Les vannes à boisseau de même taille sont souvent considérées comme hydrauliquement interchangeables.. Cette hypothèse peut sous-estimer la chute de pression, car la taille nominale décrit le raccordement du pipeline., pas l'ouverture réelle à travers le bouchon. Deux vannes connectées au même tuyau peuvent avoir des zones de ports différentes, transitions internes, alignement du chemin d'écoulement et valeurs nominales du Cv.
La séquence de sélection pratique consiste à définir le débit requis et la chute de pression admissible de la vanne., calculer le Cv préliminaire requis, puis comparez cette exigence avec le Cv nominal pour la série de vannes exacte, configuration des ports, position d'ouverture et sens d'écoulement.
Réponse rapide
La chute de pression du robinet à tournant sphérique est régie par le débit, propriétés du fluide et chemin réel à travers la vanne. Lorsque le port de la fiche est plus petit que le tuyau de raccordement, décalé par rapport à l'alésage du tuyau ou entouré de transitions abruptes, le fluide accélère à travers la restriction et perd de l'énergie mécanique lorsqu'il pénètre dans le passage corporel en aval.
Cv représente la capacité de débit dans des conditions de test définies. Avec le même débit de liquide et la même densité, une vanne avec un Cv nominal plus élevé produit généralement une chute de pression calculée plus faible. Cependant, la taille nominale seule ne peut pas établir le Cv. Avant qu'une vanne soit spécifiée, le Cv préliminaire requis doit être comparé au Cv nominal de la série exacte, et le port réel, état d'ouverture, le sens du flux et la révision du document doivent être vérifiés.
Comment se développe la chute de pression à l’intérieur d’un robinet à tournant sphérique
Un robinet à tournant complètement ouvert crée néanmoins une perturbation hydraulique locale. L'ampleur de cette perturbation dépend de la façon dont le fluide se déplace du tuyau en amont vers l'ouverture à travers le bouchon rotatif, puis se dilate dans le passage du corps en aval..
Pour une explication plus large du bouchon rotatif, corps de vanne et chemin d'écoulement ouvert et fermé, voir notre Aperçu du principe de fonctionnement du robinet à tournant sphérique.
La pression mesurée en amont est normalement supérieure à la pression mesurée en aval. Une partie de cette différence est associée à l’augmentation temporaire de la vitesse à travers la zone réglementée.. Le reste reflète une perte irréversible d’énergie mécanique causée par le frottement, mélange à jet, séparation des flux et turbulence.
Contraction, Vitesse et perte locale
Lorsque le liquide s'approche du bouchon, il peut entrer dans une circulaire, ouverture rectangulaire ou profilée plus petite que, ou de forme différente de, l'alésage du tuyau raccordé. La zone portuaire exposée minimale contrôle la plus forte accélération locale.
À débit fixe, la réduction de la zone d'écoulement efficace augmente la vitesse locale. Le comportement en pression qui en résulte dépend également des bords et des transitions autour du port.. Une entrée de port de prise pointue, une transition courte ou une réduction soudaine de la surface peut former un jet concentré à travers le bouchon rotatif.
Après avoir quitté le port de prise, ce jet pénètre dans le passage plus large du corps en aval. Il décélère et se dilate, et une certaine pression statique peut récupérer. La récupération est incomplète car le jet à grande vitesse se mélange à un fluide plus lent près de la paroi corporelle et de la transition de la cavité..
La chute de pression pertinente de la vanne à boisseau n'est donc pas simplement la réduction de pression temporaire au niveau de la section la plus étroite.. Il s'agit de la différence de pression restante une fois que le débit en aval s'est suffisamment rétabli pour permettre une comparaison significative..
Déviation du flux, Séparation et tourbillons
La résistance au débit du robinet à tournant sphérique dépend également de l'alignement entre l'orifice du robinet, le passage du corps de vanne et le tuyau connecté.
Une configuration entièrement ouverte peut toujours contenir:
- un décalage entre l'alésage du tuyau et l'ouverture du bouchon;
- un bord ou un rebord exposé à la transition du corps;
- un port non uniforme ou asymétrique;
- une courte expansion en aval;
- une cavité corporelle locale à côté du chemin d'écoulement principal;
- déviation du flux autour des contours internes.
Lorsque le fluide ne peut pas suivre une transition brusque de paroi, il se sépare de la surface. Des zones de recirculation et des vortex se développent alors à proximité de la sortie du port de connexion ou de la cavité corporelle.. Ces zones augmentent la dissipation d'énergie et peuvent créer un profil de vitesse en aval inégal.
Le résultat hydraulique dépend du bord bâbord combiné, superficie réelle, transition et alignement du corps. Une circulaire, rectangulaire, le port profilé ou de type venturi ne peut pas être classé à partir de son seul nom.
Ces effets locaux modifient le Cv nominal testé. Par conséquent, deux vannes à boisseau ayant la même taille nominale ne doivent pas être considérées comme hydrauliquement interchangeables tant que les données exactes de la série et la configuration du débit n'ont pas été comparées.
Chute de pression, Perte de pression et perte de charge
| Terme | Signification pratique de cet article | Utilisation courante en ingénierie |
|---|---|---|
| Chute de pression, ΔP | Différence entre les points de pression définis en amont et en aval | Dépistage des vannes et calculs du système |
| Perte de pression | Énergie mécanique non entièrement récupérée en aval de la vanne | Explication des performances hydrauliques |
| Perte de tête | Perte de pression exprimée en hauteur équivalente du liquide en écoulement | Tableaux de service d'eau et calculs de tuyauterie |
La perte de pression réduit la marge de pression disponible pour les équipements en aval. Dans les systèmes d'eau, le même effet hydraulique peut être présenté comme une perte de charge plutôt que comme un psi, bar ou kPa.
Les données ne doivent être comparées qu'après avoir confirmé la base fluide et converti les unités de manière cohérente. Une courbe de perte de charge basée sur l'eau ne peut pas être transférée directement à un autre fluide sans tenir compte des propriétés et de la base d'essai applicables..
Pour une référence hydraulique neutre, le NOUS. Manuel sur les flux de fluides du Département de l'énergie explique la perte de charge à travers les vannes et autres composants où le flux change de direction ou de section transversale.
Pourquoi la taille nominale ne définit pas la capacité de débit du robinet à tournant sphérique
La taille nominale de la vanne définit la connexion au pipeline. Cela ne prouve pas que la surface d'écoulement interne soit égale à la surface du tuyau raccordé., et il n'établit pas le robinet à boisseau Cv.
Deux vannes avec la même taille nominale de bride peuvent différer en:
- largeur et hauteur du port de connexion;
- géométrie d'ouverture circulaire ou non circulaire;
- zone portuaire effective minimale;
- dimensions du passage du corps;
- transitions amont et aval;
- position du bouchon complètement ouverte;
- étanchéité ou géométrie de la cavité à proximité du chemin d'écoulement.
Les différences plus larges entre les services directs, à plusieurs voies, excentrique et autre configurations de chemin d'écoulement à clapet sont couverts séparément; cet article se concentre sur la façon dont ces géométries affectent la chute de pression et le Cv nominal.
L'enveloppe externe de la soupape peut donc rester similaire tandis que les performances hydrauliques changent sensiblement.
Alésage réel et zone portuaire
Le terme alésage réel ne doit pas automatiquement être interprété comme un diamètre circulaire. De nombreux ports de vannes à boisseau ne sont pas circulaires, donc largeur, hauteur, le contour et la surface effective peuvent tous être nécessaires pour décrire l'ouverture.
La question hydraulique la plus utile est:
Quelle zone ouverte et quelle transition le fluide rencontre-t-il réellement dans la configuration de vanne spécifiée ??
Une surface effective plus petite produit une vitesse locale plus élevée pour le même débit. Parce que la perte locale augmente fortement avec la vitesse, un changement modéré dans la zone portuaire réelle peut créer un changement significatif dans la chute de pression.
C'est aussi pourquoi un tableau de CV uniquement basé sur la taille des lignes n'est pas fiable.. La même taille nominale peut être proposée avec différentes configurations de ports ou dans différentes séries de produits.
La même taille nominale de connexion peut masquer différentes zones de ports internes et donc différentes vitesses locales et pertes de charge. Avant d'utiliser toute estimation basée sur la taille nominale pour la spécification, l'ouverture réelle doit être vérifiée par rapport à un dessin en coupe, informations dimensionnelles certifiées ou données produit pour la configuration exacte de la vanne.
Forme du port et géométrie hydraulique
La géométrie du port affecte plus que la superficie totale.
Le long de, une transition progressive peut se comporter différemment d'une courte restriction avec la même superficie minimale. Un port non circulaire peut créer une distribution de vitesse non uniforme. Un passage profilé peut limiter une séparation brusque, tandis qu'une transition port-corps mal adaptée peut produire un jet plus fort et une zone de recirculation plus grande..
