Zawór redukcyjny ciśnienia pary

Co to jest zawór redukcyjny ciśnienia pary? 

Jako taki, zawór redukujący ciśnienie pary jest definiowany jako automatyczny zawór sterujący używany do redukcji nieregulowanego wyższego ciśnienia wlotowego do zredukowanego i stałego ciśnienia wylotowego, niezależnie od wahań ciśnienia pary przed zaworem. Zawór redukujący ciśnienie pary jest zaworem używanym w wielu aplikacjach parowych do sterowania przepływem pary. Zawór ten odgrywa kluczową rolę w zapewnianiu prawidłowego poziomu ciśnienia pary w instalacjach. Para dostaje się do zaworu redukującego ciśnienie pary pod wysokim ciśnieniem w stosunku do tego, co jest potrzebne za zaworem. Zawór pomaga obniżyć ciśnienie do wymaganego poziomu, zanim zostanie ono dostarczone do wymaganego miejsca. Zawory redukcyjne ciśnienia pary są używane w zastosowaniach przemysłowych, komercyjnych i instytucjonalnych do kontrolowania ciśnienia pary. Stosuje się je w takich obszarach jak urządzenia testujące, linie olejowe, autoklawy, pojedyncze grzejniki, żelazka parowe i wulkanizatory. Zawór redukcyjny ciśnienia pary to automatyczny zawór stosowany w celu zapewnienia, że w systemie nie ma nadciśnienia. Zawór ten jest również znany jako reduktor ciśnienia pary.

Rysunek: Zawór redukcyjny ciśnienia pary

Jak działa zawór redukcyjny ciśnienia pary? 

W normalnym położeniu przed uruchomieniem zawór główny jest zamknięty, a zawór pilotowy otwiera się pod wpływem ciśnienia powietrza lub siły sprężyny. Para przepływa przez zawór pilotowy do komory membrany i wydostaje się przez otwór sterujący. Gdy przepływ przez zawór pilotowy staje się większy niż przepływ przez kryzę, ciśnienie sterujące membrany wzrasta i główny zawór otwiera się. Gdy para przepływa przez zawór główny, ciśnienie za zaworem wzrasta i wraca przez przewód czujnika ciśnienia do dolnej części membrany ciśnieniowej. Gdy siła sprężania i siła pod membraną równoważą się, zawór pilotowy dławi się. Utrzymywane przez membranę ciśnienie sterujące powoduje, że zawór główny uwalnia wystarczającą ilość pary potrzebną do uzyskania ciśnienia tłoczenia. Regulacja ciśnienia powietrza lub sprężyny nad membraną zmienia ciśnienie za zaworem. Gdy para nie jest wymagana, ciśnienie w przewodzie czujnikowym jest zwiększane, co powoduje zamknięcie pilota ciśnienia, podczas gdy ciśnienie sterujące przepływa z powrotem przez kryzę sterującą. Pomaga to głównemu zaworowi w utrzymaniu wymaganego ciśnienia i może się szczelnie zamknąć, aby poprawić odcięcie ślepego zaułka. 

Rysunek: Działanie zaworu redukcyjnego ciśnienia pary

Rodzaje zaworów redukcyjnych ciśnienia pary

Zawór redukcyjny ciśnienia pary bezpośredniego działania

Są to zawory redukcyjne ciśnienia pary odpowiednie do stosowania w małych obciążeniach, w których nie jest wymagana szczególna kontrola ciśnienia. Producenci zaworów redukcyjnych ciśnienia pary projektują je w taki sposób, aby miały kompaktowy rozmiar, były łatwiejsze w instalacji i tanie. Jednak ciśnienie nastawy tych zaworów jest bardziej zróżnicowane w porównaniu do zaworu redukcyjnego ciśnienia pary sterowanego pilotem. Zawory te są stosowane w instalacjach punktowych.

Zawór redukcyjny ciśnienia pary bezpośredniego działania jest prostym zaworem, który działa przy użyciu zwiniętego mieszka lub płaskiej membrany. Działanie tego zaworu nie wymaga zewnętrznego przewodu czujnikowego, ponieważ jest on samowystarczalny. Zawory redukcyjne ciśnienia pary bezpośredniego działania mają sprężyny regulacyjne, które poruszają się, aby pomóc w bezpośrednim otwarciu zaworu. Ściskanie sprężyny zwiększa siłę otwarcia zaworu redukcyjnego ciśnienia pary w celu zwiększenia przepływu. Gdy ciśnienie wzrasta za zaworem, pojawia się równowaga, w której ciśnienie za zaworem zasila dolną stronę sprężyny regulacyjnej, powodując wzrost siły równoważącej ściskanie sprężyny. Siła ściskająca sprężyny jest ograniczona, aby zwiększyć czułość wystarczającą do wyrównania zmian ciśnienia za zaworem. Skutkuje to prostą regulacją ciśnienia za pomocą kryzy zaworu. 

Rysunek: Zawór redukcyjny ciśnienia pary bezpośredniego działania

Zawór redukcyjny ciśnienia pary sterowany pilotem

Są to zawory redukcyjne ciśnienia pary, które są stosowane w przypadku dużych obciążeń wymagających ścisłej kontroli ciśnienia. Zawory te oferują szybką reakcję na zmiany obciążenia i są odpowiednie dla szerokiego zakresu natężenia przepływu pary w porównaniu do zaworów bezpośredniego działania. Zawory redukcyjne ciśnienia pary sterowane pilotem mają większe rozmiary i są droższe.

Zawór ten wykorzystuje zawór pilotowy do obciążania membrany lub tłoka w celu zwiększenia siły skierowanej w dół potrzebnej do otwarcia głównego, większego zaworu. Takie podejście pomaga zwiększyć zdolność przepływu przy mniejszych wahaniach ciśnienia. Gdy siła między ciśnieniem wtórnym a sprężyną regulacyjną jest zrównoważona, zamykanie i otwieranie zaworu pilotowego jest kontrolowane. Ten typ zaworu redukcyjnego ciśnienia pary sterowanego pilotem pomaga dostarczać ciśnienie do membrany lub tłoka zaworu głównego. Powierzchnia membrany lub tłoka pomaga wzmocnić siłę skierowaną w dół wytwarzaną przez ciśnienie przepływu pilota. Pomaga to otworzyć większy zawór główny, aby zapewnić przepustowość dla dużych natężeń przepływu. 

Ze względu na wzmocnienie siły, otwarcie zaworu pilotowego przez niewielką zmianę prowadzi do dużej zmiany przepływu i ciśnienia za zaworem głównym. W związku z tym niewielka zmiana siły sprężyny regulacyjnej skutkuje szybką reakcją w szerokim zakresie natężenia przepływu. Jedną z zalet zaworu redukcyjnego ciśnienia pary sterowanego pilotem jest szybka reakcja i ścisła kontrola ciśnienia za zaworem. Zawory redukcyjne ciśnienia pary sterowane pilotem są dwojakiego rodzaju: z wewnętrznie sterowanym tłokiem i z zewnętrznie sterowanym zaworem. Sterowany wewnętrznie zawór tłokowy wykorzystuje dwa zawory: zawór główny i zawór pilotowy w jednym urządzeniu. Zawór ten może zapewnić dokładność +/- 5%. 

Zawór sterowany zewnętrznie wykorzystuje podwójną membranę, która zastępuje tłok w zaworze sterowanym wewnętrznie. Ten zewnętrznie sterowany zawór redukujący ciśnienie pary może zapewnić dokładność +/-1%. 

Rysunek: Zawór redukcyjny ciśnienia pary sterowany pilotem

Praktyki, które pomagają wydłużyć żywotność stacji zaworów redukcyjnych ciśnienia pary 

Upewnij się, że zawór redukcyjny ciśnienia pary jest odpowiedni do danego zastosowania.

Należy wybrać odpowiedni zawór dla danego zastosowania. Oznacza to najpierw ustalenie minimalnego i maksymalnego natężenia przepływu pary. Zawór redukcyjny ciśnienia pary musi być w stanie obsłużyć minimalne natężenie przepływu, ponieważ będzie to najczęstszy i krytyczny punkt do kontrolowania. 

Poziom hałasu 85 dBA lub niższy

Ustawienie najwyższego poziomu hałasu na 85 dBA dla zaworu redukcyjnego ciśnienia pary pomoże zarządzać prędkością na wylocie i wydłuży żywotność zaworu, a także pomoże zmniejszyć hałas. Zawory redukcyjne ciśnienia pary o bardzo dużej prędkości wylotowej mają krótką żywotność. Jeśli zawór redukcyjny ciśnienia pary ma niski poziom hałasu lub działa przy bardzo niskich prędkościach, będzie miał bardzo długą żywotność. Niektóre ze sposobów zmniejszenia poziomu hałasu w tych zaworach to zwiększenie rozmiaru rury wylotowej zaworu lub dodanie specjalnego wykończenia. 

Dodaj sitko parowe z zaworem wydmuchowym

Filtr ten jest wymagany przed zaworem redukcyjnym ciśnienia pary, aby chronić go przed materiałami korozyjnymi. Linie parowe mają tendencję do pozostawiania resztek materiałów korozyjnych. Zastosowanie filtra pomaga filtrować strumień, a tym samym zapobiega przedostawaniu się takich materiałów do zaworu, co mogłoby spowodować jego przedwczesną awarię. 

Dodaj kieszeń ociekową linii parowej 

Zawór redukujący ciśnienie pary będzie potrzebował kieszeni ociekowej do usuwania kondensatu z przewodów rurowych. Pomaga to w usuwaniu kondensatu z przewodów parowych, a tym samym zapobiega przedostawaniu się kondensatu przez zawór. Ta funkcja jest ważna, ponieważ zapewnia, że kondensat nie dostanie się do zaworu, ponieważ może to spowodować erozję i skrócić żywotność. 

Lokalizacja zaworu redukcyjnego ciśnienia pary 

Właściwe umiejscowienie zaworu w stacji parowej pomaga usprawnić jego działanie. W związku z tym należy upewnić się, że za zaworem redukującym ciśnienie pary minimalna odległość wynosi 10 średnic rury przed przewodem parowym lub przed zmianą kierunku przepływu pary. 

Orientacja zaworu redukcyjnego ciśnienia pary

Zawory redukcyjne ciśnienia pary będą miały dłuższą żywotność, jeśli zostaną zainstalowane w pozycji poziomej niż pionowej. Po zainstalowaniu w pozycji pionowej zawór nie będzie w stanie usunąć kondensatu nagromadzonego przed wlotem zaworu. Wynika to z faktu, że kondensat przepływający przez zawór redukcyjny ciśnienia pary ma negatywny wpływ na żywotność zaworu. 

Zastosowanie zaworów rozgrzewających i obejściowych

W stacji z zaworem redukcyjnym ciśnienia pary, zawór podgrzewający pomoże ogrzać przewód parowy w zakresie zalecanych ram czasowych dla tego przewodu parowego. Zawór obejściowy musi mieć współczynnik przepływu niższy niż zawór redukcyjny ciśnienia pary. 

Instalacja manometrów 

Stacja zaworów redukujących ciśnienie pary będzie potrzebować manometrów przed i po. Pomoże to zdiagnozować zawór. Konieczne będzie również zainstalowanie zaworu odcinającego i rury syfonowej, aby pomóc podczas konserwacji. 

Zastosowania zaworów redukcyjnych ciśnienia pary

• Służy do redukcji zmiennego lub stałego ciśnienia wlotowego w celu zwiększenia stałego, regulowanego ciśnienia wylotowego. W tym przypadku ciśnienie wejściowe steruje zaworem. Gdy ciśnienie wylotowe zbliża się do ustawienia sprężyny na pilocie, zawór redukcyjny ciśnienia pary rozpoczyna modulację i utrzymuje ustawione ciśnienie. 
• Niskie ciśnienie wylotowe dla dostarczania pary. 
• Dostarcza parę uzupełniającą do magistrali wylotowej turbiny. Gdy obciążenie turbiny zmniejsza się, a spaliny turbiny nie wystarczają do obciążenia parą, niewielki spadek ciśnienia spalin powoduje, że zawór podaje odpowiednią ilość pary zgodnie z zapotrzebowaniem. 
• Dystrybucja pary z przeciążonych kotłów w podstawowych usługach. 
• Sterylizatory i nagrzewnice do obniżania zmiennego lub stałego ciśnienia wlotowego do stałego ciśnienia tłoczenia. 

Zalety zaworów redukcyjnych ciśnienia pary 

• Nie wymaga zewnętrznego źródła zasilania. 
• Prosta konstrukcja sprawia, że zawory te są tanie. 
• Oferują szybką reakcję. 
• Zawory te nie wymagają sterowników sprzężenia zwrotnego ani oddzielnych elementów pomiarowych. 
• Wysoka niezawodność i łatwość konserwacji. 
• Zawory te eliminują przecieki zewnętrzne i wysokie tarcie, ponieważ nie mają uszczelnienia trzpienia. 

Wady zaworów redukcyjnych ciśnienia pary 

• Zawory redukujące ciśnienie pary nie mają funkcji resetowania. 
• Zawory te mają ograniczone ciśnienie znamionowe i rozmiary. 

Rozwiązywanie problemów z zaworami redukcyjnymi ciśnienia pary 

Przy normalnym obciążeniu kontrolowane ciśnienie przekracza wartość graniczną

• Pomiędzy głowicą zaworu pilotowego a gniazdem znajdują się ciała obce lub zanieczyszczenia. Poluzuj śrubę i zdejmij połączenia rurowe, aby ułatwić czyszczenie lub wymianę, jeśli to konieczne. 
• Ciała obce między gniazdem zaworu głównego a głowicą. Przeprowadzić inspekcję i oczyścić gniazdo i głowicę. 
• Przewód lub otwór czujnika ciśnienia jest zatkany. Wymontuj, sprawdź i wyczyść przewody i kryzy. 

Zawór redukcyjny ciśnienia pary kontroluje przekroczenie ciśnienia tylko przy niewielkich obciążeniach

• Gniazdo i głowica zaworu głównego są zużyte lub znajdują się między nimi zanieczyszczenia. Sprawdź i wyczyść gniazdo i głowicę. Zbyt duży zawór. Wyreguluj śrubę, aby zapewnić wymagane ciśnienie dla niewielkich obciążeń. 
• Zawór obejściowy przecieka lub nie jest szczelnie zamknięty. Sprawdź zawór obejściowy i napraw go w razie potrzeby. 
• Obcy materiał lub brud osadził się na zaworze głównym. Wykonaj inspekcję i usuń zanieczyszczenia. 

Zawór redukcyjny ciśnienia pary nie otwiera się 

• Pęknięcie zaworu głównego. Odkręcić połączenia rurowe i pęknięcie zaworu obejściowego. Jeśli z zaworu głównego wypływa para, membrana jest uszkodzona i należy ją wymienić. 
• Zatkana kryza. Wyjmij i wyczyść otwór. 
• Zanieczyszczenia w gnieździe zaworu pilotowego. Zdemontować zespół gniazda i głowicy. Sprawdzić pod kątem zanieczyszczeń i wyczyścić lub wymienić w razie potrzeby. 
• Zator w sitku rurociągu. Sprawdź i wyczyść filtr siatkowy. 

Zawór redukcyjny ciśnienia pary ma niskie ciśnienie zasilania 

• Regulacja zaworu pilotowego nie została wykonana prawidłowo. Wyreguluj śrubę do prawidłowego ciśnienia. 
• Niewymiarowy zawór. Sprawdź wymagane obciążenie w stosunku do wartości znamionowej na zaworze, aby potwierdzić, czy jest to główna przyczyna. 
• Bardzo niskie ciśnienie zasilania parą. Sprawdź ciśnienie zasilania i skoryguj je w razie potrzeby. 
• Pęknięta magistrala zawór membranowy. Odkręć połączenie rurki i pęknięty zawór obejściowy. Jeśli z membrany wydobywa się para, membranę należy wymienić, ponieważ jest uszkodzona. 
• Brak kryzy odpowietrzającej. Wymienić odpowiedni łącznik. 

Zawór redukcyjny ciśnienia pary nie zamyka się 

• Wyciek na zaworze obejściowym lub zawór jest otwarty. Sprawdź i zamknij lub napraw w razie potrzeby. 
• Przewód czujnika pilota nie jest zainstalowany lub jest zablokowany. W razie potrzeby zdemontuj, sprawdź, zainstaluj lub wyczyść. 
• Pilot to pęknięcie, a więc para. Należy wymienić zespół membrany pilota. 

Podsumowanie 

Zawory redukujące ciśnienie pary to zawory, które służą do precyzyjnego sterowania parą. Zawory te mogą automatycznie regulować otwarcie zaworu, aby pomóc w utrzymaniu stałego ciśnienia nawet w przypadku wahań natężenia przepływu za pomocą sprężyn, membran lub tłoków. Zawory redukujące ciśnienie pary wykorzystują elementy zamykające i otwierające w korpusie zaworu, aby zmienić przepływ pary, zmniejszyć ciśnienie pary i kontrolować poziom zamykania i otwierania części za pomocą ciśnienia za zaworem.

Istnieją dwa rodzaje zaworów redukcyjnych ciśnienia pary, tj. zawór redukcyjny ciśnienia pary bezpośredniego działania i zawór redukcyjny ciśnienia pary sterowany pilotem. Parowy zawór redukcyjny bezpośredniego działania producent zaworów redukcyjnych sprawia, że zawór ten jest przeznaczony do zastosowań, w których występuje małe obciążenie i gdzie można zaakceptować spadek ciśnienia za zaworem. Te zawory bezpośredniego działania najlepiej nadają się do zastosowań o niewielkim obciążeniu. Producenci zaworów redukcyjnych ciśnienia pary sterowanych pilotem wykonują zawory w taki sposób, aby łatwo reagowały na zmieniające się obciążenia, utrzymując stabilne ciśnienie wtórne z precyzyjną kontrolą ciśnienia.

Zawory redukcyjne ciśnienia pary sterowane pilotem najlepiej nadają się do zastosowań o dużym obciążeniu. Zawory redukcyjne ciśnienia pary są wykorzystywane w wielu branżach, takich jak między innymi zastosowania komercyjne, instytucjonalne i przemysłowe. Zastosowania tych zaworów obejmują m.in. pojedyncze grzejniki, wulkanizatory, autoklawy, urządzenia testujące, linie olejowe, żelazka parowe do kontroli przepływu pary. Zawory redukcyjne ciśnienia pary mają kilka zalet, które sprawiają, że są szeroko stosowane w różnych branżach, takich jak prosta konstrukcja, niski koszt, brak konieczności zasilania zewnętrznego, wysoka niezawodność i łatwiejsza konserwacja, szybka reakcja i inne.