Domande frequenti sulle valvole di controllo elettriche

1. Quali sono i tre fattori principali da considerare quando si seleziona un attuatore?

1. L'uscita dell'attuatore deve superare il carico della valvola ed essere adeguatamente abbinata.
2. Quando si controllano le combinazioni standard, considerare se la differenza di pressione consentita specificata per la valvola soddisfa i requisiti del processo. Per differenze di pressione elevate, calcolare la forza squilibrata che agisce sul tappo della valvola.
3. Considerare se la velocità di risposta dell'attuatore soddisfa i requisiti operativi del processo, in particolare per gli attuatori elettrici.

2. Quali sono le caratteristiche degli attuatori elettrici rispetto agli attuatori pneumatici e quali sono le diverse forme di uscita?

Gli attuatori elettrici utilizzano l'energia elettrica come fonte di azionamento, che è semplice e conveniente, con elevata spinta, coppia e rigidità. Tuttavia, hanno una struttura complessa e una minore affidabilità. Sono più costosi degli attuatori pneumatici per dimensioni medie e piccole. Sono comunemente utilizzati in applicazioni senza alimentazione di gas o dove non sono necessarie rigorose esigenze antideflagranti e antincendio.

Gli attuatori elettrici hanno tre forme di uscita: corsa angolare, corsa lineare e multi-rotazione.

3. Perché le valvole a corsa angolare hanno un differenziale di pressione di intercettazione maggiore?

Le valvole a corsa angolare hanno un differenziale di pressione di intercettazione maggiore perché la forza risultante generata dal fluido sul corpo valvola o sulla piastra della valvola produce una coppia molto piccola sull'albero rotante, consentendo di resistere a un differenziale di pressione maggiore.

Le valvole a farfalla e le valvole a sfera sono i tipi più comuni di valvole a corsa angolare.

4. Quali valvole richiedono la selezione della direzione del flusso? Come dovrebbero essere selezionate?

Le valvole di regolazione a tenuta singola, come le valvole a sede singola, le valvole ad alta pressione e le valvole a manicotto a tenuta singola senza fori di bilanciamento, richiedono la selezione della direzione del flusso.

I tipi aperti al flusso e chiusi al flusso hanno ciascuno i propri vantaggi e svantaggi. Le valvole aperte al flusso funzionano in modo più stabile, ma hanno prestazioni di autopulizia e tenuta inferiori, con conseguente durata più breve; le valvole chiuse al flusso hanno una durata maggiore, migliori prestazioni di autopulizia e tenuta, ma la stabilità è scarsa quando il diametro dello stelo della valvola è inferiore al diametro del corpo valvola.

Le valvole a sede singola, le valvole a basso flusso e le valvole a manicotto a tenuta singola utilizzano tipicamente il tipo aperto al flusso. Quando esistono gravi requisiti di erosione o autopulizia, è possibile selezionare il tipo chiuso al flusso. Le valvole di controllo a caratteristica di apertura rapida a due posizioni utilizzano il tipo chiuso al flusso.

5. Oltre alle valvole a sede singola, a doppia sede e a manicotto, quali altre valvole hanno funzioni di regolazione?

Le valvole a membrana, le valvole a farfalla, le valvole a sfera di tipo O (principalmente per l'intercettazione), le valvole a sfera di tipo V (elevato rapporto di regolazione e funzione di taglio) e le valvole rotanti eccentriche sono tutte valvole con funzioni di regolazione.

6. Perché la selezione della valvola è più importante del calcolo?

Rispetto al calcolo, la selezione della valvola è molto più importante e complessa. Questo perché il calcolo è semplicemente un semplice calcolo della formula e la sua accuratezza non risiede nella precisione della formula stessa, ma nell'accuratezza dei parametri di processo forniti.

La selezione della valvola implica un'ampia gamma di considerazioni e anche piccoli errori possono portare a una selezione impropria, con conseguente spreco di manodopera, materiali e finanze, nonché prestazioni insoddisfacenti e vari problemi operativi come affidabilità, durata e qualità operativa.

7. Perché le valvole a doppia sede non possono essere utilizzate come valvole di intercettazione?

Il vantaggio del corpo valvola a doppia sede è la sua struttura bilanciata, che consente differenziali di pressione elevati. Tuttavia, il suo svantaggio principale è che le due superfici di tenuta non possono mantenere un buon contatto simultaneamente, con conseguenti perdite significative.