Les détails pertinents incluent:
- surface d'écoulement efficace minimale;
- périmètre et forme du port;
- angle de transition;
- longueur de passage;
- continuité du mur;
- expansion en aval;
- interaction avec la cavité corporelle.
Ces effets sont représentés collectivement dans le Cv nominal testé. Taille nominale, les dimensions externes ou une description marketing large ne peuvent pas remplacer cette valeur spécifique au produit.
Alignement alésage-tuyau et transitions du corps
À pleine ouverture, vérifier si:
- le port du bouchon est centré sur le tuyau de raccordement;
- la fiche atteint sa position ouverte spécifiée;
- les transitions amont et aval sont correctement alignées;
- les rebords internes restent exposés;
- la direction d'écoulement spécifiée modifie le chemin effectif;
- la conception a une orientation requise du siège ou du corps.
Dans certaines conceptions de vannes à boisseau, inverser le sens d'écoulement indiqué peut modifier la façon dont le liquide passe dans la cavité corporelle, région du siège ou transition interne. Un Cv nominal ou un tableau de perte de charge développé pour une direction ne doit pas être appliqué à une autre direction à moins que le document ne le permette explicitement..
Les dessins en coupe et les données actuelles du produit fournissent donc un contrôle d'ajustement plus fiable qu'une photographie externe du produit ou une étiquette de taille nominale..
Complet, Ports réguliers et réduits: Différences hydrauliques
La terminologie du port est utile pour une comparaison initiale, mais les termes ne garantissent pas une géométrie identique entre les fabricants ou les familles de produits.
Un robinet à boisseau à passage intégral utilise généralement une ouverture destinée à s'approcher de la zone d'écoulement du tuyau connecté.. Une conception à port réduit fournit intentionnellement une ouverture efficace plus petite. « Port régulier » décrit souvent une configuration intermédiaire, mais il faut vérifier la définition du constructeur.
| Facteur de comparaison | Complet / configuration à passage intégral | Configuration du port régulier | Configuration à ports réduits |
|---|---|---|---|
| Ouverture de flux général | Destiné à s'approcher de la zone d'écoulement des canalisations raccordées | Ouverture intermédiaire définie par le constructeur | Ouverture effective nettement plus petite |
| Vitesse locale au même débit | Généralement plus faible lorsque la transition est également douce | Dépend de la zone réelle et de la transition corporelle | Généralement plus élevé dans la zone réduite |
| Tendance probable à la perte de pression | Souvent inférieur à une version à port plus petit du même design | Intermédiaire ou dépendant de la conception | Souvent plus élevé à débit égal |
| Élément principal à vérifier | Superficie réelle, alignement, transition et Cv coté | Définition du fabricant et Cv nominal | Réduction de superficie, vitesse, Cv nominal et limites de service |
| Le terme peut-il remplacer les données testées? | Non | Non | Non |
Limite d'ingénierie: « Port complet » est une description de la configuration. Ce n'est pas une preuve d'une perte de pression nulle, perte de charge négligeable ou Cv universel.
La comparaison est plus significative lorsque les vannes appartiennent à la même série et sont évaluées au même débit, état du fluide et position d'ouverture.
Une étiquette port complet d'une famille de produits ne peut pas être considérée comme équivalente à une étiquette port complet ou « port 100 % » d'une autre famille.. La zone de référence, la configuration de transition et de test peut différer.
La sélection ou le remplacement d'une vanne à partir de la seule terminologie des ports peut donc entraîner une chute de pression réelle dépassant l'allocation du système.. L'interchangeabilité devrait être basée sur une comparaison sur la même base de la géométrie réelle du port., Cv nominal et données de perte de charge applicables.
Excentrique, à manches, les robinets à boisseau lubrifiés et multivoies peuvent utiliser des chemins internes sensiblement différents. Ces familles de conception doivent être traitées comme des exemples de comportement hydraulique spécifique à la série., pas comme des lignes interchangeables dans un tableau de CV universel.
Pour le mécanisme à bouchon déporté, domaine d'application et considérations de sélection spécifiques à cette famille, voir notre conception et applications des vannes à boisseau excentrique guide.
Que signifie le Cv du robinet à tournant sphérique
Le Cv du robinet à tournant sphérique est un coefficient de débit-capacité établi dans des conditions de test définies.. Il relie le débit à la chute de pression sans obliger l'ingénieur à calculer séparément chaque effet géométrique local..
