Коефициент Cv на управляващ клапан (коефициент на проток) е стандартизиран показател, който описва колко течност ще премине през клапан при дадено отваряне за дадено налягане и е отправната точка при оразмеряването на почти всеки управляващ клапан в завод. Грешен Cv и клапанът или ще лиши процеса от необходимия поток, или ще работи почти постоянно на „слабо отворен“ режим, търсейки позиция и износвайки вътрешните елементи (trim).
Cv се дефинира като броя американски галони в минута (US gpm) от вода при 60°F, които ще преминат през клапан при налягов спад 1 psi през него. Клапан с Cv 10 пропуска 10 gpm вода при спад 1 psi, а потокът се скалира със квадратния корен от наляговия спад оттам нататък. Тази дефиниция бе стандартизирана от бившото Instrument Society of America и сега е част от ISA-75.01.01, модифицирано национално приемане на международния стандарт IEC 60534-2-1. Понеже всеки производител тества и публикува Cv по един и същ начин, стойността на Cv в един доставчик е директно сравнима с тази в друг.
Извън Северна Америка клапаните обикновено са оценявани в Kv, дефиниран като поток в кубични метри в час вода (m³/h), който преминава през клапана при налягов спад 1 bar. Kv и Cv описват едно и също физично свойство в различни системи от единици и преобразуването е просто:
Когато сравнявате американски и европейски листове с данни, първо преобразувайте. Смесването им без преобразуване е честа и напълно избежима грешка при оразмеряване.
За нелетящ, нелимитиран (non-choked) течен поток, опростеното отношение за оразмеряване е:
Cv = Q × квадратен корен от (SG / delta-P)
където Q е необходимата дебитна стойност в gpm, SG е относителната плътност (specific gravity) на течността спрямо водата, а delta-P е наляговият спад през клапана в psi при този дебит. Изчислявате необходимия Cv за минимален, нормален и максимален очакван поток и след това избирате клапан, чиято крива на Cv покрива този диапазон с щепсела (plug) позициониран в полезната част от хода си — обикновено не напълно отворен и не едва открит. Пълното оразмеряване според ISA-75.01.01 / IEC 60534-2-1 добавя корекционни фактори за геометрията на тръбопровода, за задушен поток и за вискозитет, но горното Cv-уравнение е основното отношение, върху което се градят всички тези корекции. Понеже загубите в клапана се проявяват като дроселиране, което трябва да бъде компенсирано другаде в системата, оразмеряването на клапана е добре да се прави паралелно с проверка на кривите на помпата и на законите за подобие (affinity laws), така че помпата и клапанът да бъдат оразмерени като чифт, а не поотделно.
Rangeability е отношението между максималния използваем Cv на клапана и минималния контролируем Cv, измерено в лабораторни условия при постоянен налягов спад. Това е свойство на дизайна на клапана и трима, а не на инсталираната система. Глобусните клапани обикновено се цитира в диапазона 30:1 до 50:1, докато пеперудните клапани типично имат по-ниски стойности, често около 20:1 до 30:1, но действителните цифри варират според производителя и стила на трима, така че винаги проверявайте конкретните продуктови данни.
Turndown е практическата, инсталирана версия на същата идея: отношението между максималния и минималния поток, който клапанът реално може да контролира след инсталиране в тръбната система, подложен на реални вариации на налягов спад, шум и динамика на процеса. Turndown почти винаги е по-нисък от лабораторно определената rangeability. Клапан, оценен на 50:1 в документацията, може да даде само използваем 20:1 до 25:1 turndown след инсталация. Недооразмеряването на rangeability е една от най-честите причини клапанът да „люлее“ близо до минималния поток — симптом, който често се проявява и като необичайна вибрация в задвижването или тръбопровода; струва си да се провери спрямо насоките за степен на вибрации ISO 10816-3, ако клапанната сглобка тресе повече от очакваното.
Собствената (инхерентна) характеристика на потока е връзката между хода на клапана (процент отваряне) и Cv, изчертавана при постоянен налягов спад, точно както производителят я тества в лабораторията. Има три често срещани собствени характеристики.
| Характеристика | Поведение | Типична употреба |
|---|---|---|
| Бързо отваряне (Quick opening) | Повечето от капацитета на потока се доставя в първите 20–30% от хода, след което прирастът намалява | Включване/изключване, някои приложения за облекчение и безопасност |
| Линеен (Linear) | Cv се увеличава пропорционално с хода | Системи, където наляговият спад през клапана остава приблизително постоянен в целия диапазон на потока |
| Равно проценти (Equal percentage) | Равни прирасти на хода дават равни процентни промени в съществуващия Cv, т.е. кривата е логаритмична | Системи, в които дялът на клапана от общия налягов спад на системата се променя значително между нисък и висок поток, като повечето регулационни контури за налягане и температура |
Собствената характеристика предполага постоянен налягов спад през клапана, което почти никога не е вярно в реална тръбна система. С увеличаването на потока, триенето в тръбите, фитингите и топлообменниците също нараства, така че делът на клапана от общия достъпен налягов спад намалява. Резултатът е инсталираната характеристика на потока — кривата, която реално получавате в експлоатация.
Практическото следствие е изместване в видимото поведение: линеен клапан, инсталиран в система със значителен променлив налягов спад, има склонност да се държи повече като бързо отварящ се клапан, придобивайки по-голямата част от потока в ранната част на хода, докато равно-процентният клапан има склонност да се изравни и да се държи по-скоро като линеен клапан. Именно затова равно-процентният трим е по подразбиране изборът за повечето управляващи контури — в лабораторията той е преднастроен така, че след инсталация да се приближи до по-линейно и контролируемо поведение в работния диапазон.
Коректното оразмеряване на Cv поддържа клапана в контролируемия му диапазон години наред, но тримът се износва, задвижванията се отклоняват и наляговите спадове се променят, когато филтрите се задръстват и помпите стареят, така че инсталираната характеристика, за която сте оразмерили днес, не е гарантирана утре. Fabrico чете състоянието на машините и OEE директно от линията, използвайки компютърно зрение за улавяне на отклонения и износ, които само сензорите пропускат, и автоматично маршрутизира заявка за работа в момента, в който се появи реална загуба, така че зацапал или предимно голям клапан да бъде оправен преди да струва партида. Услугата е изградена и хоствана в ЕС със съхранение на данни в ЕС и работи съгласно ISO 27001, ISO 20000-1 и ISO 9001. Запазете демонстрация на Fabrico.
Няма универсално „добър“ Cv — всичко зависи от необходимия дебит, относителната плътност на флуида и наличния налягов спад при вашите работни условия. Изчислете необходимия Cv за минимален, нормален и максимален поток, използвайки уравнението за оразмеряване, след което изберете клапан, чиято номинална крива Cv покрива този диапазон с щепсела в контролируемата част от хода.
Да. Kv е приблизително 0,865 пъти Cv, а Cv е приблизително 1,156 пъти Kv. Винаги преобразувайте преди да сравнявате листове с данни от производители, които използват различни единични конвенции.
Това е преднамереното поведение. Равно-процентният трим дава малки промени в потока в началото на хода и по-големи промени по-късно, по логаритмична крива, именно за да противодейства на факта, че делът на клапана от системния налягов спад е най-голям при нисък поток и най-малък при висок поток. След инсталация това обикновено се изравнява и приближава до по-линейен отговор.
Rangeability е лабораторно оценено свойство на клапана и трима, измерено при постоянен налягов спад. Turndown е реалното използваемо съотношение между максимален и минимален поток след инсталация в истинска система с променлив налягов спад и процесен шум и почти винаги е по-ниско от номиналната rangeability.
Вход
Блог
