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Prozessregelventile - Die richtige Wahl treffen

Moderne Prozessregelventile bieten eine Vielzahl von Funktionen und Vorteilen für Branchen, die eine präzise Regelung von Flüssigkeiten, Dampf und anderen Gasen benötigen. Bei so vielen Regelventilen auf dem Markt ist es wichtig, die Merkmale festzulegen, die für eine bestimmte Anwendung das kostengünstigste Design liefern.

Von Ian Webster, Segmentleiter Hygienic Processing bei Bürkert

Ian Webster, Segmentleiter Hygienic Processing bei Bürkert

Von Ian Webster, Segmentleiter Hygienic Processing bei Bürkert

Ian Webster, Segmentmanager Hygienic Processing bei Bürkert, befasst sich mit einigen grundlegenden Unterscheidungsmerkmalen sowie einigen aktuellen Designentwicklungen.

Regelventile steuern die Durchflussrate einer Flüssigkeit oder eines Gases und steuern wiederum die Temperatur, den Druck oder den Flüssigkeitsstand innerhalb eines Prozesses.

Als solche werden Steuerventile durch die Art und Weise definiert, in der sie zur Steuerung des Durchflusses arbeiten, und umfassen unter anderem Absperrventile, Schrägsitz-, Membran-, Vierteldreh-, Messer- und Nadelventile.

In den meisten Fällen bestehen die Ventilkörper aus Metall. entweder Messing, geschmiedeter Stahl oder in hygienischen Anwendungen 316 Edelstahl.

Festlegung der Parameter

Die Stellantriebe verwenden ein integriertes System, das die Position des Ventils je nach Anwendung mit unterschiedlicher Genauigkeit misst. Ein berührungsloser digitaler Encoder kann das Ventil in eine von tausend Positionen bringen, wodurch es sehr genau wird, während rudimentärere Messungen auf weniger empfindliche Konstruktionen angewendet werden können.

Einer der Hauptdiskussionspunkte bei der Spezifikation von Regelventilen ist die Bestimmung der erforderlichen Ventilgröße.

Sehr oft kennen Prozessingenieure den Rohrdurchmesser, der in einer Anwendung verwendet wird, und es ist verlockend, diesen als bestimmendes Merkmal für das Regelventil zu verwenden. Von größerer Bedeutung sind die Strömungsverhältnisse im System, da diese die Größe der Öffnung im Steuerventil bestimmen.

Der Druck auf beiden Seiten des Ventils und die erwartete Durchflussmenge sind wichtige Informationen für die Entscheidung über die Ventilkonstruktion.

Prozessregelventile

Verbesserung der Effizienz

Innerhalb des Ventilkörpers ist die Aktuatorkonstruktion überwiegend entweder eine Kolben- oder eine Membrankonstruktion. Das Kolbendesign bietet normalerweise ein kleineres, kompakteres Ventil, das außerdem leichter und einfacher zu handhaben ist als die Membrankonstruktionen.

Stellantriebe bestehen in der Regel aus Edelstahl oder Polyphenolsulfid (PPS), einem chemikalienbeständigen Kunststoff. Der Antrieb wird vom Steuerkopf oder Stellungsregler aufgefüllt.

Ältere, pneumatisch betriebene Stellungsregler hatten eine Prallplatten- / Düsenanordnung und arbeiteten mit 3-15 psi, sodass das System unabhängig vom Zustand des Ventils, ob offen, geschlossen oder irgendwo dazwischen, immer etwas Druckluft in die Atmosphäre ausstieß.

Druckluft ist ein teures Gut, dessen Erzeugung viel Energie erfordert. Wenn eine Fertigungsstraße mit mehreren Prozessregelventilen ausgestattet ist, die alle in die Atmosphäre entlüften, kann dies eine erhebliche Energieverschwendung bedeuten.

Es ist daher wichtig, nicht nur das am besten geeignete Ventildesign festzulegen, sondern auch eine kostengünstige Lösung, die die jährlichen Betriebskosten berücksichtigt.

Moderne, digitale, elektropneumatische Ventile, die Mikromagnetventile verwenden, um die Luft in den Antrieb hinein und aus ihm heraus zu steuern, haben den Bedienern erhebliche Verbesserungen gebracht. Diese Konstruktion bedeutet, dass das Ventil zwar vollständig geöffnet, vollständig geschlossen oder im eingeschwungenen Zustand ist, jedoch keine Luft verbraucht. Diese und viele andere technische Verbesserungen haben erhebliche Fortschritte sowohl in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit als auch in Bezug auf die Präzision erzielt.

Prozessregelventile

Flexible Ausführungen

Die Ventilsitze können innerhalb eines Standardventilgehäuses ausgetauscht werden, wodurch das Ventil an vorhandene Rohrleitungen angepasst werden kann und der Ventilsitz genauer an die Anwendung angepasst werden kann. In einigen Fällen kann dies erreicht werden, nachdem das Ventil installiert wurde, wodurch eine Prozessänderung möglich wird, ohne dass die gesamte Ventilbaugruppe ausgetauscht werden muss.

Die Auswahl der am besten geeigneten Dichtungsmaterialien ist ebenfalls ein wichtiger Schritt, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Bei Dampfprozessen werden normalerweise Metall-Metall-Dichtungen verwendet, wohingegen bei einem Prozess, der eine Sterilisationsstufe umfasst, möglicherweise chemisch beständige Dichtungen erforderlich sind.

Das Einrichten eines neuen Ventils ist jetzt vergleichsweise einfach und viel weniger zeitaufwändig. Eingebaute Kalibrierungsverfahren führen die anfänglichen Einrichtungsverfahren automatisch durch und messen die zum Öffnen und Schließen des Ventils erforderliche Luft, den Widerstand der Kolbendichtungen am Ventilschaft und die Ansprechzeit des Ventils selbst. Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, ist das Ventil betriebsbereit.

Prozessregelventile

Sicherheit verbessern

Steuerventile sollten so spezifiziert werden, dass sie im 40-85% -Bereich arbeiten. Wenn das Ventil also auf eine 10% -Einstellung angewiesen wird, kann es erkennen, dass möglicherweise ein Fehler im Steuerungssystem vorliegt, und die beste Vorgehensweise ist, zu schließen das Ventil vollständig.

Wenn das Ventil auf eine Position von 10% oder weniger angewiesen wird, kann dies zu sehr hohen Flüssigkeits- oder Gasgeschwindigkeiten führen, die das System schädigen und erhebliche Geräusche und Schäden am Ventil selbst verursachen.

Moderne Steuerungsfunktionen können eine Lösung bieten, die als Sicherheitsvorrichtung dient, um Schäden an den Prozessleitungen und -komponenten zu verhindern. Durch den Einbau eines ausfallsicheren Mechanismus wird bei jeder Einstellung der Ventilposition unter einen voreingestellten Schwellenwert das Ventil vollständig geschlossen, wodurch Schäden am umgebenden System vermieden werden.

Die Steuereingänge können auch Sicherheitskreise enthalten, um sichere Betriebsbedingungen innerhalb der Prozessausrüstung zu gewährleisten. Wenn zum Beispiel eine Zugangsklappe eines Dampfbehälters geöffnet wird, wird ein Verriegelungsschalter geöffnet, und das die Dampfzufuhr zum Behälter steuernde Ventil kann automatisch geschlossen werden, um die Risiken zu verringern.

Prozessregelventile

Zuverlässigkeit verbessern

Viele Prozesssteuerungsumgebungen bieten weniger als ideale Bedingungen für langfristige Zuverlässigkeit. Feuchtigkeitsbelastete Atmosphären, aggressive Chemikalien und regelmäßiges Abwaschen können die Lebensdauer eines Prozessregelventils verkürzen. Eine der potenziellen Schwächen des Stellantriebs ist die Federkammer, in der bei jeder Betätigung des Ventils Umgebungsluft angesaugt wird.

Eine Lösung besteht darin, die Federkammer mit sauberer Instrumentenluft aufzufüllen, um zu verhindern, dass Verunreinigungen eindringen. Dies bietet einen Schutz gegen das Eindringen von Luftschadstoffen, indem eine kleine Menge sauberer Steuerluft in den Steuerkopf geleitet wird, wobei ein leichter Überdruck aufrechterhalten wird, wodurch eine einfache, innovative Lösung erzielt wird. Dies verhindert die Korrosion der inneren Elemente und kann die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit unter bestimmten Betriebsbedingungen erheblich verbessern.

Letztendlich kann die Auswahl des am besten geeigneten Prozessregelventils eine komplexe Aufgabe sein, die häufig am besten mit Hilfe von Expertenwissen gelöst werden kann. Durch die direkte Zusammenarbeit mit Herstellern oder sachkundigen Händlern können Prozessleitsysteme auf langfristige Zuverlässigkeit sowie Präzision und Effizienz optimiert werden.

Prozessindustrie Informer

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