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Sep 11, 2023

Considerazioni chiave nella specifica delle valvole di controllo

March 1, 2017 | By Satyendra Kumar Singh, Simon India Ltd.

1 marzo 2017 | Di Satyendra Kumar Singh, Simon India Ltd.

Seguire questa guida per specificare accuratamente una valvola di controllo durante la fase di progettazione

Le valvole di controllo sono uno degli strumenti più comuni e importanti utilizzati nelle industrie di processo chimico (CPI). Contribuiscono a garantire un funzionamento regolare ed efficiente degli impianti di processo, raggiungendo i parametri operativi desiderati mediante la regolazione del flusso del fluido nei tubi collegati. La necessità di specificare correttamente le valvole di controllo durante la fase di progettazione di un impianto non può essere sottovalutata.

La dimensione di una valvola di controllo deriva da un parametro chiamato coefficiente di flusso ( C v), che è definito come portata volumetrica (in gal/min) di acqua attraverso la valvola a 60°F quando la caduta di pressione attraverso la valvola è di 1 psi ( C v è calcolato utilizzando la formula fornita nello standard ISA-75.01.01-2007). Gli ingegneri di processo dovrebbero prendere in considerazione i seguenti aspetti quando specificano le valvole di controllo, per garantire che le valvole prodotte dai fornitori funzionino secondo i requisiti.

1. Controllabilità. Quando si specifica una valvola di controllo durante la fase di progettazione, l'ingegnere di processo deve garantire che la controllabilità della valvola sia buona nell'intero intervallo tra le portate minima e massima. Ciò può essere fatto stimando il C v massimo e il C v minimo che corrispondono rispettivamente alla portata massima e alla portata minima. In generale, la controllabilità di una valvola di controllo è ritenuta accettabile se la sua corsa alla portata massima non supera il 90% della corsa nominale e se la corsa alla portata minima è compresa tra il 10 e il 20% della corsa nominale. Ciò significa che il rapporto tra il C v massimo stimato e il C v minimo stimato non dovrebbe preferibilmente essere superiore a 15. Se il rapporto supera di gran lunga questo valore, la corsa al flusso minimo può essere inferiore al 10% della corsa nominale, o la corsa al massimo il flusso può essere maggiore del 90% della corsa nominale: entrambi gli scenari implicano una scarsa controllabilità della valvola. In tal caso, la caduta di pressione attraverso la valvola di controllo dovrebbe essere aumentata in modo da poter abbassare il rapporto target, come mostrato nell'equazione (1). Per i fluidi incomprimibili, il rapporto tra il C v massimo e il C v minimo è dato dall'equazione (1):

FIGURA 1. Di seguito è mostrato un tipico circuito di una valvola di controllo, utilizzato a titolo illustrativo nelle descrizioni fornite nel testo principale

La Figura 1 mostra un tipico circuito della valvola di controllo. Le seguenti note aggiungono ulteriori spiegazioni:

Facendo riferimento alla Figura 1, se x è la caduta di pressione attraverso il circuito della valvola di controllo P 1 ABP 2 e y è la caduta di pressione attraverso la valvola di controllo AB per il flusso massimo, allora la caduta di pressione nella restante parte del circuito (costituita da i tubi, i raccordi, gli scambiatori di calore, gli elementi di flusso e altro; come rappresentato dai segmenti P 1 A e BP 2) è x–y per il flusso massimo.

Se r è il rapporto tra il flusso massimo e quello minimo e z è la caduta di pressione nel circuito P 1 ABP 2 al flusso minimo, allora, ignorando la differenza di elevazione tra P 1 e P 2, la caduta di pressione nella parte del circuito diversa rispetto alla valvola di controllo (ovvero P 1 A e BP 2) alla portata minima è circa = (x–y)/r 2.

La caduta di pressione attraverso la valvola di controllo AB al flusso minimo è di circa:

Dall'equazione (1) e dall'equazione (2), ( C v) max /(C v) min è approssimativamente:

Dall’equazione (3) si possono trarre le seguenti conclusioni:

(C v) max /(C v) min è approssimativamente = [1 + (3,84 x/ y)] 0,5, il che implica che (C v) max /(C v) min è approssimativamente 3,5, per un valore x/ y di 3.0. Un valore (C v) max /(C v) min vicino a 3,5 corrisponde ad una controllabilità ragionevolmente buona. Pertanto, si può affermare che per una buona controllabilità, la caduta di pressione attraverso la valvola di controllo dovrebbe essere circa un terzo della caduta di pressione dinamica totale attraverso il circuito alla portata massima, se la portata massima e minima sono rispettivamente pari al 110% e al 50% del valore normale. fluire.