O supapă reduce debitul prin adăugarea de rezistență la traseul fluidului. Lichidul sau gazul se mișcă doar pentru că există o diferență de presiune între două puncte, iar o supapă parțial închisă își ia o parte din această diferență pentru sine. Ceea ce consumă supapa nu mai este disponibil pentru a împinge fluidul prin restul conductei, astfel încât debitul se stabilește la o valoare mai mică. Acesta este întregul mecanism într-o singură propoziție.
Detaliul util constă în cantitatea de presiune pe care o pretinde o supapă, în modul în care se schimbă forma de garnitură pe măsură ce supapa se mișcă și ce se întâmplă cu restul sistemului în timp ce debitul scade. Am furnizat supape și fitinguri din oțel inoxidabil pentru liniile de instrumente, hidraulice și industriale generale de peste un deceniu, iar întrebările pe care clienții le pun cu privire la reglaj urmează un model foarte familiar. Iată-l.
Ce se întâmplă în interiorul unei supape parțial închise
Restricția este creată de tăierea: un ac, un dop, un disc sau o bilă care se deplasează spre locul său. Închiderea supapei îngustează zona deschisă și urmează două efecte.
- Lichidul se accelerează. Continuitatea cere ca aceeași masă să treacă printr-o zonă mai mică, astfel încât viteza crește în gât și, după principiul lui Bernoulli, presiunea statică locală scade.
- Energia se pierde în aval. Fluidul accelerat nu își revine niciodată complet presiunea. Turbulența și frecarea în urma restricției transformă energia mecanică în căldură, pe care fluidul o transportă.
Acest al doilea efect este ceea ce contează cu adevărat. O supapă nu este un dop care pur și simplu blochează o țeavă; transformă energia de presiune într-o pierdere ireversibilă. Cu cât această pierdere crește, cu atât rămâne mai puțină diferență de presiune pentru a conduce debitul și cu atât debitul devine mai mic.
Căderea de presiune este moneda care cumpără fluxul
Tratați presiunea produsă de o pompă, un regulator sau un colector de gaz ca buget. Conductele de alimentare, filtrele, schimbătoarele de căldură, supapele și conductele de refulare toate cheltuiesc o parte din ele, și orice rămâne este ceea ce mișcă de fapt fluidul. Reglajul crește ponderea supapei, surplusul se micșorează și debitul scade până când rezervele se echilibrează din nou.
Presiune fixă de alimentare față de o pompă
Cu un regulator de presiune sau un colector de gaz în amonte, presiunea de alimentare se menține aproximativ constantă pe măsură ce închideți supapa. Căderea de presiune proprie a supapei crește, debitul scade, iar ecuația de dimensionare de mai jos descrie rezultatul.
Cu o pompă centrifugă imaginea se schimbă. Reglajul adaugă rezistență și înclină curba sistemului, astfel încât punctul de funcționare alunecă de-a lungul curbei pompei către o presiune de refulare mai mare și un debit mai mic. Supapa direcționează pompa în loc să acționeze singură. O pompă accelerată în spate poate rula la stânga punctului de eficiență maximă, recircula în interior, poate funcționa mai fierbinte și mai zgomotoasă și își poate uza sigiliile mai devreme.
Numerele: Cv, Kv și regula rădăcinii pătrate
Capacitatea supapei este exprimată ca coeficient de debit. În unitățile americane, adică Cv, galoanele pe minut de apă la 60°F care trec cu o picătură de un psi prin supapă. Echivalentul metric este Kv. Pentru un lichid:
Q = Cv × √(ΔP / SG)
unde Q este debitul, ΔP este căderea de presiune pe supapă și SG este greutatea specifică a lichidului. Deoarece Cv în sine depinde de poziția supapei, ecuația are ambele efecte în același timp: deschiderea modifică Cv, iar reglarea ΔP.
Rădăcina pătrată este cea care îi prinde pe oameni. Debitul nu este proporțional cu căderea de presiune, ci cu rădăcina pătrată a acesteia, astfel încât, la o deschidere fixă, reducerea căderii de presiune disponibilă la un sfert înjumătățește debitul. Aceeași matematică explică de ce o mică rotire a tijei pe o supapă aproape închisă modifică debitul atât de brusc: la o ridicare scăzută, o modificare fracționară a zonei deschise produce o modificare procentuală mare a Cv.
Caracteristicile supapei: cât de ușor scade debitul
Două supape cu aceeași capacitate la complet deschise se pot comporta foarte diferit la jumătate deschise. Caracteristica inerentă descrie modul în care Cv crește odată cu călătoriile.
| Călătoria stem | Trim liniar | Trim în procente egale | Garnitură cu deschidere rapidă |
|---|---|---|---|
| 10% | 10% | 3% | 50% |
| 30% | 30% | 7% | 85% |
| 50% | 50% | 14% | 100% |
| 70% | 70% | 31% | 100% |
| 100% | 100% | 100% | 100% |
Trimurile cu deschidere rapidă ating cea mai mare parte a capacității lor în prima treime a călătoriei, ceea ce se potrivește în timpul serviciului/în afara serviciului. Trimurile cu procente egale oferă cea mai largă gamă controlabilă și sunt alegerea obișnuită pentru buclele de control. Trimurile liniare se potrivesc cazurilor în care căderea de presiune pe supapă rămâne destul de constantă.
Comportamentul instalat nu se potrivește niciodată exact cu curba publicată, deoarece ΔP de-a lungul supapei se modifică pe măsură ce debitul se modifică, ceea ce este încă unul dintre motivele pentru care reglarea procentuală egală este atât de comună pe sistemele de pompe cu clapete.
La închiderea suplimentară se oprește reducerea debitului
Există o limită a ceea ce poate face o singură supapă. Pe măsură ce lichidul accelerează prin cel mai îngust punct chiar în aval de scaun, cunoscut sub numele de vena contractă, presiunea acestuia poate scădea sub presiunea de vapori a lichidului. Se formează bule și, atunci când se prăbușesc mai în aval, lovesc cu ciocanul și peretele țevii. Aceasta este cavitația și se anunță cu un zgomot de zgomot și un scaun care se erodează încet.
Dacă presiunea din aval rămâne sub presiunea vaporilor, bulele nu se prăbușesc niciodată și fluidul părăsește supapa parțial vaporizat. Aceasta clipește și poate distruge o supapă în săptămâni. Gazele au propriul lor plafon: odată ce viteza în gât atinge viteza sonică, fluxul este sufocat, iar scăderea presiunii din aval nu schimbă nimic. Simptomul este întotdeauna același. Continuați să închideți supapa, debitul nu mai răspunde și zgomotul crește.
Remediile obișnuite sunt împărțirea căderii de presiune pe două supape în serie, specificarea dispozitivului de reglare anti-cavitație sau creșterea presiunii din aval.
Potrivirea tipului de supapă la lucrare
Nu orice supapă este construită pentru reglare. Utilizarea unei supape de izolare pentru a regla debitul este una dintre cele mai frecvente greșeli pe care le vedem și, de obicei, se termină cu un scaun deteriorat și o pierdere uluitoare a controlului.
| Tip supapă | Comportament de accelerare | Rol tipic |
|---|---|---|
| Supapă cu ac | Ajustare fină, repetabilă pe un interval mic de debit | Linii de instrumente, eșantionare, reglare a debitului scăzut |
| Supapă cu glob | Schimbare lină, treptată, cu o bună capacitate de acoperire | Controlul și reglarea generală a debitului |
| Supapă cu bilă | Schimbare mică până aproape de închis, apoi bruscă | Izolare și serviciu on/off |
| Supapă cu poartă | Sărac; poarta și scaunul pot fi deteriorate | Doar izolare |
| Supapă fluture | Moderat și foarte dependent de poziția discului | Linii mari, regulament general |
| Supapă de reținere | Nu este reglabil; răspunde la direcția curgerii | Prevenirea fluxului invers |
Supape cu ac: alegerea naturală pentru reducerea fină
Un ac conic care se deplasează într-un loc mic produce o schimbare îndelungată și graduală a zonei deschise, motiv pentru care supapele cu ac sunt răspunsul standard atunci când debitul trebuie să fie tăiat cu precizie și menținut acolo: linii de eșantionare, debite de purjare, alimentare pentru analizor și circuite cu debit scăzut. Ghidul nostru pentru aplicații cu supape cu ac acoperă unde își câștigă locul.
Supapă cu ac cu filet femel din oțel inoxidabil Pentru liniile de eșantionare și circuitele cu debit scăzut, această supapă cu ac din oțel inoxidabil oferă o reglare fină a debitului și un orificiu lustruit în oglindă pentru o reglare stabilă. Vizualizare produs → Supape cu bilă: izolare excelentă, accelerare slabă
Un robinet cu bilă este cel mai fericit complet deschis sau complet închis. Parțial deschis, calea de curgere este incomodă, scaunul este expus fluidului de mare viteză, iar fluxul se modifică brusc în ultimele grade de deplasare.
Supapă cu bilă dublă din oțel inoxidabil Atunci când fluxul trebuie să fie complet deschis sau închis, mai degrabă decât accelerat, această supapă cu bilă pentru instrumente de înaltă presiune oferă o construcție dintr-o singură piesă și o capacitate de întreținere superioară. Vizualizare produs → Punerea în funcțiune în instrumente și circuite hidraulice
În instrumentare, reducerea debitului este de obicei o sarcină mică, locală: izolarea unui transmițător, aerisirea unui manometru sau reglarea debitului de probă la un analizor. Un colector cu două căi cu o supapă cu ac vă oferă acea reglare și închidere pozitivă într-un singur ansamblu, care menține numărul de îmbinări și numărul de căi potențiale de scurgere la un nivel minim.
Supapă cu două căi din oțel inoxidabil Pentru izolarea instrumentelor și reglarea fluxului de eșantion, această supapă cu ac cu distribuitor cu două căi combină reglarea fină cu închiderea într-un singur ansamblu. Vizualizare produs → În circuitele hidraulice, principiul este același la o presiune mult mai mare, unde eroziunea este un risc real, iar ornamentele întărite, grosimea generoasă a peretelui și etanșarea de încredere merită un mic cost suplimentar.
O listă de verificare practică pentru reducerea fluxului
- Stabiliți debitul de care aveți nevoie în condiții normale și minime și presiunea disponibilă la fiecare capăt al circuitului.
- Calculați Cv sau Kv necesar, mai degrabă decât să ghiciți din dimensiunea țevii.
- Măriți supapa astfel încât funcționarea normală să scadă între aproximativ 20 și 80 la sută deschisă, lăsând spațiu pentru reglarea în ambele direcții.
- Potriviți caracteristica cu bucla: procent egal în care supapa preia o mare parte din căderea de presiune, liniar acolo unde nu.
- Păstrați sarcinile de izolare și de reglare separate și verificați dacă există cavitație sau flux sufocat ori de câte ori are loc o cădere mare de presiune într-un singur pas.
Versiunea Scurtă
O supapă scade debitul deoarece preia presiunea din fluid și îl transformă în căldură care nu este niciodată recuperată. Închiderea supapei crește ponderea acesteia din diferența de presiune disponibilă, iar ceea ce rămâne nu mai este suficient pentru a susține debitul inițial. Cât de bine se întâmplă asta depinde de tăiere; cât de departe poate merge depinde de lichid. Dacă dimensionați o supapă pentru un anumit debit, suntem bucuroși să lucrăm cu dvs. la numere. Aruncă o privire la soluții de sistem fluid construim, sau pur și simplu trimiteți-ne condițiile dvs. de linie și lăsați-ne să o dimensionăm împreună.
