Principes pour sélectionner les vannes de contrôle dans les plantes chimiques

Vannes de commandejouer un rôle crucial dans la régulation du débit de fluide, de la pression et de la température dans les plantes chimiques. Une sélection appropriée améliore non seulement l'efficacité du système, mais minimise également les coûts opérationnels et empêche les pertes d'énergie inutiles. Cet article fournit un aperçu détaillé des principes de sélection des vannes de contrôle, y compris les exigences de performance et le calcul des valeurs CV.

1. Principes de base pour la sélectionVannes de commande

1. Répondre aux exigences du processus
   Vannes de commandedoit être sélectionné en fonction de paramètres de processus spécifiques tels que les caractéristiques du milieu, la pression de fonctionnement, la plage de température et les exigences d'écoulement pour garantir que la valve répond aux demandes du processus.
2. Sélection des caractéristiques d'écoulement appropriées
   Vanne de commandeS Venis avec diverses caractéristiques d'écoulement (par exemple, linéaire, pourcentage égal, ouvrage rapide):
   • Linéaire: Convient aux processus avec de petites variations de charge.
   • Pourcentage égal: Idéal pour les applications avec de grandes variations de charge et des exigences de haute précision.
   • Ouvrage rapide: Couramment utilisé pour le contrôle de désactivation.
3. Économie et durabilité
   Le matériau et la structure de la valve doivent être appropriés pour éviter la sur-ingénierie et assurer une stabilité à long terme dans des environnements à température élevée ou à des milieux corrosifs.
4. Compatibilité avec les actionneurs
   Levanne de commandeDoit être compatible avec la vitesse de réponse et la précision de l'ajustement de l'actionneur pour obtenir un contrôle automatique stable.
5. Facilité de fonctionnement et d'entretien
   Sélectionnez des conceptions de vannes faciles à installer et à maintenir, en réduisant la charge de travail opérationnelle.

2. Calcul et sélection de la valeur CV (coefficient de flux)

1. Définition de la valeur CV
La valeur CV indique le débit (en gallons par minute) d'eau traversant la valve lorsqu'elle est complètement ouverte sous une baisse de pression de 1 psi. Il s'agit d'un paramètre critique pour sélectionner les vannes de contrôle afin de s'assurer qu'elles répondent aux exigences de flux réelles.

2. Formules de calcul de la valeur CV
La formule de calcul de la valeur CV varie en fonction du type de milieu:

• Pour les médias liquides:

• Où:
  • $QQ$

    Q: débit (m³ / h ou gpm)

  • $\Delta p\; \backslash \; delta\; p$

    Δp: baisse de pression à travers la valve (bar ou psi)

  • $GG$

    G: densité relative du milieu (basé sur l'eau, qui a une densité de 1)

• Pour les médias gazeux:

• Où:
  • $QQ$

    Q: débit (mètres cubes standard par heure)

  • $\Delta p\; \backslash \; delta\; p$

    Δp: baisse de pression à travers la valve (bar ou psi)

  • $TT$

    T: température absolue du milieu (℃)

  • $ZZ$

    Z: facteur de compressibilité (environ 1 pour les gaz idéaux)

  • $P1P\_1$

    P1: pression d'entrée absolue (bar ou psi)

• Pour les supports à vapeur:

• Où:
  • $QQ$

    Q: débit massique de vapeur (kg / h)

  • $VV$

    V: volume spécifique de vapeur (m³ / kg)

3. Principes de sélection de la valeur CV

• Marge de conception: En règle générale, une marge de 10% à 20% est ajoutée à la valeur CV calculée pour s'adapter aux fluctuations.
• Gamme de travail: Les vannes de contrôle fonctionnent mieux à 30% à 70% de leur valeur CV entièrement ouverte, garantissant une réglementation précise et sensible.

3. Sélection de matériaux et de structures de soupape

1. Sélection des matériaux
Le matériau doit être choisi en fonction des caractéristiques du support et des conditions de processus:

• Carbone: Convient à la température normale et aux milieux non corrosifs.
• Acier inoxydable: Approprié pour les milieux légèrement acides, alcalins ou corrosifs.
• Matériaux en alliage: Conçu pour les environnements à haute température, à haute pression et fortement corrosifs.
• PTFE / Rubber: Utilisé pour les milieux à basse température ou faiblement corrosifs.

2. Sélection structurelle

• Vannes de commande à siège unique: Pour la chute de basse pression et les petites applications d'écoulement, offrant une fuite minimale.
• Vannes de commande à double siège: Pour une chute de haute pression et un grand débit, mais avec une fuite légèrement plus élevée.
• Vannes de commande guidées en cage: Combinant les avantages des vannes simples et doubles, adaptées à une chute de haute pression et à un grand débit.
• Vannes à billes: Idéal pour les milieux à haute pression ou contenant des particules.
• Vannes de papillon: Convient aux grands diamètres et aux applications à basse pression.

4. Considérations d'installation et de mise en service

1. Position et orientation
   • Les vannes de commande doivent être installées sur des sections de tuyaux horizontales, l'orientation du corps de la vanne correspondant à la direction d'écoulement indiquée.
   • Évitez l'installation dans des zones à vibration élevée pour éviter une durée de vie de valve réduite.
2. Conception de pipeline de contournement
   • Pour les boucles de contrôle critiques, un pipeline de contournement doit être installé pour permettre le fonctionnement du système pendant la maintenance ou le remplacement de la vanne.
3. Commission et étalonnage
   • Pendant la mise en service, ajustez la vitesse de réponse et la plage de contrôle de l'actionneur pour vous assurer que la valve réagit rapidement et avec précision pour contrôler les signaux.

5. Exemple pratique

Dans une usine chimique, un milieu liquide est transporté à un débit de 30 m³ / h. La pression en amont est de 5 bar et la pression en aval est de 3 bar. Le milieu est de l'eau (densité relative = 1).

Calculez la valeur CV requise: