Zasady wyboru zaworów kontrolnych w roślinach chemicznych

Zawory kontrolneOdgrywają kluczową rolę w regulacji przepływu płynu, ciśnienia i temperatury w roślinach chemicznych. Właściwy wybór nie tylko zwiększa wydajność systemu, ale także minimalizuje koszty operacyjne i zapobiega niepotrzebnym stratom energii. Ten artykuł zawiera szczegółowy przegląd zasad wyboru zaworów sterujących, w tym wymagania dotyczące wydajności i obliczenia wartości CV.

1. Podstawowe zasady wyboruZawory kontrolne

1. Spełnianie wymagań procesu
   Zawory kontrolneNależy wybrać na podstawie określonych parametrów procesu, takich jak charakterystyka medium, ciśnienie robocze, zakres temperatur i wymagania przepływu, aby zapewnić, że zawór spełnia wymagania procesu.
2. Wybór odpowiednich charakterystyk przepływu
   Zawór sterującyS są wyposażone w różne charakterystyki przepływu (np. liniowe, równy procent, szybkie otwarcie):
   • Liniowy: Nadaje się do procesów o małych wariantach obciążenia.
   • Równy procent: Idealny do zastosowań o dużych wariantach obciążenia i wymaganiach o wysokiej dokładności.
   • Szybkie otwarcie: Powszechnie używany do kontroli OFF.
3. Ekonomia i trwałość
   Materiał i struktura zaworu powinny być odpowiednie, aby uniknąć nadmiernej inżynierii i zapewnić długoterminową stabilność w środowiskach o wysokich temperaturach lub mediach korozyjnych.
4. Kompatybilność z siłownikami
   .zawór sterującyMusi być kompatybilny z szybkością odpowiedzi i dokładność regulacji siłownika, aby osiągnąć stabilną automatyczną kontrolę.
5. Łatwość obsługi i konserwacji
   Wybierz projekty zaworów, które są łatwe do zainstalowania i utrzymania, zmniejszając obciążenie operacyjne.

2. Obliczenia i wybór wartości CV (współczynnik przepływu)

1. Definicja wartości CV
Wartość CV wskazuje szybkość przepływu (w galonach na minutę) wody przechodzącą przez zawór, gdy jest całkowicie otwarta pod spadkiem ciśnienia 1 psi. Jest to krytyczny parametr wyboru zaworów sterujących, aby upewnić się, że spełniają one rzeczywiste wymagania dotyczące przepływu.

2. Formuły obliczania wartości CV
Wzór obliczania wartości CV różni się w zależności od rodzaju medium:

• Dla płynnych mediów:

• Gdzie:
  • $QQ$

    P: Szybkość przepływu (m3/h lub GPM)

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

    ΔP: spadek ciśnienia przez zawór (słupek lub psi)

  • $GG$

    G: Względna gęstość pożywki (na podstawie wody, która ma gęstość 1)

• Dla mediów gazowych:

• Gdzie:
  • $QQ$

    P: Szybkość przepływu (standardowe metry sześcienne na godzinę)

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

    ΔP: spadek ciśnienia przez zawór (słupek lub psi)

  • $TT$

    T: Absolutna temperatura medium (℃)

  • $ZZ$

    Z: Współczynnik ściśliwości (około 1 dla gazów idealnych)

  • $P1p\_1$

    P1: Absolutne ciśnienie wlotowe (pasek lub psi)

• Dla mediów parowych:

• Gdzie:
  • $QQ$

    P: Szybkość przepływu masy pary (kg/h)

  • $VV$

    V: specyficzna objętość pary (m³/kg)

3. Zasady wyboru wartości CV

• Margines projektowy: Zazwyczaj do obliczonej wartości CV dodaje się margines 10% -20%, aby uwzględnić fluktuacje.
• Zakres roboczy: Zawory sterujące działają najlepiej w ciągu 30–70% ich w pełni otwartej wartości CV, zapewniając precyzyjne i czułe regulacje.

3. Wybór materiałów i konstrukcji zaworów

1. Wybór materiału
Materiał należy wybrać na podstawie charakterystyk i warunków procesu:

• Stal węglowa: Nadaje się do normalnej temperatury i mediów niekorozyjnych.
• Stal nierdzewna: Odpowiednie dla lekko kwaśnych, alkalicznych lub korozyjnych mediów.
• Materiały stopowe: Zaprojektowany do środowisk wysokotemperaturowych, wysokociśnieniowych i silnie żrących.
• PTFE/guma: Używane do niskotemperatury lub słabo korozyjnych mediów.

2. Wybór strukturalny

• ZAKRESOWANE ZAWODOWE: W przypadku zastosowań niskiego ciśnienia i małego przepływu, oferując minimalny wyciek.
• Podwójne zawory sterujące: Dla spadku wysokiego ciśnienia i dużego przepływu, choć z nieco wyższym wyciekiem.
• Zawory sterujące pod kontrolą klatki: Łączenie korzyści z zaworów pojedynczych i dwupoziomowych, odpowiednie dla spadku wysokiego ciśnienia i dużego przepływu.
• Zawory kulowe: Idealny do mediów wysokociśnieniowych lub zawierających cząstki.
• Zawory motyli: Nadaje się do dużych średnic i zastosowań o niskim ciśnieniu.

4. Rozważania dotyczące instalacji i uruchomienia

1. Pozycja i orientacja
   • Zawory sterujące powinny być instalowane na poziomych odcinkach rur, przy czym orientacja korpusu zaworu pasuje do wskazanego kierunku przepływu.
   • Unikaj instalacji w obszarach o wysokich wibracjach, aby zapobiec zmniejszonej żywotności zaworu.
2. Projekt rurociągu obejściowego
   • W przypadku krytycznych pętli sterowania należy zainstalować rurociąg obejściowy, aby umożliwić działanie systemu podczas konserwacji zaworu lub wymiany.
3. Uruchomienie i kalibracja
   • Podczas uruchamiania dostosuj prędkość odpowiedzi i kontrolę reakcji siłownika, aby zawór reaguje niezwłocznie i dokładnie na sygnały kontrolne.

5. Praktyczny przykład

W zakładzie chemicznym płynne pożywkę transportuje się z prędkością przepływu 30 m3/h. Ciśnienie w górę wynosi 5 barów, a ciśnienie na niższym szczeblu wynosi 3 bar. Medium to woda (gęstość względna = 1).

Oblicz wymaganą wartość CV: