Hochwertige Absperrklappe mit Flanschanschluss

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Absperrklappen sind leichter, kleiner und leichter als andere Arten von Steuerventilen, was sie zur besten Wahl für die Durchflussregulierung in vielen Anwendungen macht. Traditionell werden Standard-Absperrklappen in automatischen Ein-/Aus-Anwendungen verwendet und sind für diese Rolle perfekt Einige Ingenieure halten sie jedoch für inakzeptabel, wenn es um die Regulierung des Durchflusses in einem geschlossenen System geht.
Absperrklappen verwenden rotierende Scheiben, um den Durchfluss durch Rohre zu steuern. Scheiben arbeiten normalerweise im 90-Grad-Winkel, daher werden sie manchmal als Eckdrehventile bezeichnet. Normalerweise werden sie verwendet, wenn es um Wirtschaftlichkeit geht. Wenn eine dichte Absperrung erforderlich ist, werden Absperrklappen mit weichen Elastomerdichtungen verwendet und/oder beschichtete Scheiben können verwendet werden, um die erforderliche Leistung bereitzustellen. Hochleistungs-Absperrklappen (HPBVs) – oder Doppel-Offset-Ventile – sind heute der Industriestandard für Absperrklappen und werden häufig zur Drosselsteuerung verwendet. Sie eignen sich gut für Anwendungen mit relativ konstante Druckabfälle oder langsame Prozesszyklen.
Zu den Vorteilen von HPBV gehören ein gerader Strömungsweg, eine hohe Kapazität und die Fähigkeit, feste und viskose Medien problemlos durchzulassen. Sie haben im Allgemeinen die niedrigsten Installationskosten aller Ventiltypen, insbesondere bei NPS 12 und größeren Größen. Ihr Kostenvorteil erhöht sich erheblich im Vergleich zu anderen Ventiltypen in Größen über 12 Zoll.
Sie bieten eine gute Absperrleistung über einen weiten Temperaturbereich und sind in verschiedenen Gehäuseausführungen einschließlich Wafer-, Laschen- und Doppelflanschausführung erhältlich. Sie sind viel leichter und kompakter als andere Ventiltypen. Zum Beispiel ein 12-Zoll-ANSI Der segmentierte Doppelflansch-Kugelhahn der Klasse 150 wiegt 350 Pfund und hat eine Baulänge von 13,31 Zoll, während ein 12-Zoll-Absperrklappen-Äquivalent nur 200 Pfund wiegt und eine Baulänge von 3 Zoll hat.
Absperrklappen weisen einige Einschränkungen auf, die sie für die Durchflussregelung in bestimmten Anwendungen ungeeignet machen. Dazu gehört die begrenzte Druckabfallfähigkeit im Vergleich zu Kugelkugelhähnen, bei denen ein größeres Potenzial für Kavitation oder Entspannungsverdampfung besteht.
Da die große Oberfläche der Scheibe wie ein Hebel wirkt und die dynamische Kraft des fließenden Mediums auf die Antriebswelle überträgt, werden Standard-Absperrklappen im Allgemeinen nicht für Hochdruckanwendungen verwendet. Wenn dies der Fall ist, sind die Größe und Auswahl des Stellantriebs von entscheidender Bedeutung.
Absperrklappen können manchmal überdimensioniert sein, was sich negativ auf die Prozessleistung auswirken kann. Dies kann auf die Verwendung von Ventilen mit Leitungsgröße, insbesondere Absperrklappen mit hoher Kapazität, zurückzuführen sein. Dies kann die Prozessvariabilität auf zwei Arten erhöhen. Erstens kann eine Überdimensionierung zu … Ventil zu viel Verstärkung, was weniger Flexibilität bei der Einstellung des Reglers lässt. Zweitens kann ein übergroßes Ventil häufiger bei kleineren Ventilöffnungen arbeiten, und die Dichtungsreibung kann in einer Absperrklappe größer sein. Weil ein übergroßes Ventil eine unverhältnismäßig große Durchflussänderung für a erzeugt Bei zunehmendem Ventilhub übertreibt dieses Phänomen die Prozessvariabilität, die mit der reibungsbedingten Totzone verbunden ist, erheblich.
Planer verwenden manchmal Absperrklappen, um wirtschaftlich zu sein oder um sie an eine bestimmte Leitungsgröße anzupassen, ungeachtet ihrer Einschränkungen. Es besteht der Trend, Absperrklappen zu überdimensionieren, um ein Einklemmen der Rohre zu vermeiden, was zu einer schlechten Prozesskontrolle führen kann.
Die größte Einschränkung besteht darin, dass der ideale Drosselklappensteuerbereich nicht so groß ist wie bei einem Kugelhahn oder Kugelsegmentventil. Absperrklappen funktionieren außerhalb des Steuerbereichs von etwa 30 % bis 50 % geöffnet normalerweise nicht gut.
Im Allgemeinen lässt sich der Regelkreis am einfachsten steuern, wenn der Regelkreis linear arbeitet und die Prozessverstärkung nahe bei eins liegt. Daher wird ein Prozessverstärkungsfaktor von 1,0 zum Ziel für eine gute Regelkreissteuerung, mit einem akzeptablen Bereich von 0,5 bis 2,0 ( ein Bereich von 4:1).
Die Leistung ist am besten, wenn der größte Teil der Schleifenverstärkung vom Regler kommt. Beachten Sie, dass in der Verstärkungskurve von Abbildung 1 die Prozessverstärkung im Bereich unterhalb von etwa 25 % des Ventilhubs ziemlich hoch wird.
Die Prozessverstärkung definiert die Beziehung zwischen Prozessausgangs- und Eingangsänderung. Ein Hub, bei dem die Prozessverstärkung zwischen 0,5 und 2,0 bleibt, ist der optimale Regelbereich für das Ventil. Wenn die Prozessverstärkung nicht im Bereich von 0,5 bis 2,0 liegt, kommt es zu schlechter dynamischer Leistung und Regelkreis Es kann zu Instabilität kommen.
Das Design der Klappenscheibe hat einen erheblichen Einfluss auf den Ventildurchfluss, wenn das Ventil vom geschlossenen in den offenen Zustand übergeht. Scheiben mit inhärenten gleichprozentigen Eigenschaften können Druckabfälle, die mit dem Durchfluss variieren, besser kompensieren. Gleichprozentige Innengarnituren sorgen für lineare Montageeigenschaften bei variierenden Druckabfällen ist ideal. Das Ergebnis ist eine genauere, eins-zu-eins Variation zwischen Durchfluss und Ventilweg.
Absperrklappen haben kürzlich Scheiben mit inhärenten gleichprozentigen Durchflusseigenschaften eingeführt. Dies bietet eine Installationsfunktion, die eine Verstärkung des Installationsprozesses im gewünschten Bereich von 0,5 bis 2,0 über größere Hübe ermöglicht. Dies verbessert die Drosselklappensteuerung erheblich, insbesondere im unteren Hubbereich.
Diese Konstruktion bietet eine gute Regelung mit einer akzeptablen Verstärkung von 0,5 bis 2,0 von etwa 11 % bis 70 %, was einer fast dreifachen Vergrößerung des Regelbereichs im Vergleich zu einer typischen Hochleistungs-Absperrklappe (HPBV) derselben Größe entspricht Gleiche Prozentsätze an Festplatten sorgen für eine insgesamt geringere Prozessvariabilität.
Absperrklappen mit inhärenter Gleichprozentcharakteristik, wie das Control-Disk-Ventil, eignen sich ideal für Prozesse, die eine präzise Drosselungsleistung erfordern. Sie können unabhängig von Prozessstörungen näher am Zielsollwert gesteuert werden, wodurch die Prozessvariabilität verringert wird.
Wenn die Absperrklappe nicht richtig funktioniert, lässt sich das Problem einfach durch den Austausch gegen eine richtig dimensionierte Klappe lösen. Beispielsweise verwendet ein Papierunternehmen zwei übergroße Absperrklappen, um die Feuchtigkeitsentfernung aus Zellstoff zu steuern. Beide Ventile wurden mit weniger als 20 % betrieben. Dies führt zu einer Prozessvariabilität von 3,5 % bzw. 8,0 %. Der größte Teil ihrer Lebensdauer wird im manuellen Modus verbracht.
Es wurden zwei Fisher Control-Disk-Absperrklappen der passenden Größe NPS 4 mit digitaler Ventilsteuerung installiert. Der Kreislauf läuft jetzt im automatischen Modus mit einer Prozessvariabilität von 3,5 % bis 1,6 % für das erste Ventil und 8 % bis 3,0 % für das zweite Ventil ohne irgendein spezielles Loop-Tuning.
Schlechte Wasserdruck- und Durchflusskontrolle im Kühlsystem des Stahlwerks führte zu inkonsistenten Endprodukten. Die neun installierten HPBVs waren nicht in der Lage, den Wasserfluss wie erforderlich effektiv zu steuern.
Das Werk wollte Ventile installieren, die den Prozess besser steuern und die Installationskosten minimieren sollten. Das Werk wird 10.000 US-Dollar für den Austausch der Rohrleitungen für jedes Ventil ausgeben, um von HPBV auf Kugelsegmentventile umzustellen. Stattdessen empfiehlt Emerson die Verwendung einer Control-Disk-Absperrklappe Ventil, das den Einbaumaßen aktueller HPBVs entspricht.
Ein Control-Disk-Ventil wurde Seite an Seite mit einem der neun vorhandenen HPBVs getestet und erfüllte die festgelegten Anforderungen. Die Anlage ersetzte innerhalb eines Jahres die verbleibenden acht HPBVs, die jeweils mit einem Control-Disk-Ventil ausgestattet waren, wodurch der Bedarf entfiel um die 90.000 US-Dollar teuren Rohrleitungen für den segmentierten Kugelhahn zu ersetzen, wobei der Kugelhahn etwa 25 % mehr kostete als die Absperrklappe.
Control-Disk-Ventile sorgen für eine präzise Steuerung und helfen, Schwankungen im Endprodukt zu vermeiden. Das Werk schätzt, dass die Installation von neun Control-Disk-Ventilen jährlich etwa 1 Million US-Dollar einsparen wird.
Im Vergleich zu den meisten anderen Ventiltypen haben HPBVs mit digitalen Stellungsreglern geringere Erstinstallationskosten und bieten bei richtiger Dimensionierung einen ausreichenden Regelbereich. Sie haben eine hohe Kapazität und minimale Durchflussbeschränkungen. Absperrklappen mit inhärenten gleichprozentigen Innengarnituren bieten die Möglichkeit, die Regelung zu erweitern Reichweite, ähnlich wie Durchgangs- oder Kugelhähne, und nehmen nur den Platz des HPBV ein.
Stellen Sie bei der Auswahl von Ventilen, insbesondere HPBVs, sicher, dass diese die richtige Größe haben, da sie andernfalls möglicherweise manuell vom Kontrollraum gesteuert werden. Es ist auch wichtig, den Ventilstil, die inhärenten Eigenschaften und die Ventilgröße zu berücksichtigen, die den größtmöglichen Steuerungsbereich bieten die Anwendung.
Mark Nymeyer ist Global Marketing Communications Manager bei Emerson Automation Solutions und verantwortlich für die Verkehrssteuerung.
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