Due valvole di sicurezza ordinate con la stessa pressione impostata, la stessa dimensione di ingresso e lo stesso materiale del corpo possono comportarsi in modo completamente diverso su un collettore. Uno tiene chiuso il disco con una molla; l'altro lo mantiene chiuso tramite la pressione di processo stessa, convogliata attraverso un piccolo pilota. Questa differenza determina il margine operativo che è possibile mantenere, il modo in cui la valvola reagisce alla contropressione e la massa sollevata durante un'inversione di tendenza.
Le note seguenti sono scritte dal punto di vista della selezione e della risoluzione dei problemi e riguardano le valvole di sicurezza, i regolatori autoazionati e le elettrovalvole pilotate.
Cos'è una valvola pilotata e perché esiste
Una valvola pilotata è un dispositivo a due stadi in cui un piccolo pilota rileva la pressione o riceve un segnale e la variazione risultante in una camera di controllo consente l'apertura o la chiusura di una valvola principale molto più grande.
La valvola principale fa il lavoro senza dover essere forte. In una valvola di sicurezza caricata a molla, la molla spinge indietro contro la pressione del sistema agendo sull'intera area della sede, quindi raddoppiando il diametro della sede si quadruplica all'incirca la forza della molla richiesta e la valvola sviluppa un coperchio alto e un corpo pesante. In un modello ad azionamento pilotato, il disco è tenuto chiuso dalla pressione intrappolata in una cupola sopra di esso. Poiché la cupola agisce su un'area più ampia rispetto al sedile, una modesta pressione sulla cupola crea una grande forza di chiusura e la molla pilota muove solo un elemento sensibile alla luce.
Una valvola pilotata è una valvola la cui apertura o chiusura è innescata da un piccolo elemento pilota ed effettuata da un elemento principale più grande, con il pilota che controlla la pressione in una camera invece di sollevare direttamente il disco principale.
A 100 bar e oltre, o con orifizi di grandi dimensioni, una valvola di sicurezza pilotata può pesare una frazione dell'equivalente caricato a molla ed essere movimentata senza gru. Ciò cambia il supporto dell’acciaio, i carichi degli ugelli e la logistica di consegna, non solo il prezzo di acquisto.
Come funzionano insieme la valvola pilota e quella principale
La sequenza seguente si applica alla maggior parte delle valvole di sicurezza pilotate; solo le parti interne del pilota differiscono tra azione pop e design modulante.
La pressione in ingresso passa attraverso un piccolo restrittore nella cupola. La pressione della cupola agisce su un'area più ampia rispetto alla sede, quindi la forza netta mantiene il disco saldamente chiuso ben al di sotto della pressione impostata.
L'elemento sensibile del pilota, solitamente un pistone o una membrana, inizia a muoversi. Nessun flusso passa ancora attraverso la sede principale, ma il pilota sta già reagendo al segnale di pressione.
Il pilota ventila la cupola più velocemente di quanto il limitatore possa riempirla. La pressione nella cupola crolla, la pressione in ingresso solleva il disco e la valvola scarica. La capacità dipende dall'orifizio principale e non dal pilota.
Quando la pressione diminuisce, il pilota chiude e ripressurizza la cupola. Il divario tra la pressione di apertura e quella di riposizionamento costituisce lo scarico e, nei modelli ad azionamento pilotato, è solitamente inferiore rispetto a quello di una valvola convenzionale caricata a molla.
Il limitatore a cupola è una parte forata di pochi millimetri di diametro e imposta la velocità di apertura. Se si ostruisce con sporco, cera o idrata, la cupola non può sfiatare e la valvola rimane chiusa molto al di sopra della pressione impostata. Se qualcuno la fora fuori misura durante una riparazione, la valvola vibra. Trattatelo come una riserva critica, non come un buco.
L'azione pop si apre quasi completamente una volta raggiunta la pressione impostata. I piloti modulanti si aprono in proporzione alla sovrapressione e vengono solitamente scelti per servizi comprimibili, dove un'improvvisa alzata completa creerebbe rumore e vibrazioni nelle tubazioni.
Pilot Operated vs Spring Loaded: dove ognuno vince
I progetti pilotati vincono in termini di margine operativo, peso e tolleranza alla contropressione; i design caricati a molla vincono in termini di servizio sporco e semplicità meccanica.
Scegli pilotato quando
- È necessario funzionare al 93-95% della pressione impostata senza bollire lentamente.
- La valvola è grande, la pressione è alta o i carichi degli ugelli sono stretti.
- Lo scarico alimenta un collettore comune con contropressione sovrapposta.
- È necessario il rilevamento remoto o un indicatore di sollevamento.
Scegli il caricamento a molla quando
- Il terreno è sporco, appiccicoso o tendente a polimerizzare.
- La manutenzione del sito preferisce un assemblaggio senza tubi.
- Il compito è piccolo, pulito e con una pressione moderata.
- Nessuno può ispezionare i filtri pilota nei tempi previsti.
| Criterio | Operato dal pilota | Caricato a molla |
|---|---|---|
| Margine operativo | Fino a circa il 95% della pressione impostata | Circa il 90% della pressione impostata |
| Peso all'orifizio grande | Più basso, non è necessaria alcuna molla pesante | Si alza rapidamente con l'area del sedile e la pressione |
| Tolleranza alla contropressione | Buono con un pilota equilibrato | Limitato a meno che non sia montato un soffietto |
| Supporti sporchi o appiccicosi | Il pilota e il limitatore potrebbero bloccarsi | Più indulgente nella maggior parte dei casi |
| Telerilevamento | Disponibile attraverso il pilota | Non pratico |
| Impostare la regolazione della pressione | Spesso al pilota | Compressione della molla, necessita di accesso |
Regolatori, contropressione e numeri da controllare
La contropressione è la ragione più comune per cui una valvola di sicurezza pilotata correttamente dimensionata continua a comportarsi male in servizio, e i due moduli devono essere quotati separatamente.
Regolatori pilotati
Un regolatore pilotato applica la stessa logica a due stadi al controllo continuo: un piccolo regolatore pilota rileva la pressione a valle e regola la pressione di carico sul diaframma della valvola principale, che strozza l'otturatore per mantenere il punto di regolazione.
Valvola di controllo della pressione e del flusso autoazionata Un regolatore autoazionato per linee di gas, liquidi e vapore che non necessita di alimentazione esterna; rivedere le sue capacità di riduzione della pressione e di stabilizzazione. Visualizza il prodotto → Le versioni autoazionate non necessitano di aria strumentale né di alimentazione, motivo per cui sono presenti sulle linee di vapore, acqua, gas e azoto. I loro limiti e i casi in cui trovano la risposta sbagliata sono illustrati in questa guida regolatori autoazionati che funzionano senza alimentazione esterna .
Contropressione sovrapposta e accumulata
- Esiste una contropressione sovrapposta all'uscita prima che la valvola si apra, solitamente da un collettore di scarico condiviso, e sposta la pressione di regolazione effettiva di un design sbilanciato.
- La contropressione accumulata appare solo mentre la valvola scorre ed è una proprietà della tubazione a valle piuttosto che della valvola.
- La maggior parte delle valvole di sicurezza pilotate tollerano la contropressione sovrapposta molto meglio di una valvola semplice caricata a molla, ma solo quando il pilota è specificato come bilanciato.
Laddove la contropressione proviene da una coperta di gas intenzionale anziché da un collettore di scarico, la risposta è solitamente un dispositivo di tenuta controllata invece di una valvola di scarico più grande.
Valvola di sicurezza per l'azoto per il controllo della pressione del serbatoio Un dispositivo di sfiato caricato a molla che scarica l'azoto quando la pressione del serbatoio supera il punto di regolazione e si chiude quando la pressione diminuisce; aiuta a ridurre gli sprechi di gas. Visualizza il prodotto → Una valvola di sicurezza non è un regolatore. Una valvola di sicurezza pilotata rimane chiusa fino alla pressione impostata e poi si apre; un regolatore modula continuamente. L'utilizzo dell'uno al posto dell'altro dà uno scarso controllo o un'installazione non sicura.
Elettrovalvole e valvole di ritegno pilotate
In un'elettrovalvola pilotata la bobina muove solo un minuscolo orifizio pilota; la pressione di linea sposta quindi il diaframma principale, in modo che una piccola bobina possa commutare un flusso che una valvola ad azione diretta delle stesse dimensioni non potrebbe gestire.
Il compromesso è un differenziale di pressione minimo, spesso intorno a 0,5 bar, prima che la valvola si apra in modo affidabile. Al di sotto di tale cifra, un progetto ad azione diretta è la scelta onesta. Un orifizio pilota ostruito è la classica modalità di guasto, motivo per cui un filtro a monte non è opzionale.