Se viene utilizzato artificialmente e forzatamente in applicazioni di intercettazione, i risultati saranno insoddisfacenti. Anche con miglioramenti (come la valvola a manicotto a doppia tenuta), questo approccio non è consigliabile.

8. Perché la valvola a doppia sede tende a oscillare a piccoli angoli di apertura?

Per un singolo corpo valvola, quando il fluido è di tipo aperto al flusso, la valvola ha una buona stabilità; quando il fluido è di tipo chiuso al flusso, la valvola ha una scarsa stabilità. Una valvola a doppia sede ha due corpi valvola, con il corpo valvola inferiore in modalità chiusa al flusso e il corpo valvola superiore in modalità aperta al flusso.

Pertanto, quando si opera a piccole aperture, il corpo valvola chiuso al flusso è incline a causare vibrazioni della valvola, motivo per cui le valvole a doppia sede non sono adatte per applicazioni a piccola apertura.

9. Quali sono le caratteristiche di una valvola di controllo a sede singola a passaggio diretto? In quali applicazioni viene utilizzata?

1. Bassa velocità di perdita, poiché c'è un solo corpo valvola, garantendo una buona tenuta. La velocità di perdita standard è dello 0,01% KV e un'ulteriore progettazione può renderla adatta per l'uso come valvola di intercettazione.
2. Basso differenziale di pressione consentito, poiché la forza squilibrata è elevata. Per una valvola DN100, la differenza di pressione (△P) è di soli 120 kPa.
3. Bassa capacità di flusso. Il KV per una valvola DN100 è solo 120.

È comunemente utilizzata in applicazioni in cui la perdita è minima e il differenziale di pressione non è significativo.

10. Quali sono le caratteristiche di una valvola di controllo a doppia sede a passaggio diretto? In quali applicazioni viene utilizzata?

1. Elevato differenziale di pressione consentito, in quanto può compensare molte forze squilibrate. Il △P della valvola per una valvola DN100 è di 280 kPa.
2. Elevata capacità di flusso. Il valore KV per una valvola DN100 è 160.
3. Elevata velocità di perdita, a causa dei due corpi valvola che non possono sigillare simultaneamente. La velocità di perdita standard è dello 0,1% KV, che è 10 volte quella di una valvola a sede singola.

Le valvole di controllo a doppia sede a passaggio diretto vengono utilizzate principalmente in applicazioni con elevati differenziali di pressione e requisiti di perdita meno rigorosi.

11. Perché le valvole di controllo a corsa lineare hanno scarse prestazioni anti-intasamento, mentre le valvole a corsa angolare hanno buone prestazioni anti-intasamento?

In una valvola a corsa diretta, il corpo valvola esegue la strozzatura verticale, mentre il fluido entra ed esce orizzontalmente. Il percorso del flusso all'interno della cavità della valvola si piega e gira inevitabilmente, rendendo il percorso del flusso della valvola molto complesso (simile a una forma di "S" invertita). Questo crea numerose zone morte, fornendo spazio per la sedimentazione del fluido, che può portare a blocchi nel tempo.

Nelle valvole a corsa angolare, la direzione della strozzatura è orizzontale, con il fluido che entra ed esce orizzontalmente. Ciò facilita la rimozione delle impurità e semplifica il percorso del flusso, riducendo al minimo lo spazio di sedimentazione. Pertanto, le valvole a corsa angolare hanno prestazioni anti-intasamento superiori.

12. Quando è necessario un posizionatore di valvola?

1. Applicazioni con elevato attrito che richiedono un posizionamento preciso. Esempi includono valvole di controllo ad alta o bassa temperatura o valvole che utilizzano guarnizioni in grafite flessibile;
2. Applicazioni in cui i processi lenti richiedono una maggiore velocità di risposta della valvola di controllo. Ad esempio, sistemi di controllo della temperatura, del livello o dei parametri analitici.
3. Applicazioni in cui è necessario aumentare la forza di uscita dell'attuatore e la forza di intercettazione. Ad esempio, valvole a sede singola con DN ≥ 25, valvole a doppia sede con DN > 100 o applicazioni in cui la caduta di pressione attraverso la valvola (△P) supera 1 MPa o la pressione di ingresso (P1) supera 10 MPa.
4. Applicazioni in cui la modalità di apertura/chiusura pneumatica della valvola di controllo deve essere modificata durante il funzionamento nei sistemi di controllo a intervallo diviso.
5. Applicazioni in cui è necessario alterare la caratteristica di flusso della valvola di controllo.

