, шум и воздействие на выходной трубопровод.
Для подробного рабочего процесса определения размеров используйте Как подобрать размер регулирующего клапана. Для работы с паром следует использовать применимый метод определения размеров сжимаемой жидкости, а не приближение для жидкости.
Обзор снижения давления
Задушенный поток
Размеры регулирующего клапана пара не должны сводиться к одному универсальному критическому коэффициенту давления. Точные условия дросселирования потока зависят от геометрии клапана и применяемого метода определения размеров сжимаемой жидкости.
Аэродинамический шум
Высокоэнергетическое расширение пара и турбулентность могут создавать значительный шум. В проекте следует определить требуемый метод прогнозирования и критерий приемки.
Выходная скорость
Выход клапана и выходную линию следует проверять, используя расчетное состояние пара на выходе. Не применяйте рекомендации по скорости одного производителя в качестве универсального ограничения.
Эрозия и вибрация
Влажный пар, вынос конденсата, высокая местная скорость, нестабильные струи или неподходящая триммера могут ускорить износ и вибрацию.
В стандарте IEC 60534-2-1 приведены уравнения для прогнозирования расхода через регулирующие клапаны в установленных условиях. Если акустические характеристики являются частью спецификации, IEC 60534-8-3 предоставляет метод прогнозирования аэродинамического шума от потока сжимаемой жидкости.
Обрезать путь выбора
Не выбирайте трим для тяжелых условий эксплуатации только по классу давления. Клапан класса 900, 1500 или 2500 не требует автоматического многоступенчатого или малошумного трима. Решение принимается на основе реальных случаев расхода, степени давления, прогнозируемого уровня шума, скорости, требуемого хода и геометрии клапана.
Для более широкого обсуждения обрезки в тяжелых условиях используйте Варианты трима регулирующего клапана для снижения кавитации и шума.
Обзор высокотемпературной конструкции
Кузов и капот
Выбранный материал и конструкция должны соответствовать применимому номинальному давлению и температуре и спецификациям проекта. Для пара повышенной температуры может потребоваться легированная сталь или другой материал, указанный в проекте, но ни один материал корпуса не подходит для каждого применения пара.
Отделка и сиденье
Материалы плунжера, клетки, седла и штока должны быть проверены на прочность, эрозию, истирание, тепловое расширение, требования к утечкам и требуемый срок службы.
Упаковка и прокладка
Материалы уплотнений и прокладок должны соответствовать фактическим расчетным условиям и конструкции клапана.
Расположение капота и аксессуары
В некоторых конструкциях можно использовать удлиненную крышку для увеличения теплового расстояния между горячим корпусом и компонентами уплотнения или привода, но это не является обязательным для каждого регулирующего клапана пара. Позиционеры, соленоиды, пневмосистемы и электрические аксессуары следует выбирать с учетом фактического воздействия окружающей среды и лучистого тепла.
Для более широкого выбора материалов и давления и температуры см. Руководство по высокотемпературным клапанам высокого давления.
Привод и реакция на отказ
| Нормальная модуляция | Привод должен плавно перемещать клапан на требуемый рабочий ход. |
| Перепад давления отключения | Доступная тяга или крутящий момент должны быть проверены на соответствие указанным условиям отключения и выбранной конструкции трима. |
| Неудачное действие | Открытие при отказе, закрытие при отказе, отказ на месте или другая реакция должны исходить из философии безопасности и управления процессом. Служба Steam сама по себе не определяет положение сбоя. |
| Термическое воздействие | Уплотнения привода, позиционеры и аксессуары при окончательной установке должны оставаться в пределах утвержденных пределов воздействия окружающей среды. |
Используйте Руководство по выбору привода клапана для более широкого обзора комплекта приводов.
Случаи применения
СЛУЧАЙ А
Снижение давления в паровом коллекторе
Просмотрите полный диапазон входного давления, необходимое давление на выходе, минимальную и максимальную потребность в паре, состояние дросселированного потока, шум, скорость на выходе и трубопровод на выходе. Для простого локального снижения давления также может потребоваться оценка регулятора давления; регулирующий клапан с приводом подходит там, где процесс требует внешней логики управления или автоматизации предприятия.
СЛУЧАЙ Б
Вспомогательный или байпасный пар турбины
Большие изменения нагрузки, резкое снижение давления, быстрая реакция или температурные переходные процессы могут сделать эту задачу очень специфичной для конкретного применения. В проекте должны быть предусмотрены требования к переходным процессам и управлению в дополнение к установившимся условиям.
СЛУЧАЙ С
Распределение технологического пара
Проверьте минимальный контролируемый расход, нормальный ход, степень давления и может ли один клапан обеспечить запуск и пиковую производительность без чрезмерного усиления или работы с тяжелым малым ходом.
СЛУЧАЙ Д
Регулирование давления пара с помощью пароохлаждения или распыления воды
Если регулирование давления пара координируется с оборудованием для распыления воды или пароохладителем, паровой клапан следует рассматривать как один элемент всей системы. Выбор парового клапана сам по себе не может определить окончательные температурные характеристики на выходе или полное поведение PRDS.
