Typ C html PUBLIC „-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN” „http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd”>
Zawory motylkowe są lżejsze, mniejsze i lżejsze od innych typów zaworów regulacyjnych, dzięki czemu stanowią najlepszy wybór do regulacji przepływu w wielu zastosowaniach. Tradycyjnie standardowe zawory motylkowe były używane w automatycznych systemach włączania/wyłączania i idealnie sprawdzają się w tej roli. Niektórzy inżynierowie uważają je jednak za niedopuszczalne, jeśli chodzi o regulację przepływu w układzie zamkniętym.
Zawory motylkowe wykorzystują obracające się tarcze do kontrolowania przepływu przez rury. Tarcze zazwyczaj pracują pod kątem 90 stopni, dlatego czasami nazywa się je zaworami obrotowymi kątowymi. Zazwyczaj stosuje się je, gdy liczy się oszczędność. Gdy wymagane jest ścisłe odcięcie, można użyć zaworów motylkowych z miękkimi uszczelkami elastomerowymi i/lub powlekanymi tarczami, aby zapewnić wymaganą wydajność. Wysokowydajne zawory motylkowe (HPBV) – lub zawory podwójnie offsetowe – są obecnie standardem branżowym dla zaworów regulacyjnych motylkowych i są szeroko stosowane do sterowania dławieniem. Dobrze sprawdzają się w zastosowaniach ze stosunkowo stałymi spadkami ciśnienia lub powolnymi cyklami procesów.
Zalety zaworów HPBV obejmują prostą ścieżkę przepływu, dużą wydajność i możliwość łatwego przepuszczania mediów stałych i lepkich. Mają one na ogół najniższe koszty instalacji ze wszystkich typów zaworów, szczególnie w przypadku rozmiarów NPS 12 i większych. Ich przewaga kosztowa jest znacznie większa w porównaniu z innymi typami zaworów o rozmiarach powyżej 12 cali.
Zapewniają dobrą wydajność odcinania w szerokim zakresie temperatur i są dostępne w różnych konstrukcjach korpusu, w tym międzykołnierzowej, z otworami i dwukołnierzowej. Są znacznie lżejsze i bardziej kompaktowe niż inne typy zaworów. Na przykład 12-calowy segmentowy zawór kulowy z podwójnym kołnierzem ANSI klasy 150 waży 350 funtów i ma wymiar czołowy 13,31 cala, podczas gdy odpowiednik 12-calowego zaworu motylkowego z otworami waży zaledwie 200 funtów i ma wymiar czołowy 3 cale.
Zawory motylkowe mają pewne ograniczenia, które sprawiają, że nie nadają się do kontroli przepływu w niektórych zastosowaniach. Należą do nich ograniczone możliwości spadku ciśnienia w porównaniu do zaworów kulowych, które są bardziej narażone na kawitację lub błyskawiczne parowanie.
Ponieważ duża powierzchnia tarczy działa jak dźwignia, przenosząc siłę dynamiczną przepływającego medium na wał napędowy, standardowych zaworów motylkowych na ogół nie stosuje się w zastosowaniach wysokociśnieniowych. W takich przypadkach kluczowe znaczenie ma rozmiar i dobór siłownika.
Zawory motylkowe mogą być czasami przewymiarowane, co może mieć negatywny wpływ na wydajność procesu. Może to być spowodowane użyciem zaworów o rozmiarach liniowych, zwłaszcza zaworów motylkowych o dużej przepustowości. Może to zwiększyć zmienność procesu na dwa sposoby. Po pierwsze, przewymiarowanie może nadać zaworowi zbyt duże wzmocnienie, co ograniczy elastyczność w regulacji sterownika. Po drugie, zawór o zbyt dużym rozmiarze może działać częściej przy mniejszych otworach zaworu, a tarcie uszczelnienia może być większe w zaworze motylkowym. Ponieważ zawór o zbyt dużym rozmiarze wytwarza nieproporcjonalnie dużą zmianę przepływu dla danego przyrostu skoku zaworu, zjawisko to znacznie wyolbrzymia zmienność procesu związaną z nieczułością indukowaną tarciem.
Projektanci czasami stosują zawory motylkowe ze względów ekonomicznych lub w celu dopasowania do danego rozmiaru rurociągu, bez względu na ograniczenia. Istnieje tendencja do stosowania zbyt dużych zaworów motylkowych, aby uniknąć przytrzaśnięcia rur, co może prowadzić do słabej kontroli procesu.
Największym ograniczeniem jest to, że idealny zakres sterowania przepustnicą nie jest tak szeroki jak w przypadku zaworu kulowego lub segmentowego zaworu kulowego. Zawory motylkowe zazwyczaj nie działają dobrze poza zakresem sterowania wynoszącym od 30% do 50% otwarcia.
Ogólnie rzecz biorąc, pętlę najłatwiej kontrolować, gdy działa ona liniowo, a wzmocnienie procesu jest bliskie jedności. Dlatego wzmocnienie procesu na poziomie 1,0 staje się celem dobrej kontroli pętli, a dopuszczalny zakres wynosi od 0,5 do 2,0 (zakres 4:1).
Najlepsza wydajność występuje, gdy większość wzmocnienia pętli pochodzi ze sterownika. Należy zauważyć, że na krzywej wzmocnienia na rysunku 1 wzmocnienie procesu staje się dość wysokie w obszarze poniżej około 25% skoku zaworu.
Wzmocnienie procesu określa relację między wyjściem procesu a zmianą wejścia. Optymalnym zakresem sterowania dla zaworu jest skok, w którym wzmocnienie procesu mieści się w przedziale od 0,5 do 2,0. Gdy wzmocnienie procesu nie mieści się w przedziale od 0,5 do 2,0, może wystąpić słaba dynamika i niestabilność pętli.
Konstrukcja tarczy motylkowej ma znaczący wpływ na przepływ zaworu podczas przechodzenia z położenia zamkniętego do otwartego. Tarcze o charakterystyce stałoprocentowej mogą lepiej kompensować spadki ciśnienia zmieniające się wraz z przepływem. Przycięcia o charakterystyce stałoprocentowej zapewniają liniowe charakterystyki montażu przy zmiennym spadku ciśnienia, co jest idealne. Rezultatem jest dokładniejsza, proporcjonalna zmiana między przepływem a skokiem zaworu.
Zawory motylkowe zostały niedawno wyposażone w tarcze o charakterystyce przepływu stałoprocentowego. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie wzmocnienia procesu instalacji w pożądanym zakresie od 0,5 do 2,0 przy szerszych skokach. Znacznie poprawia to kontrolę przepustnicy, szczególnie w dolnym zakresie skoku.
Konstrukcja ta zapewnia dobrą kontrolę, z akceptowalnym wzmocnieniem wynoszącym od 0,5 do 2,0, od około 11% otwarcia do 70%, co stanowi prawie trzykrotny wzrost zakresu kontroli w porównaniu do typowego zaworu motylkowego o wysokiej wydajności (HPBV) o tym samym rozmiarze. Dlatego równe procenty dysków zapewniają ogólnie niższą zmienność procesu.
Zawory motylkowe o charakterystyce stałoprocentowej, takie jak zawór Control-Disk, idealnie nadają się do procesów wymagających precyzyjnej kontroli dławienia. Można nimi sterować bliżej punktu docelowego bez względu na zakłócenia procesu, co zmniejsza zmienność procesu.
Jeśli zawór motylkowy nie działa prawidłowo, problem można rozwiązać po prostu wymieniając go na zawór o odpowiedniej wielkości. Na przykład, firma papiernicza używa dwóch powiększonych zaworów motylkowych do kontrolowania usuwania wilgoci z miazgi. Oba zawory były obsługiwane przy skoku mniejszym niż 20%, co skutkowało zmiennością procesu wynoszącą odpowiednio 3,5% i 8,0%. Większość ich żywotności przypada na tryb ręczny.
Zainstalowano dwa odpowiedniej wielkości zawory motylkowe NPS 4 Fisher Control-Disk z cyfrowym sterownikiem zaworów. Pętla pracuje teraz w trybie automatycznym ze zmiennością procesu od 3,5% do 1,6% dla pierwszego zaworu i od 8% do 3,0% dla drugiego zaworu, bez żadnego specjalnego dostrajania pętli.
Niewłaściwe ciśnienie wody i kontrola przepływu w układzie chłodzenia huty skutkowały niejednorodnymi produktami końcowymi. Dziewięć zainstalowanych zaworów HPBV nie było w stanie skutecznie kontrolować przepływu wody zgodnie z wymaganiami.
Zakład chciał zainstalować zawory, które lepiej kontrolowałyby proces, i musiał zminimalizować koszty instalacji. Zakład wyda 10 000 USD na wymianę rurociągów każdego zaworu w celu przejścia z zaworów HPBV na segmentowe zawory kulowe. Zamiast tego Emerson zaleca zastosowanie zaworu motylkowego Control-Disk o wymiarach czołowych odpowiadających obecnym zaworom HPBV.
Zawór Control-Disk został przetestowany równolegle z jednym z dziewięciu istniejących zaworów HPBV i spełnił określone wymagania. Zakład wymienił pozostałe osiem zaworów HPBV w ciągu roku, wyposażając każdy w zawór Control-Disk, co wyeliminowało potrzebę wymiany instalacji hydraulicznej segmentowego zaworu kulowego o wartości 90 000 USD; zawór kulowy był przy tym o około 25% droższy od zaworu motylkowego.
Zawory Control-Disk zapewniają precyzyjną kontrolę i pomagają wyeliminować zmienność produktu końcowego. Zakład szacuje, że instalacja dziewięciu zaworów Control-Disk pozwoli zaoszczędzić około 1 miliona dolarów rocznie.
W porównaniu do większości innych typów zaworów, zawory HPBV z cyfrowymi pozycjonerami cechują się niższymi początkowymi kosztami instalacji i, przy odpowiednim doborze rozmiaru, zapewniają odpowiedni zakres sterowania. Mają dużą przepustowość i minimalne ograniczenia przepływu. Zawory motylkowe z wewnętrznym wyrównaniem procentowym oferują możliwość rozszerzenia zakresu sterowania, podobnie jak zawory kulowe lub grzybkowe, zajmując przy tym tylko przestrzeń zaworu HPBV.
Wybierając zawory, zwłaszcza HPBV, należy upewnić się, że mają odpowiedni rozmiar, w przeciwnym razie mogą być sterowane ręcznie z pomieszczenia kontrolnego. Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę styl zaworu, jego charakterystykę wewnętrzną i rozmiar, który zapewni najszerszy zakres sterowania dla danego zastosowania.
Mark Nymeyer jest globalnym menedżerem ds. komunikacji marketingowej w Emerson Automation Solutions i odpowiada za kontrolę ruchu.
To nie jest płatna ściana. To jest bezpłatna ściana. Nie chcemy przeszkadzać Ci w osiągnięciu celu, więc zajmie Ci to tylko kilka sekund.
Czas publikacji: 20-01-2022
