Valvola di riduzione della pressione del vapore

Che cos'è una valvola di riduzione della pressione del vapore? 

Per valvola riduttrice di pressione del vapore si intende una valvola di controllo automatica utilizzata per ridurre una pressione di ingresso superiore non regolata a una pressione di uscita ridotta e costante, indipendentemente dalle fluttuazioni della pressione del vapore a monte. La valvola di riduzione della pressione del vapore è una valvola utilizzata in molte applicazioni per controllare il flusso di vapore. Questa valvola svolge un ruolo fondamentale nel garantire il corretto livello di pressione del vapore negli impianti. Il vapore entra in una valvola riduttrice di pressione ad una pressione elevata rispetto a quella necessaria a valle. La valvola contribuisce a ridurre la pressione al livello richiesto prima che il vapore venga erogato nella posizione necessaria. I riduttori di pressione del vapore sono utilizzati in applicazioni industriali, commerciali e istituzionali per controllare la pressione del vapore. Vengono utilizzate in aree quali apparecchiature di prova, linee dell'olio, autoclavi, radiatori singoli, ferri da stiro a vapore e vulcanizzatori. La valvola di riduzione della pressione del vapore è una valvola automatica utilizzata per garantire che non vi sia un eccesso di pressione in un sistema. Questa valvola è nota anche come riduttore di pressione del vapore.

Figura: Riduttore di pressione del vapore

Come funziona una valvola di riduzione della pressione del vapore? 

Nella posizione normale prima dell'avvio, la valvola principale è chiusa e la valvola pilota si apre per effetto della pressione dell'aria o della forza della molla. Il vapore passa attraverso la valvola pilota alla camera della membrana e fuoriesce attraverso l'orifizio di controllo. Quando il flusso attraverso la valvola pilota diventa superiore al flusso attraverso l'orifizio, la pressione di controllo della membrana aumenta e la valvola principale si apre. Quando il vapore fluisce attraverso la valvola principale, la pressione a valle aumenta e ritorna attraverso la linea di rilevamento della pressione al lato inferiore del diaframma di pressione. Quando la forza di compressione e la forza al di sotto del diaframma si equilibrano, la valvola pilota si apre. La pressione di controllo del diaframma principale, mantenuta, fa sì che la valvola principale rilasci il vapore necessario per la pressione di mandata. La regolazione della pressione dell'aria o della molla sopra la membrana modifica la pressione a valle. Quando non è richiesto vapore, la pressione della linea di rilevamento viene aumentata, chiudendo il pilota di pressione, mentre la pressione di controllo rifluisce attraverso l'orifizio di controllo. Questo aiuta la valvola principale a mantenere la pressione necessaria e a chiudere bene per migliorare la chiusura di emergenza. 

Figura: Funzionamento di una valvola di riduzione della pressione del vapore

Tipi di valvole di riduzione della pressione del vapore

Riduttore di pressione per vapore ad azione diretta

Si tratta di valvole riduttrici di pressione del vapore adatte all'uso in piccoli carichi dove non è necessario un controllo specifico della pressione. I produttori di riduttori di pressione del vapore progettano queste valvole in modo da renderle di dimensioni compatte, più facili da installare ed economiche. Tuttavia, la pressione di taratura di queste valvole è più variabile rispetto a quella delle valvole riduttrici di pressione del vapore pilotate. Queste valvole sono utilizzate in un'installazione di tipo point-of-use.

La valvola riduttrice di pressione del vapore ad azione diretta è una valvola semplice che funziona con soffietto convoluto o membrana piatta. Il funzionamento di questa valvola non richiede una linea di rilevamento esterna a valle, poiché è autonoma. Le valvole di riduzione della pressione del vapore ad azione diretta sono dotate di molle di regolazione che si muovono per favorire l'apertura diretta della valvola. La compressione della molla aumenta la forza di apertura della valvola riduttrice di pressione del vapore per aumentare il flusso. Quando la pressione aumenta a valle, si verifica un equilibrio in cui la pressione a valle alimenta il lato inferiore della molla di regolazione, provocando una forza verso l'alto che controbilancia la compressione della molla. La forza di compressione della molla è limitata per aumentare la sensibilità sufficiente a compensare le variazioni di pressione a valle. Il risultato è un semplice controllo della pressione tramite l'orifizio della valvola. 