La bobina non apre la sede principale. Sfiata solo la camera pilota, motivo per cui i solenoidi pilotati rimangono compatti a flusso elevato e smettono di funzionare nel momento in cui il passaggio pilota si intasa.
Le versioni antideflagranti sono comuni quando il pilota si trova in un'area pericolosa e la gamma più ampia è elencata nel catalogo elettrovalvole .
Elettrovalvola antideflagrante VATTEN per aree pericolose Un'elettrovalvola integrata con corpo in alluminio con protezione contro le esplosioni EXDIBT4/EXDICT6, pressione di esercizio di 2–10 bar e certificazione SIL3 per il controllo di aree pericolose. Visualizza il prodotto → Valvole di ritegno pilotate
Nei circuiti idraulici la stessa idea sblocca il flusso inverso: la valvola di ritegno rimane chiusa contro il riflusso finché una pressione pilota separata non spinge l'otturatore fuori dalla sua sede, che è il modo in cui un carico viene trattenuto e quindi rilasciato deliberatamente.
Cosa inviare prima di chiedere un preventivo
Non è possibile selezionare una valvola pilotata solo in base alla dimensione e alla pressione di regolazione; i dati seguenti decidono se il progetto è fattibile.
| Punto dati | Perché cambia la risposta |
|---|---|
| Impostare la pressione e la pressione operativa normale | Definisce il margine che il pilota deve mantenere senza sobbollire |
| Fluido, fase e temperatura | Determina il materiale di tenuta, il tipo di pilota e la necessità di un filtro |
| Capacità richiesta | Dimensiona l'orifizio principale, che è indipendente dal pilota |
| Contropressione sovrapposta e accumulata | Decide se un pilota bilanciato è obbligatorio |
| Codice e certificazione | Stabilisce i requisiti di verifica, marcatura e test della capacità |
| Accessori | Ascensore indicator, remote sensing and limit switch change the assembly |
Errori comuni nelle specifiche
- Citando la pressione impostata ma non quella operativa, il che nasconde un problema di margine fino alla messa in servizio.
- Trattare una valvola di sicurezza pilotata e un regolatore pilotato come intercambiabili in un elenco di righe.
- Ignorando la lunghezza e il percorso del tubo pilota, che aggiunge ritardo di rilevamento su lunghe tratte.
- Supponendo che un pilota sopravviverà a mezzi sporchi senza un filtro o un tipo di pilota diverso.
Indicare la pressione operativa, non solo la pressione impostata. Il margine tra loro è ciò che il pilota deve mantenere ed è il primo numero che un fornitore chiederà.
Domande frequenti
In quasi tutte le domande relative alle valvole pilotate sorgono quattro domande. Seguono le risposte brevi.
Una valvola pilotata è uguale a una valvola di sicurezza pilotata?
No. La valvola di sicurezza è un membro della famiglia. Lo stesso principio a due stadi si ritrova anche nei regolatori di pressione, nelle elettrovalvole e nelle valvole di ritegno idrauliche, dove il pilota controlla il flusso invece di fornire protezione dalla sovrapressione.
Una valvola di sicurezza pilotata utilizza ancora una molla?
Sì, ma uno piccolo all'interno del pilota. Imposta la pressione alla quale reagisce il pilota, mentre il disco principale viene tenuto chiuso dalla pressione della cupola, motivo per cui la valvola principale rimane compatta a pressioni di impostazione elevate.
Una valvola pilotata può gestire fluidi sporchi o cristallizzati?
Spesso non senza aiuto. Gli orifizi pilota e i restrittori sono progettati di piccole dimensioni, quindi vale la pena discutere di filtri, riscaldamento, collegamenti di lavaggio o del passaggio a un modello caricato a molla prima dell'ordine anziché dopo il primo blocco.
Quanto vicino alla pressione impostata può funzionare?
Molti fornitori indicano fino a circa il 95% della pressione impostata per le valvole di sicurezza pilotate contro circa il 90% per quelle caricate a molla. Confermare la cifra per il pilota specifico, perché il materiale del sedile, la temperatura e la contropressione lo muovono.
Dimensionare l'orifizio principale in base alla capacità, scegliere il pilota per il fluido e la contropressione e mantenere il restrittore e il filtro pilota nel programma di manutenzione. La maggior parte dei problemi relativi alle valvole pilotate sul campo sono riconducibili a una di queste tre decisioni.
