Kontakt z nami:

+48 22 612 13 20

Zawory DRAG - Szeroki wybór charakterystyk przepływu

 

Szeroki wybór charakterystyk przepływu

 

Konkretna aplikacja zasługuje na specjalne rozwiązanie. To jest właśnie to, co otrzymasz dokonując zakupu zaworu typu DRAG®. Układ dysków może dawać charakterystykę liniową lub modyfikowaną w zależności od specyficznych potrzeb (jak na rys. 12).

W stosie o charakterystyce liniowej wszystkie dyski mają tę samą liczbę kanałów przepływowych, tę samą ilość elementów zwrotnych w kanałach oraz tę samą powierzchnię tak więc przepływ jest proporcjonalny do skoku nurnika przy stałej różnicy ciśnień. Wbudowana charakterystyka takiego zaworu może być wybierana jako równoprocentowa, szybkiego otwarcia itp. przez zastosowanie specjalnie kształtowanych krzywek w pozycjonerze zaworu.

W specyfikowanych stosach, poszczególne dyski mają różne rozwiązania przebiegu kanałów tak, aby zapewnić zmienny, precyzyjnie dopasowany do potrzeb, przepływ w zależności od stopnia otwarcia zaworu. Na przykład w układach by— pass’owych turbin, precyzyjna kontrola jest niezbędna przy małym oraz dużym przepływie i przy pełnym otwarciu zaworu. Przywołana tutaj modyfikowana charakterystyka liniowa jest osiągnięta przez dyski w dolnym segmencie mające mniej kanałów przepływowych oraz więcej w górnych segmentach.

Stos dysków w regulatorze zasilania wodą, zapewnia równomierny rozkład procentowy przepływu w celu podołania znacznym wahaniom spadków ciśnienia w zależności od wielkości przepływu. Około 20% dysków w dolnej części stosu jest wyposażona w kanały o dużej ilości punktów zwrotnych niezbędnych do przeniesienia dużego spadku ciśnienia przy małym przepływie. Środkowa część zawiera dyski wyposażone w większą ilość kanałów przepływowych o mniejszej ilości punktów zwrotnych ze względu na mniejszy spadek ciśnienia oraz wzrost przepływu. Segment górny dysków pozwala praktycznie na pełen przepływ (przy pełnym otwarciu zaworu) medium przy minimalnym spadku ciśnienia.

Stos dysków w zaworach DRAG® może być może być zatem komponowany idealnie wg potrzeb klienta przez tworzenie praktycznie nieograniczonej ilości kombinacji charakterystyk przepływ / ciśnienie.

Inną zaletą zastosowania zaworów typu DRAG® jest możność eliminacji dwóch lub nawet trzech konwencjonalnych zaworów odcinających w niektórych zastosowaniach. Przez zespolenie różnych wymagań odnośnie ciśnienia i przepływu w jednym zaworze DRAG® eliminuje się konieczność stosowania równoległych rurociągów i kalibracji kontrolnej. Typowym przykładem może być zastosowanie pojedynczego zaworu DRAG® w układach zasilania wodą, funkcjonującego niezawodnie w trakcie rozruchu, średnim i pełnym zasilaniu wodą.

Niekontrolowana prędkość jest bazowym problemem wszystkich zaworów sterujących niezależnie od medium: cieczy, gazu czy pary. Przypatrzmy się typowym przypadkom niszczycielskich efektów i temu jak z nimi radzi sobie zawór typu DRAG®.

Erozja kawitacyjna.

Jeżeli ciśnienie cieczy spada do lub poniżej ciśnienia jej parowania, pojawia się odparowywanie rzutowe i pęcherzykowanie. W standardowych zaworach sterujących (rys. 13) ciecz dostaje się na zawór pod ciśnieniem P₁ i przy prędkości V₁. W momencie przemieszczania cieczy w kierunku krawędzi zwężki prędkość wzrasta do V₂, natomiast ciśnienie gwałtownie spada do wartości P₂ – do poziomu poniżej ciśnienia parowania Pv. W tych warunkach ciecz zaczyna wrzeć. Każdy zawór wyposażony w kryzy wielokrotne generuje ten problem ze względu na niekontrolowaną prędkość w każdym z przekrojów przewężonych.

Podczas opuszczania przez ciecz gardzieli zaworu ciśnienie zaczyna ponownie narastać, konwertując energię kinetyczną w potencjalną. Koniec procesu następuje w momencie osiągnięcia ciśnienia P₃ i prędkości V₃. Kiedy ciśnienie wylotowe przekroczy ciśnienie parowania Pv, następuje implozja dopiero co uformowanych pęcherzyków co skutkuje kawitacją. Wyzwolona w ten sposób energia powoduje powstanie naprężeń powierzchniowych większych niż 200 000 psi (1 400 MPa) powodując szybkie zużywanie się krawędzi nawet stellitowanych.

Dla porównania rys. 14 pokazuje sposób w jaki w zaworze DRAG® kontrolując prędkość przepływu uniknięto spadku ciśnienia na przekroju przewężonym poniżej granicy parowania eliminując w ten sposób zjawisko kawitacji.

Zużycie ścierne.

Zużycie ścierne jest wywoływane zjawiskiem niszczenia elementów zaworów cieczą lub cząstkami w niej zawartymi. Zjawisko występuje najostrzej przy wysokich ciśnieniach i wysokiej koncentracji zanieczyszczeń.

Czyste i suche gazy zwykle nie wywołują tego zjawiska w zaworach, jednakże dławienie czystej pary przegrzanej może je powodować w zaworach wszystkich konstrukcji prócz zaworów typu DRAG®. Zjawisko jest opisane na rys. 15. Jak pokazano para przegrzana pod ciśnieniem P₁ 600 psia (4 MPa) i o temperaturze T₁ 600°F (300°C) wpływa na zawór i rozpręża się do 50 psia (0.3 MPa).

Niskie ciśnienie i duża prędkość będące nieodłącznym zjawiskiem przepływu prze zawory konwencjonalne i modyfikowane kryzowe pozwalają na rozprężanie się pary politropowo do punktu P₂. W tym punkcie, przy szczytowej prędkości para wydziela wilgoć: 12–20%. Kropelki cieczy wywołują zjawisko erozji na krawędziach zwężek oraz korozję uderzeniową korpusu. Ciśnienie końcowe jest osiągane na wylocie z zaworu, temperatura osiąga równowagę co w efekcie powoduje ustalenie się parametrów P₃=50 psia i T₃=515°F (270°C). Zawór w tym momencie spełnił zadanie ale gromadząca się w nim wilgoć w krótkim czasie spowoduje jego poważne uszkodzenie.

W przeciwieństwie do powyższego przykładu zawór DRAG® funkcjonuje przy stałych, małych prędkościach. Skutkiem tego para rozpręża się inzentalpowo od punktu P₁–T₁ od razu do P₃–T₃. Para w żadnym momencie nie wydziela niszczącej wilgoci. To samo dzieje się w przypadku funkcjonowaniu zaworu w otoczeniu gazów wykrystalizowijących lód formujący się w podobnych warunkach, co doprowadza zawory standardowe do błyskawicznego uszkodzenia.


Rys. 12: Przepływ przez zawór


Rys. 13: Element sterujący


Rys. 14: Element sterujący


Rys. 15