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Il vapore prodotto dalle caldaie ad acqua calda è ampiamente utilizzato nelle applicazioni industriali. Processi industriali come l'essiccazione, il lavoro meccanico, la produzione di energia e il riscaldamento di processo sono tipiche applicazioni del vapore. La valvola del vapore viene utilizzata per ridurre la pressione del vapore in ingresso e per regolare e controllare con precisione il vapore e la temperatura forniti a questi processi.
A differenza della maggior parte degli altri fluidi di processo industriale, il vapore ha caratteristiche specifiche che lo rendono difficile da controllare con le valvole. Queste caratteristiche possono essere il volume e la temperatura elevati, nonché la capacità di condensazione, che può ridurre rapidamente il volume di oltre mille volte. Se si utilizza la valvola come strumento di controllo del processo, è necessario tenere presenti diverse considerazioni quando si utilizza il vapore.
Di seguito sono riportati i 7 errori più gravi nelle applicazioni con valvole da non commettere quando si utilizza il vapore. Questo elenco non copre tutte le precauzioni per il controllo della valvola del vapore. Descrive le operazioni comuni che spesso provocano danni o condizioni non sicure quando si tenta di regolare il vapore.
Tutti sanno che il vapore si condensa, ma quando si parla del controllo del processo delle condotte del vapore, questa caratteristica ovvia del vapore viene spesso dimenticata. La maggior parte delle persone pensa che la linea di produzione sia sempre ad alta temperatura e allo stato gassoso e la valvola è progettata per questo.
Tuttavia, la linea del vapore non funziona sempre in modo continuo, quindi si raffredderà e condenserà. E la condensa è accompagnata da una significativa riduzione del volume. Sebbene gli scaricatori di condensa trattino efficacemente il vapore condensato, il funzionamento della valvola sulla linea del vapore deve essere progettato per trattare l'acqua liquida, che solitamente è una miscela di liquido e gas.
Quando il vapore costringe l'acqua incomprimibile ad accelerare improvvisamente e viene bloccato da valvole o raccordi, si verifica un colpo d'ariete nei tubi del vapore. L'acqua può muoversi ad alta velocità, causando rumore e movimento dei tubi nei casi lievi, o effetti esplosivi nei casi più gravi, causando danni ai tubi o alle apparecchiature. Durante il funzionamento con vapore, la valvola sulla tubazione di processo deve essere aperta o chiusa lentamente per evitare lo scoppio improvviso del fluido.
Le valvole progettate per applicazioni su vapore devono funzionare nelle condizioni di pressione e temperatura di progetto. Il vapore si espande rapidamente fino a raggiungere un grande volume. Un aumento di temperatura di 20 K raddoppierà la pressione nella valvola, che potrebbe non essere progettata per tali pressioni. La valvola deve essere progettata per il caso peggiore (pressione e temperatura massime) nel sistema.
Un errore comune nella specifica e nella selezione della valvola è il tipo sbagliato di valvola per le applicazioni con vapore. La maggior parte dei tipi di valvole possono essere utilizzati nelle applicazioni con vapore. Tuttavia, forniscono funzioni e controlli diversi. Le valvole a sfera o le valvole a saracinesca forniscono un controllo preciso del flusso, che è più realizzabile rispetto alle valvole a farfalla. A causa della grande portata, questa differenza è fondamentale nelle applicazioni con vapore. Altri tipi di valvole comuni nelle applicazioni con vapore sono le valvole a saracinesca e le valvole a membrana.
Un errore simile nella scelta del tipo di valvola è la scelta del tipo di attuatore. L'attuatore viene utilizzato per aprire e chiudere la valvola a distanza. Sebbene in alcune applicazioni possa essere sufficiente un attuatore on/off, la maggior parte delle applicazioni con vapore richiedono la regolazione dell'attuatore per controllare con precisione pressione, temperatura e volume.
Prima di selezionare una valvola per applicazioni su vapore, prendersi del tempo per stimare la caduta di pressione prevista attraverso la valvola. La valvola da 1,25 pollici può ridurre la pressione a monte da 145 psi a 72,5 psi, mentre la valvola da 2 pollici sullo stesso flusso di processo ridurrà la pressione a monte da 145 psi a soli 137,7 psi.
Sebbene l’utilizzo di valvole più piccole sia conveniente e allettante, soprattutto quando sufficienti, purtroppo sono soggette a rumore. Sono inoltre legati alle vibrazioni che riducono la durata delle valvole e dei raccordi. Considera una valvola più grande del necessario per gestire il rumore e le vibrazioni. La valvola del vapore è inoltre dotata di uno speciale dispositivo di riduzione del rumore.
Un altro errore nel dimensionamento della valvola è la riduzione della pressione in uno stadio. Fa sì che l'elevata velocità del vapore all'uscita della valvola consumi la superficie in un processo chiamato erosione. Se la pressione del vapore di alimentazione è di diversi ordini di grandezza superiore ai requisiti locali, considerare la riduzione della pressione in due o più fasi.
L'ultimo punto della dimensione della valvola è la pressione critica. Questo è il punto in cui un ulteriore aumento della pressione a monte non aumenterà il flusso di vapore attraverso la valvola. Indica che la valvola è troppo piccola per l'applicazione di processo richiesta. Tenere presente che la dimensione della valvola non deve essere troppo grande per evitare "oscillazioni", che possono verificarsi quando un leggero cambiamento nella posizione della valvola provoca un cambiamento significativo nella funzione di controllo, soprattutto sotto carico parziale.
La progettazione delle valvole del vapore e dei relativi processi può essere complessa. Le specifiche per la gestione delle differenze di volume tra acqua e vapore, condensa, colpi d'ariete e rumore possono creare confusione. Molte persone commettono questi errori comuni quando progettano un sistema a vapore, soprattutto al primo tentativo. Dopotutto, commettere errori è una parte naturale dell’apprendimento. Conoscere a fondo le informazioni può aiutare a evitare errori che possono portare a maggiori costi e tempi di inattività per le applicazioni a vapore.
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Orario di pubblicazione: 08-ottobre-2021