Риск запуска и конденсата
На станции управления, которая обычно работает с сухим паром, может по-прежнему образовываться конденсат во время запуска, остановки, прогрева, работы с низкой нагрузкой или недостаточного дренажа. Унос жидкости может увеличить риск эрозии, вибрации и гидравлического удара, а также может повредить обвязку или трубопроводы, расположенные ниже по потоку.
Граница системы: Выбор клапана не заменяет правильный дренаж паропровода, процедуру прогрева, конструкцию отводного патрубка, улавливание пара, наклон трубопровода, конструкцию опор или практику эксплуатации установки.
Более широкий контекст системы см. Решения для энергетических и паровых клапанов.
Техническое описание запроса предложений на паровой регулирующий клапан
| Сервис/тег | ____________________________ |
| Состояние пара | Насыщенный/перегретый/другое: ____________ |
| Минимальный случай | Расход ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Нормальный случай | Расход ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Максимальный случай | Расход ______ P1 ______ P2 ______ T ______ |
| Расчетное давление/температура | ____________________________ |
| Размер линии/подключение | ____________________________ |
| Требование к утечке | ____________________________ |
| Исполнительный механизм / сигнал / действие при отказе | ____________________________ |
| Шум/осмотр/документация | ____________________________ |
Если данные процесса полны, попросите поставщика предоставить рассчитанные значения Cv/Kv, прогнозируемое перемещение для минимального/нормального/максимального расхода, выбранную основу для дифферента, основу для определения размера привода, анализ шума, если это необходимо, а также любые заявленные эксплуатационные ограничения перед окончательным утверждением.
Заводская проверка
| Товар | Типичный статус | Цель |
|---|---|---|
| Записи о материалах | Если указано | Подтвердите указанные материалы, выдерживающие давление, отделку или болтовые соединения. |
| Проверка размеров | Требуется для утвержденного пакета | Проверьте соединение, вертикальную монтажную схему и расположение привода. |
| Испытание давлением | Согласно применимому стандарту / заказу на поставку | Проверьте целостность системы, работающей под давлением. |
| Проверка седла на герметичность | Если применимо требование по утечке | Проверьте указанные характеристики герметичности седла. |
| Испытание на ход/отказ | Для активированного пакета | Проверьте ход, работу привода и указанную реакцию на неисправность. |
| Окончательная проверка упаковки | Перед отправкой | Защитите клапан, концы, привод, позиционер и трубки. |
Для получения информации о возможности модуляции высокого давления на уровне продукта см. Регулирующий клапан высокого давления. Для получения полной информации о семействе продуктов посетите Категория регулирующего клапана.
Сопутствующие технические ресурсы
- Решения для энергетических и паровых клапанов
- Руководство по высокотемпературным клапанам высокого давления
- Как подобрать размер регулирующего клапана
- Руководство по выбору регулирующего клапана
- Варианты трима регулирующего клапана для снижения кавитации и шума
- Руководство по выбору привода клапана
- Регулирующий клапан высокого давления
Технические ссылки
Часто задаваемые вопросы
Какие данные необходимы для определения размера регулирующего клапана пара?
Укажите минимальный, нормальный и максимальный расход пара, давление на входе и выходе для каждого случая, состояние пара, рабочую и расчетную температуру, размер линии, требуемую функцию управления и ограничения проекта. Поставщик должен рассчитать Cv или Kv и прогнозируемый ход, используя применимый метод определения размеров сжимаемой жидкости.
Можно ли выбрать паровой регулирующий клапан по размеру трубы?
Нет. Размер трубы — это только один из входных данных проекта. Окончательный размер клапана и его настройка зависят от расхода пара, степени давления, температуры, требуемого Cv или Kv, прогнозируемого хода, шума, скорости, силы привода и полного рабочего диапазона.
Когда требуется малошумная настройка пара?
Если прогнозируемый аэродинамический шум или серьезность падения давления превышают критерии приемки проекта, следует рассмотреть возможность малошумной или поэтапной дифферентовки. Выбор должен основываться на фактических размерах и анализе шума, а не только на классе давления.
Что такое дроссельный поток в паровом регулирующем клапане?
Закупоренный поток — это состояние сжимаемого потока, при котором пропускная способность клапана ограничивается соотношением давлений и характеристиками клапана. Точное состояние следует определять с использованием применимого метода определения размера регулирующего клапана.
Остается ли сухой насыщенный пар насыщенным после снижения давления?
Не обязательно. Дросселирование сухого насыщенного пара до более низкого давления может привести к перегреву состояния на выходе. Условия на выходе следует рассчитывать таким образом, чтобы при проверке конкретного объема, скорости и соответствующих размеров учитывались правильные свойства пара.
Всегда ли требуется закрытие при отказе для парового регулирующего клапана?
Нет. Открытие при отказе, закрывание при отказе, отказ на месте или другая определенная реакция на отказ зависит от концепции безопасности процесса и управления.
