8 maneras de prolongar la vida útil de su válvula de control.
La erosión y la cavitación del carrete y el asiento de la válvula reguladora son las principales causas de la disminución de su vida útil. Los siguientes métodos son eficaces para prolongar su vida útil:
El método de prolongar la vida a través de grandes aberturas La apertura inicial de la válvula de control debe ser lo más amplia posible (como en el modelo 90%). La falla se produce primero en la cabeza del núcleo de la válvula, y a medida que aumenta el flujo de falla, la válvula pequeña se cierra gradualmente, de modo que el núcleo se utiliza completamente desde la cabeza hasta la base. Con una apertura amplia, la holgura de la mariposa es mayor y la erosión se reduce, lo que puede aumentar la vida útil entre 1 y 5 veces.
Reduzca S (coeficiente de distribución de caída de presión) y aumente la abertura de trabajo para mejorar la vida útil del método. Reduce el valor S (aumenta la resistencia del resto del sistema) y disminuye la caída de presión en la válvula. Para garantizar el caudal, es necesario aumentar la apertura de la válvula, y la reducción de la caída de presión en la válvula también disminuye la cavitación y la erosión. Métodos comunes: añadir placas de orificio después de las válvulas; cerrar la válvula manual tándem pequeña.
Reduzca el calibre y aumente la abertura de trabajo para mejorar el método de vida útil. La apertura de trabajo aumenta al reducir el diámetro de la válvula. Métodos: (1) Reemplazar la válvula de calibre pequeño de primera marcha (por ejemplo, DN32 por DN25); (2) El cuerpo de la válvula permanece sin cambios y se reemplaza el asiento del carrete con un diámetro de asiento pequeño (por ejemplo, DG10 se reemplaza por DG8, lo que puede aumentar la vida útil en 1 vez).
Transferir la posición de falla para mejorar el método de vida Gracias al diseño estructural, las zonas más dañadas (normalmente la superficie de sellado y la superficie principal del acelerador) se trasladan a posiciones secundarias para proteger las partes críticas.
Aumentar el canal del acelerador para mejorar el método de vida útil El orificio del asiento extendido crea un canal de aceleración más largo. Función: (1) La expansión repentina de la válvula de cierre de flujo retardado después de la aceleración evita daños en la superficie de sellado; (2) Aumenta la resistencia, reduce la recuperación de presión y debilita la cavitación. Orificios de asiento de válvula de tipo escalonado y de tipo ondulado de uso común.
Cambiar la dirección del flujo para mejorar el método de vida útil El daño en el tipo de flujo (donde la dirección del flujo del medio provoca la apertura de la válvula) se localiza principalmente en la superficie de sellado y la base del núcleo de la válvula; la falla en el tipo de flujo cerrado (donde la dirección del flujo del medio provoca el cierre de la válvula) se localiza principalmente debajo de la superficie de sellado del asiento de la válvula. Cambiar el tipo de flujo abierto al tipo de flujo cerrado protege la superficie de sellado y la base del núcleo de la válvula, y prolonga su vida útil entre una y dos veces.
Cambia al material especial para mejorar tu vida. Para la cavitación (picaduras en forma de panal) y el desgaste (ranuras aerodinámicas), se dispone de los siguientes materiales para el asiento del carrete: 6YC-1, acero A4, estelita y carburo. Para la corrosión, se ofrecen materiales no metálicos (caucho, PTFE, cerámica) o aleaciones especiales (Monel, Hastelloy).
Modificar la estructura de la válvula para mejorar la vida útil Estructuras especialmente diseñadas para resistir la cavitación y la erosión, tales como: válvulas de alivio de presión multietapa, válvulas anticavitación, válvulas resistentes a la corrosión, etc.
6 maneras de evitar que la válvula de control se obstruya/atasque
La escoria de soldadura, el óxido, la cristalización, las partículas, etc., pueden provocar fácilmente la obstrucción del puerto del acelerador y de las piezas guía.
Método de limpieza Es común en las primeras etapas de los sistemas nuevos o después de las revisiones. Desmonte y limpie el puerto del acelerador, la pieza de guía, el orificio de equilibrio de la tapa de la válvula inferior; daños por esmerilado en la superficie de sellado; abra el tapón inferior para enjuagar los objetos que caen; enjuague la tubería con la válvula completamente abierta antes de la puesta en marcha.
Método de limpieza externa Para fluidos que tienden a precipitar y contienen partículas sólidas, la tubería de gas o vapor de limpieza se conecta al tapón inferior de la tapa de la válvula inferior. En caso de obstrucción, el lavado puede completarse sin abrir la válvula.
Instalar el método de filtro de canalización Especialmente para válvulas de diámetro pequeño y caudal ultrabajo (con holguras de estrangulamiento muy pequeñas), instale filtros delante de las válvulas. Para válvulas con posicionadores, se deben instalar válvulas reductoras de presión con filtro de aire en la tubería de suministro de aire, delante del posicionador.
Método para aumentar la holgura del acelerador Sustituya el carrete del émbolo por un carrete con boca en "V", un carrete abierto o una válvula de manguito. Evite la obstrucción con una mayor holgura del acelerador y una zona de aceleración concentrada.
Método de limpieza de medios Utilice el propio medio para canalizar la energía y evitar obstrucciones. Métodos: (1) Cambiar al tipo de flujo cerrado; (2) Cuerpo de válvula aerodinámico; (3) Colocar el puerto de estrangulamiento en el punto de erosión más severo (es necesario mejorar la resistencia a la erosión del material).
El paso directo se cambia al método angular. La trayectoria del flujo de la válvula de paso directo es compleja (tipo S invertida) y la zona muerta es propensa a precipitarse. Válvula angular (clase)
6 maneras de resolver el LFuga de la válvula de control
Está dirigido principalmente a los fugas en el empaque del vástago de la válvula y en la conexión del cuerpo de la válvula.
Método de añadir grasa selladora Para las válvulas que no utilizan grasa de sellado, añada grasa de sellado para mejorar la estanqueidad del vástago.
Método de relleno El uso de materiales de empaquetamiento mixtos de doble o multicapa (como grafito + PTFE) es más eficaz que simplemente aumentar el número de láminas de empaquetamiento de PTFE.
Reemplazar el método de relleno de grafito El relleno de PTFE es adecuado para temperaturas limitadas (-20~200 °C) y es propenso al envejecimiento. Los rellenos de grafito flexibles tienen un amplio rango de temperatura y una larga vida útil, y pueden reemplazar al PTFE. Tenga en cuenta que el relleno de grafito puede presentar una diferencia de retorno ligeramente mayor o un ligero deslizamiento.
Cambie la dirección del flujo y ajuste P2 en el extremo del vástago de la válvula. Cuando la diferencia de presión △P es grande y la presión de entrada P1 es alta, resulta difícil sellar el extremo P1. Al cambiar la dirección del flujo de manera que el extremo de menor presión P2 quede frente al vástago (como en el tipo de cierre de flujo), se puede reducir eficazmente la presión de sellado del vástago de la válvula. Este diseño se utiliza frecuentemente en válvulas diferenciales de alta presión, como las válvulas de fuelle.
Se adopta el método de sellado de la junta de la lente. Para solucionar el problema de las fugas que se producen fácilmente en el sello plano entre la tapa de la válvula y el cuerpo de la válvula en condiciones de alta temperatura y alta presión, el uso de juntas de sellado tipo lente puede lograr excelentes resultados.
Método de sustitución de la junta En condiciones de alta temperatura, las juntas de amianto presentan un sellado deficiente y una vida útil corta. En su lugar, se pueden utilizar elementos de sellado más fiables, como juntas de bobinado metálicas y juntas tóricas.
8 maneras de eliminar la vibración de las válvulas de control
La vibración puede originarse por causas mecánicas, dinámica de fluidos (como la cavitación) o resonancia.
Método de aumento de rigidez Para detectar oscilaciones o vibraciones leves, aumente la rigidez del actuador (por ejemplo, elija un resorte de alta rigidez o cambie a un actuador de pistón).
Método de amortiguación añadida Aumente la amortiguación por fricción de las piezas móviles, como los tapones de las válvulas de manguito sellados con juntas tóricas, y utilice rellenos de grafito con alta fricción.
Aumentar el tamaño de la guía y reducir el método de holgura de acoplamiento En el caso de válvulas con guías cortas y grandes holguras (0,4-1 mm) (como las de tipo tapón de eje), alargar el manguito guía y reducir la holgura de acoplamiento entre el vástago del carrete y la guía puede suprimir eficazmente la vibración mecánica.
Modificar la forma de la pieza del acelerador para eliminar el método de resonancia Al producirse una ligera resonancia, modifique la forma del puerto de aceleración para cambiar la frecuencia de la fuente. Por ejemplo, gire la superficie curva del carrete entre 0,5 y 1,0 mm dentro del rango de apertura de vibración.
Reemplazar el acelerador para eliminar el método de resonancia El principio es el mismo que el anterior, y las piezas del acelerador se reemplazan directamente. Métodos: (1) Cambiar las características de flujo (lineal a logarítmica, o logarítmica a lineal); (2) Cambiar la forma del núcleo de la válvula (la forma del tapón del eje se cambia a una ranura en forma de "V", la válvula de doble asiento se cambia a una válvula de manguito, el manguito de ventana se cambia a un manguito perforado).
Cambie el tipo de válvula de control para eliminar el método de resonancia. La frecuencia natural de las válvulas con estructuras diferentes es distinta. Cuando la resonancia es muy fuerte, la forma más eficaz de eliminarla es sustituir el tipo de válvula por una con grandes diferencias estructurales (como por ejemplo, sustituir una válvula de manguito por una de doble asiento).
Método para reducir la vibración de la cavitación La vibración causada por la ruptura de burbujas de cavitación debe reducirse o suprimirse mediante cavitación. Métodos: (1) Elegir una válvula que permita que el líquido absorba la energía de la ruptura de burbujas (como una válvula de manguito en lugar de una válvula de tapón); (2) Utilizar reducción de presión en varias etapas, aumentar la presión del puerto de constricción y otras medidas de reducción de cavitación.
Evite el método de impacto de ondas de la fuente de vibración Las vibraciones de las válvulas causadas por la transmisión de vibraciones externas de las tuberías o los equipos deben eliminarse o aislarse de las fuentes de vibración externas (por ejemplo, reforzando los soportes de las tuberías o añadiendo medidas de absorción de impactos).
8 maneras de reducir el ruido de las válvulas de control
El ruido se debe principalmente a la vibración mecánica, al ruido hidrodinámico (turbulencia, cavitación) y al ruido dinámico gaseoso (gas a alta velocidad).
Método de cancelación de ruido por resonancia Eliminar la resonancia de las válvulas es la solución fundamental para un ruido intenso de alta frecuencia (3000-7000 Hz) (>100 dB). Para medidas específicas, consulte los métodos 4, 5 y 6 en la sección “Eliminación de vibraciones”.
Método de eliminación del ruido de cavitación La cavitación es la principal fuente de ruido hidrodinámico (sonido de rejilla de banda ancha). Eliminar o reducir la cavitación (mediante los mismos métodos descritos en las secciones “Reducción de la vibración por cavitación” y “Prolongación de la vida útil”) es fundamental para reducir este tipo de ruido.
Se utiliza el método de tuberías de paredes gruesas. Aumentar el espesor de la pared de la tubería aguas abajo de la válvula puede atenuar eficazmente la transmisión de ruido. Cuanto más gruesa sea la pared y mayor el diámetro de la tubería, mayor será la reducción de ruido (0-20 dB). Es necesario considerar el costo.
Se adopta el método del material fonoabsorbente. Envuelva la fuente de ruido (cuerpo de la válvula) y la parte aguas abajo de la tubería con material fonoabsorbente. Es adecuado para situaciones donde el ruido no es muy intenso y la tubería no es muy larga, aunque el costo es mayor.
Método de silenciador en tándem La instalación de un silenciador detrás de la válvula es especialmente adecuada para el ruido dinámico del aire u otros gases, ya que reduce eficazmente el ruido interno del fluido y la transmisión de sonidos sólidos. Resulta rentable en situaciones con un gran caudal o una alta caída de presión, atenuando el ruido en aproximadamente 25 dB.
Caja insonorizada La válvula se coloca en una caja insonorizada o en una sala insonorizada en su totalidad para aislar la transmisión del ruido al entorno, lo que resulta adecuado para ocasiones con altos niveles de ruido.
Método de aceleración en tándem En los casos donde la relación de caída de presión es alta (△P/P1 ≥ 0,8), la caída de presión total se distribuye a la válvula de control y al elemento de estrangulamiento fijo situado detrás de la válvula (por ejemplo, difusor, restrictor de flujo poroso). Este es uno de los métodos más eficaces para reducir el ruido en motores a gas y requiere un diseño especial de los elementos de estrangulamiento.
Elija una válvula de bajo nivel de ruido. Las válvulas de bajo ruido especialmente diseñadas (por ejemplo, válvulas reductoras multietapa, carretes laberínticos, válvulas de manguito de bajo ruido) pueden reducir el ruido entre 10 y 25 dB al modificar la trayectoria del flujo y mediante una desaceleración multietapa para evitar el flujo supersónico y la turbulencia intensa. Es una solución rentable.
5 maneras de mejorar la estabilidad de la válvula de control
La escasa estabilidad se manifiesta en fluctuaciones de la posición de la válvula, oscilaciones del proceso de control, etc.
Cambiar la dirección de acción de la fuerza desequilibrada Cuando la dirección de la fuerza desequilibrada coincide con la dirección de cierre de la válvula (la válvula tiende a cerrarse), la estabilidad es deficiente. Generalmente, se cambia el tipo de cierre por un tipo de apertura, lo que permite modificar la dirección de la fuerza desequilibrada y mejorar la estabilidad.
Evite el método de funcionamiento de la propia válvula. Algunas válvulas presentan debilidades inherentes en su estabilidad a determinadas aperturas (por ejemplo, válvulas de doble asiento con una apertura inferior a 101 TP3T; válvulas de mariposa con una apertura de aproximadamente 70°; válvulas de doble asiento con una apertura de entre 80° y 901 TP3T). Evite que las válvulas operen durante largos periodos de tiempo dentro de estos rangos de apertura.
Reemplace la válvula por una de buena estabilidad. Las válvulas de manguito suelen ser mejores que las válvulas de asiento simple o doble debido al diseño de su orificio de compensación, su buena guía, la mínima variación en la fuerza de desequilibrio, su excelente guiado y su estabilidad. Se pueden utilizar cuando se requieren altos niveles de estabilidad.
Método para aumentar la rigidez del resorte Aumentar la rigidez del resorte del actuador (por ejemplo, sustituyendo un resorte de 20-100 kPa por uno de 60-180 kPa) puede mejorar su resistencia a los cambios de carga y la estabilidad de la válvula. Este método se suele utilizar junto con posicionadores de válvula.
Método para reducir la velocidad de respuesta Cuando el sistema requiere una respuesta lenta y la acción de la válvula es demasiado rápida (por ejemplo, cuando se necesita ajustar con precisión el flujo), es fácil que se produzca una oscilación excesiva. Métodos: (1) Se cambiaron las características de flujo lineal a características logarítmicas; (2) Válvula con posicionador, que puede aumentar el convertidor, el relé o ajustar la ganancia del posicionador para reducir la velocidad de respuesta.
Otros consejos prácticos de mantenimiento (19 maneras)
Pernos de rosca simétricos, utilizando un método de sellado con junta delgada. En la estructura de la tapa de válvulas con junta tórica, si se utilizan juntas gruesas (como las de bobinado), los tornillos de presión deben apretarse de forma simétrica, gradual y uniforme para evitar que la junta se incline, deforme o rompa debido a una fuerza desigual, y para garantizar un sellado fiable. El uso de juntas delgadas reduce eficazmente el riesgo de inclinación.
Aumentar el ancho de la superficie de sellado para evitar el desplazamiento del carrete de la válvula plana. Para solucionar el problema de fugas que se producen en los carretes de válvulas de placa plana (como las válvulas de dos posiciones y las válvulas de manguito) cuando están cerrados, aumente el diámetro mínimo de la cara frontal de la superficie de sellado del carrete de la válvula (entre 1 y 5 mm menor que el diámetro de la superficie de sellado del asiento de la válvula) para proporcionar una guía suficiente que garantice la correcta introducción del núcleo de la válvula en el asiento y un buen contacto de sellado.
Método de recubrimiento de sellado duro con aleación resistente al desgaste Para núcleos de válvulas y superficies de sellado de asientos sometidos a un lavado intensivo, se pueden endurecer o recubrir con aleaciones resistentes al desgaste, como el Stellite, lo que puede mejorar significativamente la resistencia a la erosión y al desgaste de la superficie de sellado y prolongar su vida útil.
Método antiaflojamiento en la conexión del vástago de la válvula reguladora. En condiciones de trabajo con fuertes vibraciones, la conexión entre el carrete y el vástago de la válvula tiende a aflojarse. Se puede utilizar un adhesivo fijador (como pegamento anaeróbico) en las roscas de conexión, o bien diseños con tuercas/pasadores de seguridad para evitar que las conexiones se aflojen.
Método de rectificado de la superficie de sellado del asiento de la válvula a alta temperatura El metal se deforma fácilmente a altas temperaturas, y resulta difícil rectificar la superficie de sellado del asiento de la válvula. Se puede utilizar una pasta abrasiva especial para altas temperaturas y herramientas de rectificado con buena rigidez, o bien, se puede dejar un espacio de compensación adecuado a temperatura ambiente para adaptarse a la deformación a altas temperaturas.
Uso correcto de la cinta de materia prima de PTFE Cuando se utiliza para el sellado de roscas, la dirección de bobinado debe coincidir con la dirección de apriete de la rosca (generalmente en sentido horario), el grosor del bobinado debe ser moderado (2-4 capas), el extremo inicial debe quedar sin bobinar (1-2 dientes) y el extremo debe presionarse contra el extremo inicial. Evite obstruir excesivamente las tuberías o las prensaestopas.
Método de ajuste de la varilla de retroalimentación del posicionador de válvula El ángulo y la longitud de instalación de la varilla de retroalimentación del posicionador afectan directamente la precisión y la estabilidad del control. Tras la instalación, el punto cero y el recorrido deben calibrarse rigurosamente según las instrucciones para garantizar que el movimiento de la varilla de retroalimentación se corresponda linealmente con el desplazamiento del vástago de la válvula y evitar así la no linealidad o la histéresis.
Dirección del flujo, acción de los fluidos y problemas especiales
Cambiar la dirección del flujo y resolver el método de sobretensión Cuando se utilizan fluidos con válvulas de dos posiciones de flujo cerrado, la fuerza desequilibrada que empuja puede provocar golpes de ariete y sobretensiones en el sistema. Cambiar a una dirección de flujo abierto elimina este problema.
Método para superar la falla del fluido (válvula de doble asiento) El fluido fluye desde el centro de la válvula de doble asiento, y el impacto del carrete lo acerca a la superficie de la guía del lado de salida, provocando daños por fricción e incluso la deformación del núcleo de la válvula. Solución: (1) Mejorar la dureza del material de la guía (por ejemplo, mediante cementación); (2) Aumentar el diámetro de la sección central de las bolas superior e inferior del núcleo de la válvula (diseño engrosado); (3) Seleccionar preferentemente válvulas de manguito (el fluido fluye alrededor y la fuerza lateral se reduce considerablemente).
Método para superar la fuerza de rotación del fluido (núcleo de boca en "V") El flujo asimétrico del fluido hacia el puerto en forma de "V" genera una fuerza de rotación que puede provocar que el vástago y los empujadores del actuador se aflojen o que el diafragma se tuerza (especialmente en válvulas de gran diámetro). Solución: (1) Instalar el núcleo de la válvula con la dirección de contrarrotación en un cierto ángulo de antemano para equilibrar la fuerza tangencial; (2) Reforzar la conexión entre el vástago de la válvula y la varilla de empuje (por ejemplo, añadiendo una férula antirrotación para bloquear); (3) Reemplazar con un carrete de válvula de émbolo; (4) Cambiar a una válvula estructural de tipo manguito; (5) Si es causado por resonancia, primero se debe eliminar la resonancia.
Ajuste la fricción de la placa de la válvula de mariposa para superar el método de apertura irregular. Cuando la válvula de mariposa con sello blando está cerrada, el sello se deforma y se adhiere a la placa de la válvula, y la fricción disminuye repentinamente al abrirse, lo que provoca que la placa de la válvula salte (la apertura puede alcanzar 30-50%). Solución: (1) Ajustar con precisión la interferencia del sello; (2) Limitar o ajustar la fuerza de precarga del actuador para evitar un cierre excesivo de la válvula.
Condiciones de trabajo específicas y manipulación de materiales
Método de protección del asiento de la válvula que contiene medios particulados Los anillos de carburo (como el carburo de tungsteno) se incrustan en el lado de entrada de la superficie de sellado del asiento de la válvula para formar un "borde protector" que permite que el medio particulado se aplaste o se desvíe antes de que toque la superficie de sellado principal, protegiendo así los materiales de sellado blandos (como el PTFE y el caucho).
Método de prevención de la obstrucción por cristalización de la válvula guía Las válvulas guía de fluidos cristalizantes a menudo no se pueden descargar debido a la obstrucción causada por la cristalización. Se pueden añadir accesorios de calentamiento/enjuague con vapor o agua de purga detrás de la válvula para un enjuague regular o cuando sea necesario. Elija una válvula con aislamiento en camisa para evitar que el fluido se cristalice en su interior.
Método de protección de fuelles para válvulas de sellado Los fuelles son fundamentales para evitar fugas en este tipo de válvulas. Está estrictamente prohibido utilizar sobrepresión; el recorrido de conmutación evita la sobrecarga; cuando el fluido contiene partículas sólidas, se debe instalar un filtro antes de la entrada; revise periódicamente los fuelles para detectar posibles daños.
Método de instalación antirotura de válvulas cerámicas Las válvulas cerámicas son frágiles. Durante la instalación, el soporte de la tubería debe ser estable para evitar la transmisión de tensiones a la válvula; los pernos de fijación deben apretarse en diagonal y lentamente, y está estrictamente prohibido golpearlos o aplicarles impactos; el transporte y el almacenamiento deben realizarse en condiciones que garanticen la protección contra golpes.
Método de detección de fugas por burbujas a baja presión (asiento de válvula) La válvula está cerrada, la entrada de la válvula está presurizada (aire/nitrógeno a baja presión), la salida de la válvula está recubierta con agua jabonosa y se observan las burbujas de aire para determinar el punto de fuga y el grado de sellado del asiento de la válvula.
Método de drenaje de microfugas en la caja de empaquetadura del vástago de la válvula Para condiciones de trabajo que permiten pequeñas fugas (como en el caso de fluidos no tóxicos), se puede diseñar un depósito de recogida y una tubería de drenaje en la boquilla de llenado para canalizar la fuga hacia un lugar seguro y evitar la contaminación del equipo o del medio ambiente.
Características y aplicaciones de los tipos de válvulas
Válvula de control neumática simple/doble/de manguito (carrera recta) Estructura de guía superior con actuador de resorte múltiple. Características: estructura compacta, acción sensible, baja resistencia al flujo (tipo aerodinámico S), gran capacidad de válvula, características de flujo precisas, fácil desmontaje y montaje. * Válvula de asiento único: Pequeña fuga (puede alcanzar el nivel IV o superior), adecuada para ocasiones de baja diferencia de presión entre la parte delantera y trasera de la válvula, corte estricto, medio con cierta viscosidad o trazas de fibra. * Válvula de doble asiento: fuerza desequilibrada pequeña, gran diferencia de presión admisible, gran capacidad de flujo (valor Cv), adecuada para ocasiones en las que los requisitos de estanqueidad no son estrictos (normalmente Clase II-III). * Válvula de manguito: buena estabilidad (estructura equilibrada), no genera vibraciones fácilmente, bajo nivel de ruido, insensible a los cambios de temperatura, adecuada para grandes diferencias de presión y requisitos de baja fuga.
Válvula de control neumática de diafragma de membrana (ZMAT/ZMBT) Está compuesta por un actuador de membrana multi-resorte y un cuerpo de válvula de diafragma. Características: El canal de flujo del cuerpo de la válvula es liso y sin ángulos muertos, el elemento de estrangulamiento es un diafragma elástico y la tapa de la válvula no tiene caja de empaquetadura. Ventajas: No presenta fugas externas, tiene una capacidad de circulación relativamente grande y puede utilizarse como válvula de cierre dentro del rango de diferencia de presión admisible (la apertura/cierre de aire se realiza mediante la acción positiva y negativa del actuador). Es especialmente adecuada para la regulación y el corte de fluidos de alta viscosidad, lodos con partículas/fibras en suspensión, medios altamente corrosivos y medios tóxicos y nocivos.
