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Der von Heißwasserkesseln erzeugte Dampf wird in großem Umfang in industriellen Anwendungen eingesetzt. Industrielle Prozesse wie Trocknung, mechanische Arbeit, Stromerzeugung und Prozesswärme sind typische Dampfanwendungen. Das Dampfventil wird verwendet, um den Eingangsdampfdruck zu reduzieren und den Dampf und die Temperatur, die diesen Prozessen zugeführt werden, genau einzustellen und zu steuern.
Im Gegensatz zu den meisten anderen industriellen Prozessflüssigkeiten weist Dampf spezifische Eigenschaften auf, die eine Steuerung mit Ventilen erschweren. Diese Eigenschaften können sein hohes Volumen und seine hohe Temperatur sowie seine Kondensationskapazität sein, die das Volumen schnell um mehr als das Tausendfache reduzieren kann. Wenn Sie das Ventil als Werkzeug zur Prozesssteuerung verwenden, gibt es bei der Verwendung von Dampf mehrere Überlegungen.
Im Folgenden sind die 7 schwerwiegendsten Fehler bei Ventilanwendungen aufgeführt, die Sie bei der Verwendung von Dampf nicht machen dürfen. Diese Liste deckt nicht alle Vorsichtsmaßnahmen für die Dampfventilsteuerung ab. Es beschreibt häufige Vorgänge, die bei der Dampfregulierung häufig zu Schäden oder unsicheren Bedingungen führen.
Jeder weiß, dass Dampf kondensiert, doch wenn es um die Prozesssteuerung von Dampfleitungen geht, wird diese offensichtliche Eigenschaft von Dampf oft vergessen. Die meisten Leute denken, dass sich die Produktionslinie immer in einem hohen Temperatur- und Gaszustand befindet und dass das Ventil dafür ausgelegt ist.
Allerdings läuft die Dampfleitung nicht immer kontinuierlich, sodass es zu Abkühlung und Kondensation kommt. Und mit der Kondensation geht eine deutliche Volumenreduzierung einher. Obwohl Kondensatableiter effektiv kondensierten Dampf behandeln, muss der Ventilbetrieb an der Dampfleitung für die Behandlung von flüssigem Wasser ausgelegt sein, bei dem es sich normalerweise um eine Mischung aus Flüssigkeit und Gas handelt.
Wenn Dampf inkompressibles Wasser zu einer plötzlichen Beschleunigung zwingt und durch Ventile oder Armaturen blockiert wird, kommt es in Dampfleitungen zu Wasserschlägen. Wasser kann sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, was in milden Fällen zu Lärm und Rohrbewegungen oder in schweren Fällen zu Explosionen und Schäden an Rohren oder Geräten führen kann. Beim Betrieb mit Dampf sollte das Ventil an der Prozessleitung langsam geöffnet oder geschlossen werden, um ein plötzliches Platzen der Flüssigkeit zu verhindern.
Für Dampfanwendungen ausgelegte Ventile müssen unter den Auslegungsbedingungen Druck und Temperatur arbeiten. Der Dampf dehnt sich schnell auf ein großes Volumen aus. Bei einem Temperaturanstieg um 20 K verdoppelt sich der Druck im Ventil, das für solche Drücke möglicherweise nicht ausgelegt ist. Das Ventil muss für den Worst Case (maximaler Druck und maximale Temperatur) im System ausgelegt sein.
Ein häufiger Fehler bei der Ventilspezifikation und -auswahl ist die Wahl des falschen Ventiltyps für Dampfanwendungen. Die meisten Ventiltypen können in Dampfanwendungen eingesetzt werden. Sie bieten jedoch unterschiedliche Funktionen und Bedienelemente. Kugelhähne oder Absperrschieber sorgen für eine präzise Durchflussregelung, die besser erreichbar ist als Absperrklappen. Aufgrund der großen Durchflussrate ist dieser Unterschied bei Dampfanwendungen von entscheidender Bedeutung. Andere in Dampfanwendungen übliche Ventiltypen sind Absperrschieber und Membranventile.
Ein ähnlicher Fehler bei der Wahl des Ventiltyps ist die Wahl des Antriebstyps. Der Antrieb dient zum ferngesteuerten Öffnen und Schließen des Ventils. Obwohl in einigen Anwendungen ein Ein-/Aus-Stellantrieb ausreichend sein kann, ist bei den meisten Dampfanwendungen eine Anpassung des Stellantriebs erforderlich, um Druck, Temperatur und Volumen präzise zu steuern.
Bevor Sie ein Ventil für Dampfanwendungen auswählen, nehmen Sie sich etwas Zeit, um den erwarteten Druckabfall am Ventil abzuschätzen. Das 1,25-Zoll-Ventil kann den Vordruck von 145 psi auf 72,5 psi reduzieren, während das 2-Zoll-Ventil im gleichen Prozessstrom den Vordruck von 145 psi auf nur 137,7 psi reduziert.
Obwohl die Verwendung kleinerer Ventile kostengünstig und verlockend ist, insbesondere wenn sie ausreichend sind, sind sie leider anfällig für Geräusche. Sie hängen auch mit Vibrationen zusammen, die die Lebensdauer von Ventilen und Rohrverbindungsstücken verkürzen. Erwägen Sie ein Ventil, das größer als erforderlich ist, um Geräusche und Vibrationen zu kontrollieren. Das Dampfventil verfügt außerdem über eine spezielle Geräuschreduzierungsvorrichtung.
Ein weiterer Fehler bei der Ventildimensionierung ist die einstufige Druckreduzierung. Durch die hohe Dampfgeschwindigkeit am Ventilauslass kommt es zu einem Verschleiß der Oberfläche in einem Prozess, der Erosion genannt wird. Wenn der Versorgungsdampfdruck um mehrere Größenordnungen höher ist als der örtliche Bedarf, sollten Sie erwägen, den Druck in zwei oder mehr Stufen zu reduzieren.
Der letzte Punkt der Ventilgröße ist der kritische Druck. Dies ist der Punkt, an dem ein weiterer Anstieg des Vordrucks den Dampffluss durch das Ventil nicht erhöht. Dies weist darauf hin, dass das Ventil für die erforderliche Prozessanwendung zu klein ist. Beachten Sie, dass die Größe des Ventils nicht zu groß sein sollte, um ein „Schwingen“ zu vermeiden, das auftreten kann, wenn eine geringfügige Änderung der Ventilposition eine erhebliche Änderung der Steuerfunktion verursacht, insbesondere bei Teillast.
Die Konstruktion von Dampfventilen und ihren Prozessen kann schwierig sein. Die Spezifikationen zum Umgang mit Volumenunterschieden zwischen Wasser und Dampf, Kondensation, Wasserschlägen und Lärm können verwirrend sein. Viele Menschen machen diese häufigen Fehler beim Entwurf eines Dampfsystems, insbesondere beim ersten Versuch. Schließlich ist es ein natürlicher Teil des Lernens, Fehler zu machen. Wenn Sie die Informationen vollständig kennen, können Sie Fehler vermeiden, die zu erhöhten Kosten und Ausfallzeiten bei Dampfanwendungen führen können.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.10.2021