13. Quali sono i sette passaggi per determinare la dimensione della valvola?

1. Determinare la portata calcolata — Qmax, Qmin
2. Determinare la caduta di pressione calcolata — selezionare il rapporto di resistenza S in base alle caratteristiche del sistema, quindi determinare la caduta di pressione calcolata (quando la valvola è completamente aperta);
3. Calcolare il coefficiente di flusso — utilizzare formule di calcolo, grafici o software appropriati per determinare i valori KV massimi e minimi;
4. Selezionare il valore KV — in base al valore KV massimo, selezionare il valore KV più vicino nella serie di prodotti selezionata per ottenere la dimensione preliminare della valvola;
5. Verificare l'apertura della valvola — assicurarsi che l'apertura della valvola sia ≤90% quando si raggiunge Qmax e ≥10% quando si raggiunge Qmin;
6. Verifica del rapporto regolabile effettivo — generalmente richiede R ≥ 10; R effettivo > R richiesto
7. Determinazione delle dimensioni — se non qualificato, riselezionare il valore KV e verificare di nuovo.

14. Perché la valvola a manicotto non ha soddisfatto le aspettative quando ha sostituito le valvole a sede singola e a doppia sede?

Le valvole a cilindro, che hanno debuttato negli anni '60, sono state ampiamente utilizzate a livello nazionale e internazionale negli anni '70. Negli anni '80, le valvole a cilindro rappresentavano una percentuale significativa degli impianti petrolchimici introdotti. A quel tempo, molti credevano che le valvole a cilindro potessero sostituire le valvole a sede singola e a doppia sede, diventando il prodotto di seconda generazione.

Tuttavia, oggi non è così. Le valvole a sede singola, le valvole a doppia sede e le valvole a manicotto sono tutte utilizzate allo stesso modo. Questo perché le valvole a manicotto migliorano solo la forma di strozzatura, la stabilità e la manutenzione rispetto alle valvole a sede singola, ma il loro peso, le prestazioni anti-intasamento e di perdita sono coerenti con le valvole a sede singola e a doppia sede. Come potrebbero sostituire le valvole a sede singola e a doppia sede? Pertanto, possono essere utilizzate solo insieme.

15. Perché le tenute rigide dovrebbero essere preferite per le valvole di intercettazione?

Le valvole di intercettazione richiedono la perdita più bassa possibile. Le valvole a tenuta morbida hanno la perdita più bassa e quindi le migliori prestazioni di intercettazione, ma non sono resistenti all'usura e hanno una scarsa affidabilità. Dai doppi criteri di bassa perdita e tenuta affidabile, le valvole di intercettazione a tenuta morbida sono inferiori alle valvole di intercettazione a tenuta rigida. Ad esempio, le valvole di controllo ultraleggere completamente funzionali, che hanno tenute protette da leghe resistenti all'usura, offrono un'elevata affidabilità e una velocità di perdita di 10⁻⁷, soddisfacendo già i requisiti per le valvole di intercettazione.

16. Perché lo stelo della valvola di una valvola di regolazione a corsa lineare è relativamente sottile?

Ciò implica un semplice principio meccanico: l'attrito radente è elevato, mentre l'attrito volvente è basso. In una valvola a corsa lineare, lo stelo della valvola si muove su e giù. Se la guarnizione è leggermente compressa, si avvolgerà strettamente attorno allo stelo della valvola, causando un'isteresi significativa. Pertanto, lo stelo della valvola è progettato per essere molto sottile e le guarnizioni in PTFE a basso attrito sono comunemente utilizzate per ridurre l'isteresi. Tuttavia, ciò porta a problemi come lo stelo della valvola che è incline a piegarsi e la guarnizione che ha una breve durata.

La soluzione migliore a questo problema è utilizzare uno stelo valvola rotante, ovvero una valvola di controllo di tipo a corsa angolare. Il suo stelo valvola è 2–3 volte più spesso di quello di una valvola a corsa lineare e utilizza guarnizioni in grafite con una durata maggiore. Lo stelo della valvola ha una buona rigidità, la guarnizione ha una durata maggiore e la coppia di attrito e l'isteresi sono in realtà inferiori.