Figura: Riduttore di pressione per vapore ad azione diretta

Riduttore di pressione del vapore pilotato

Sono valvole di riduzione della pressione del vapore utilizzate per grandi carichi che richiedono un controllo ravvicinato della pressione. Queste valvole offrono una risposta rapida alle variazioni di carico e sono adatte a un'ampia gamma di portate di vapore rispetto alle valvole ad azione diretta. Le valvole di riduzione della pressione del vapore pilotate sono di dimensioni maggiori e sono più costose.

Questa valvola impiega una valvola pilota per caricare il diaframma o il pistone e aumentare la forza verso il basso necessaria per aprire la valvola principale più grande. Questo approccio contribuisce a migliorare la capacità di portata con una minore variazione di pressione. Quando la forza tra la pressione secondaria e la molla di regolazione è bilanciata, la chiusura e l'apertura della valvola pilota sono controllate. Questo tipo di valvola riduttrice di pressione a vapore pilotata contribuisce a fornire pressione alla membrana o al pistone della valvola primaria. L'area del diaframma o del pistone contribuisce ad amplificare la forza verso il basso prodotta dalla pressione del flusso pilota. Ciò contribuisce ad aprire una valvola principale più grande per fornire la capacità di portate elevate. 

Grazie all'amplificazione della forza, l'apertura della valvola pilota con una piccola variazione porta a una grande variazione della portata e della pressione a valle attraverso la valvola principale. Pertanto, una piccola variazione della forza della molla di regolazione determina una risposta rapida in un'ampia gamma di portate. Uno dei vantaggi della valvola riduttrice di pressione del vapore pilotata è la rapidità di risposta e lo stretto controllo della pressione a valle. Le valvole di riduzione della pressione del vapore pilotate sono di due tipi: a pistone pilotato internamente e a pilotaggio esterno. La valvola a pistone pilotata internamente impiega due valvole, la valvola principale e la valvola pilota, in un'unica unità. Questa valvola può fornire una precisione di +/- 5%. 

La valvola a pilotaggio esterno impiega una doppia membrana che sostituisce l'operatore a pistone della valvola a comando interno. Questa valvola di riduzione della pressione del vapore a pilotaggio esterno può fornire una precisione di +/-1%. 

Figura: Riduttore di pressione del vapore pilotato

Pratiche che contribuiscono a migliorare la durata di una stazione di riduzione della pressione del vapore 

Assicurarsi che la valvola di riduzione della pressione del vapore sia adatta all'applicazione

Selezionare la valvola corretta per l'applicazione specifica. Ciò significa innanzitutto individuare la portata minima e massima del vapore. La valvola di riduzione della pressione del vapore deve essere in grado di gestire la portata minima, poiché sarà il punto più comune e critico da controllare. 

Livello di rumore pari o inferiore a 85dBA

Impostando un livello di rumore massimo di 85dBA per la valvola di riduzione della pressione del vapore, si contribuisce a gestire la velocità in uscita e a prolungare la durata della valvola, oltre che a ridurre il rumore. I riduttori di pressione del vapore che hanno una velocità di uscita molto elevata hanno una vita operativa breve. Se la valvola riduttrice di pressione del vapore ha un basso livello di rumorosità o lavora a velocità molto basse, avrà una vita operativa molto lunga. Alcuni dei modi per ridurre i livelli di rumorosità di queste valvole sono l'aumento delle dimensioni del tubo di uscita della valvola o l'aggiunta di una guarnizione speciale. 

Aggiungere un filtro per il vapore dotato di una valvola di sfiato.

Questo filtro è necessario a monte della valvola di riduzione della pressione del vapore per proteggerla dai materiali corrosivi. Le linee di vapore tendono ad avere materiali residui di corrosione. L'uso del filtro aiuta a filtrare il flusso e quindi a evitare che tali materiali si depositino nella valvola, causando guasti prematuri. 

Aggiungere la tasca di sgocciolamento della linea del vapore 

Una valvola di riduzione della pressione del vapore deve essere dotata di una tasca di sgocciolamento per la rimozione della condensa convogliata a monte. In questo modo si rimuove la condensa dalle linee del vapore e si evita che la condensa passi attraverso la valvola. L'importanza di questa caratteristica è che garantisce che la condensa non possa entrare nella valvola, in quanto può causare erosione e una breve durata. 

Posizione della valvola di riduzione della pressione del vapore 

La corretta collocazione della valvola nella stazione di vapore contribuisce a migliorarne il funzionamento. Per questo motivo, bisogna assicurarsi che dopo la valvola di riduzione della pressione del vapore la distanza minima sia di 10 diametri di tubo prima di una linea di vapore o prima di cambiare la direzione del flusso di vapore. 

Orientamento del riduttore di pressione del vapore

Le valvole riduttrici di pressione del vapore hanno una durata maggiore se installate in posizione orizzontale rispetto a quella verticale. Se installata in posizione verticale, la valvola non è in grado di rimuovere la condensa accumulata prima dell'ingresso della valvola. Questo perché il passaggio della condensa attraverso una valvola riduttrice di pressione del vapore influisce negativamente sulla durata della valvola. 

Utilizzare valvole di riscaldamento e di bypass

In una stazione di riduzione della pressione del vapore, una valvola di riscaldamento contribuirà a riscaldare la linea del vapore nell'intervallo di tempo consigliato per quella linea del vapore. La valvola di by-pass dovrà avere un coefficiente di flusso inferiore a quello della valvola di riduzione della pressione del vapore. 

Installazione di manometri 

La stazione della valvola di riduzione della pressione del vapore necessita di manometri prima e dopo. Questo aiuterà a diagnosticare la valvola. Inoltre, sarebbe necessario installare una valvola di isolamento e un tubo sifone per facilitare la manutenzione. 

Applicazioni delle valvole riduttrici di pressione del vapore

• Utilizzata per ridurre la pressione di ingresso variabile o costante per aumentare la pressione di uscita costante e regolabile. In questo caso, la pressione in ingresso aziona la valvola. Quando la pressione in uscita si avvicina all'impostazione della molla su un pilota, la valvola di riduzione della pressione del vapore inizia a modulare e mantiene la pressione impostata. 
• Bassa pressione di uscita per l'erogazione di vapore. 
• Fornisce vapore di reintegro per lo scarico principale della turbina. Quando il carico di una turbina si riduce e lo scarico della turbina non è sufficiente per il carico di vapore, un leggero calo della pressione di scarico fa sì che la valvola alimenti la giusta quantità di vapore in base alla richiesta. 
• Distribuire il vapore dalle caldaie sovraccariche nei servizi essenziali. 
• Sterilizzatori e riscaldatori per abbassare la pressione di ingresso, variabile o costante, a una pressione di mandata costante. 

Vantaggi delle valvole di riduzione della pressione del vapore 

• Non è necessaria una fonte di alimentazione esterna. 
• Utilizzano un design semplice che rende queste valvole a basso costo. 
• Offrono una risposta rapida. 
• Queste valvole non necessitano di controllori di retroazione o di elementi di misura separati. 
• Altamente affidabile e di facile manutenzione. 
• Queste valvole eliminano le perdite esterne e l'attrito elevato, in quanto non sono dotate di guarnizione dello stelo. 

Svantaggi delle valvole di riduzione della pressione del vapore 

• Le valvole di riduzione della pressione del vapore non hanno un'azione di ripristino. 
• Queste valvole hanno valori di pressione e dimensioni limitate. 

Risoluzione dei problemi delle valvole riduttrici di pressione del vapore 

In condizioni di carico normale, la pressione controllata supera i limiti

• Tra la testa e la sede della valvola pilota sono presenti materiali estranei o sporcizia. Allentare la vite e rimuovere le connessioni dei tubi per facilitare la pulizia o sostituirle, se necessario. 
• Materiali estranei tra la sede della valvola principale e la testa. Eseguire l'ispezione e pulire la sede e la testa. 
• La linea o l'orifizio di rilevamento della pressione sono otturati. Rimuovere, ispezionare e pulire le linee e gli orifizi. 

