Auslegung von Stellventilen

Überblick über die Auslegung von Stellventilen

Die ersten Standardisierungsbemühungen für Stellventilauslegung lassen sich bereits auf die frühen 1960er-Jahre zurückführen. Zu dieser Zeit veröffentlichte ein Gewerbeverband namens „Fluids Control Institute“ Berechnungsverfahren, die sowohl für komprimierbare und nicht-komprimierbare Flüssigkeiten verwendet werden konnten. Die Bandbreite der Einsatzbedingungen, die durch diese Gleichungen genau abgedeckt werden konnten, waren begrenzt. Daher fand diese Norm keine nennenswerte Akzeptanz. 1967 setzte die ISA einen Ausschuss zur Entwicklung und Veröffentlichung von standardisierten Berechnungen ein. Die Bemühungen dieses Ausschusses endeten in einem Verfahren zur Ventilauslegung, das den Status eines amerikanischen nationalen Standards erreicht hat. Später nutzte ein Ausschuss der International Electrotechnical Commission (IEC) die Ergebnisse der Arbeit der ISA als Grundlage für die Formulierung internationaler Normen zur Auslegung von Stellventilen. Die Normen ANSI/ISA-75.01.01 und IEC 60534-2-1 zur Ventilauslegung wurden harmonisiert, sodass beide Normen verwendet werden können.

Erforderliche Auslegungsdaten

Für die richtige Auslegung eines Stellventils ist es wichtig, die folgenden Angaben zur Verfügung zu stellen:

Physische Angaben (Rohrgröße, Druckklasse, Garniturtyp)
Verfahrensbedingungen (Vordruck, Nachdruck, Temperatur, Schallgrenzwert)
Medieneigenschaften (Durchfluss, Dichte)

Auslegung eines Stellventils für den Durchfluss von Flüssigkeiten

Step 1: Specify the variables required to size the valve

SCHRITT 1

Schritt 1: Geben Sie die zur Auslegung des Ventils erforderlichen Variablen an

Gewünschte Ausführung,
Prozessflüssigkeit (Wasser, Öl usw.) und
Geeignete Einsatzbedingungen
q oder w, P₁, P₂ oder ΔP, T₁, ρ₁/ρ_o, P_v, P_c und n

Die Fähigkeit zu erkennen, welche Begriffe für ein bestimmtes Auslegungsverfahren geeignet sind, kann nur durch Erfahrungswerte mit verschiedenen Anforderungen bei der Ventilauslegung erlangt werden.

Step 2. Determine the equation constraints, N1 and N2.

SCHRITT 2

Schritt 2. Die Gleichungsbedingungen N₁ und N₂ bestimmen

N₁ und N₂ sind numerische Konstanten, die in den Durchflussgleichungen verwendet werden, um die Möglichkeit zur Verwendung verschiedener Maßeinheitensysteme zu nutzen.

Step 3. Determine the piping geometry factor (FP) and the liquid pressure recovery factor (FLP)

SCHRITT 3

Schritt 3. Den Faktor der Rohrleitungsgeometrie (F_P) und den Flüssigkeitsdruck-Rückgewinnungsfaktor (F_LP) bestimmen

Für diese Berechnungen werden ein geschätzter Wert für Cᵥ und der entsprechende F- und F_L-Wert genutzt. F_P ist ein Korrekturfaktor, der Druckverluste durch Rohrleitungsanschlüsse wie Reduzierstücke, Winkelstücke oder T-Stücke berücksichtigt, die direkt an den Ein- und Auslassanschlüssen des zu berechnenden Regelventils angebracht sein könnten. Wenn derartige Anschlüsse an das Ventil angebracht sind, müssen diese berücksichtigt werden. Das standardmäßige Auslegungsverfahren bietet eine Methode zur Berechnung des F_P-Faktors für konzentrische Reduzier- und Expanderstücke. Wenn jedoch keine Verschraubungen am Ventil angebracht sind, ist der F-Faktor für konzentrische Reduzierstücke und Erweiterungsstücke zu verwenden. Wenn jedoch keine Anschlüsse am Ventil angebracht sind, hat F_P den Wert 1,0 und fällt einfach aus der Größengleichung heraus. Zudem gilt: F_LP = F_L.

Step 4. Determine the pressure drop to use for sizing (DPsizing)

SCHRITT 4

Schritt 4: Den Differenzdruck bestimmen, der für die Auslegung (ΔP_sizing) verwendet werden soll

Wenn die Differenz zwischen dem Vordruck sowie der Nachdruck hoch genug ist, kann die Flüssigkeit zu verdampfen beginnen, was zu einer Durchflussbegrenzung führt. Wenn der tatsächliche Differenzdruck am Ventil, ΔP, höher ist als der Differenzdruck, der die Durchflussbegrenzung verursacht, muss der Differenzdruck bei eingeschränktem Durchfluss, ΔP_choked, anstelle des tatsächlichen Differenzdrucks verwendet werden.

Step 5. Calculate the required flow coefficient (Cv)

SCHRITT 5

Schritt 5: Den erforderlichen Durchflusskoeffizienten (C_v) berechnen

Auslegung von Stellventilen - Videos

Auslegung eines Regelventils für kompressible Medien

Wir beschreiben das Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Auslegung von Regelventilen für kompressible Medien gemäß den von ISA und IEC empfohlenen Verfahren.

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