La valvola di riduzione della pressione del vapore controlla il superamento della pressione solo con carichi leggeri

• La sede e la testa della valvola principale sono usurate o presentano tracce di sporco. Eseguire l'ispezione e pulire la sede e la testa. Valvola sovradimensionata. Regolare la vite per fornire la pressione necessaria per carichi leggeri. 
• La valvola di bypass perde o non è ben chiusa. Controllare la valvola di bypass e ripararla se necessario. 
• Materiale estraneo o sporco depositato sulla valvola principale. Eseguire l'ispezione e pulire lo sporco. 

La valvola di riduzione della pressione del vapore non si apre 

• Rottura della valvola principale. Svitare le connessioni dei tubi e rompere la valvola di bypass. Se si verifica un flusso di vapore dalla valvola principale, il diaframma è difettoso e deve essere sostituito. 
• Orifizio otturato. Rimuovere l'orifizio e pulirlo. 
• Sporco nella sede della valvola pilota. Rimuovere la sede e il gruppo testa. Ispezionare la presenza di sporco e pulire o sostituire se necessario. 
• Blocco nel filtro della tubazione. Ispezionare e pulire il filtro. 

Il riduttore di pressione del vapore ha una bassa pressione di erogazione 

• La regolazione della valvola pilota non è stata eseguita correttamente. Regolare la vite alla pressione corretta. 
• Valvola sottodimensionata. Controllare il carico richiesto rispetto al valore nominale di una valvola per verificare se è la causa principale. 
• Pressione di alimentazione del vapore molto bassa. Controllare la pressione di alimentazione e correggere se necessario. 
• Rottura della conduttura principale valvola a membrana. Svitare il raccordo del tubo e rompere la valvola di bypass. Se si verifica un flusso di vapore dal diaframma, è necessario sostituire il diaframma in quanto difettoso. 
• Manca l'orifizio di spurgo. Sostituire il raccordo appropriato. 

La valvola di riduzione della pressione del vapore non si chiude 

• Perdita sulla valvola di bypass o questa valvola è aperta. Controllare e chiudere o riparare se necessario. 
• La linea di rilevamento del pilota non è installata o è bloccata. Rimuovere, ispezionare, installare o pulire come necessario. 
• Un pilota è una rottura quindi del vapore. Il gruppo della membrana pilota deve essere sostituito. 

Sintesi 

Le valvole riduttrici di pressione del vapore sono valvole utilizzate per migliorare il controllo preciso a valle del vapore. Queste valvole sono in grado di regolare automaticamente l'apertura della valvola per contribuire a mantenere costante la pressione anche in presenza di fluttuazioni della portata mediante molle, diaframmi o pistoni. Le valvole di riduzione della pressione del vapore impiegano componenti di chiusura e apertura nel corpo della valvola per modificare il flusso di vapore, ridurre la pressione del vapore e controllare il livello di chiusura e apertura delle parti utilizzando la pressione dietro la valvola.

Esistono due tipi di riduttori di pressione per il vapore: il riduttore di pressione per il vapore ad azione diretta e il riduttore di pressione per il vapore ad azione pilotata. Il riduttore di vapore ad azione diretta produttore di valvole riduttrici di pressione rende la valvola adatta all'uso in presenza di un carico ridotto e dove la perdita di pressione a valle può essere accettata. Queste valvole ad azione diretta sono più adatte per applicazioni con carichi leggeri. I produttori di riduttori di pressione per vapore pilotati realizzano le valvole in modo da rispondere facilmente alle variazioni di carico, mantenendo stabile la pressione secondaria con un controllo preciso della pressione.

Le valvole di riduzione della pressione del vapore pilotate sono le più adatte per le applicazioni a grande carico. Le valvole riduttrici di pressione del vapore sono utilizzate in molti settori, tra cui quello commerciale, istituzionale e industriale. Gli usi di queste valvole includono radiatori singoli, vulcanizzatori, autoclavi, apparecchi di prova, linee dell'olio, ferri da stiro a vapore, tra gli altri, per controllare il flusso di vapore. Le valvole riduttrici di pressione del vapore presentano numerosi vantaggi che le rendono ampiamente utilizzate in diversi settori industriali, come la semplicità del design, il basso costo, l'assenza di alimentazione esterna, l'elevata affidabilità e la facilità di manutenzione, nonché la rapidità di risposta.