Pour une condition liquide définie:
- un Cv plus élevé permet un plus grand débit pour la même chute de pression;
- un Cv plus élevé produit une chute de pression calculée plus faible au même débit;
- la chute de pression augmente avec le carré du débit lorsque les propriétés du Cv et du liquide restent fixes.
Le coefficient capture l'influence combinée de la zone portuaire, forme, transition du corps et résistance interne pour une configuration spécifiée.
Le CV n'est pas une mesure universelle de la qualité du produit. Une vanne avec un Cv élevé peut néanmoins ne pas convenir en raison de sa classe de pression., conception d'étanchéité, compatibilité des matériaux, service de solides, limites de vitesse ou service de fonctionnement.
Cv comme coefficient débit-capacité
Dans les calculs liquides habituels aux États-Unis, Le Cv est associé au débit d'eau en gallons par minute sous une différence de pression définie..
Pour la sélection de vannes à boisseau, la distinction importante est:
- CV requis exprime la capacité de débit demandée par le projet.
- CV noté exprime la capacité testée ou publiée de la configuration exacte de la vanne.
- ΔP réellement installé exprime le résultat observé ou prédit dans les conditions réelles de fonctionnement et de mesure.
La bonne question n'est pas simplement, « La taille nominale est-elle suffisamment grande?" C'est:
La configuration exacte du robinet à boisseau fournit-elle un Cv nominal suffisant sur la même base que celle utilisée pour calculer les exigences du projet ??
CV requis, Cv nominal et ΔP réellement installé
| Paramètre | Signification | Source primaire | Utilisation technique |
|---|---|---|---|
| CV requis | Capacité préliminaire calculée à partir du flux du projet, valeurs admissibles du ΔP de la vanne et du fluide | Calcul de process ou de tuyauterie | Définir le besoin hydraulique |
| CV noté | Coefficient de débit publié ou confirmé pour la série exacte, taille, état du port et de l'ouverture | Fiche technique du fabricant, examen des dossiers ou de l'ingénierie | Vérifier la capacité de la vanne candidate |
| ΔP réellement installé | Différence de pression mesurée ou prédite entre des points définis dans des conditions réelles de fonctionnement | Mesures sur le terrain ou modèle de système | Valider les performances hydrauliques installées |
Les trois valeurs ne sont pas interchangeables:
- Le Cv requis est une demande de projet;
- Le Cv nominal est une capacité du produit dans des conditions de test indiquées.;
- Le ΔP réellement installé est un résultat d'exploitation.
Sur le même fluide, unité et base d'ouverture, le Cv noté du candidat doit atteindre ou dépasser le Cv requis calculé. Toute marge supplémentaire doit être déterminée à partir de la plage de fonctionnement du projet., incertitude, spécifications régissant et méthode de sélection du fabricant plutôt qu’à partir d’un pourcentage universel.
La différence de pression mesurée dépend également de l'emplacement des prises de pression.. Si la limite de mesure inclut des réducteurs à proximité, coudes ou longueur de tuyau, la lecture ne peut pas être traitée comme une chute de pression de la vanne uniquement.
Cv requis confus, Le Cv nominal et le différentiel mesuré du système sont une source courante d'erreur de spécification et de discordance hydraulique sur le terrain..
CV, Kv et coefficients de résistance
| Terme | Objectif principal | Comment il devrait être utilisé ici |
|---|---|---|
| CV | Coefficient de débit habituel aux États-Unis | Coefficient primaire utilisé dans l'exemple liquide simplifié |
| Kv | Coefficient de débit métrique | À utiliser lorsque le fabricant publie des données métriques; convertir de manière cohérente |
| K ou ζ | Coefficient de perte locale sans dimension | Représentation alternative basée sur la tête dynamique; ne remplacez pas directement le Cv |
| Perte de tête | Perte de pression exprimée en hauteur de liquide | Commun dans les organigrammes des services d’eau |
Cv et Kv représentent des concepts de débit-capacité similaires dans différents systèmes unitaires, mais ils ne sont pas numériquement identiques. K ou ζ suit un cadre hydraulique différent et dépend de la vitesse de référence utilisée dans le calcul.
Comment estimer la chute de pression d'un robinet à tournant sphérique par rapport au Cv
Une relation Cv simplifiée peut prendre en charge la sélection préliminaire d'un robinet à boisseau entièrement ouvert en service de liquide incompressible lorsque les unités et les hypothèses sont contrôlées..
Pour les unités usuelles américaines:
Relation de débit de liquide: Q = Cv × √(ΔP / SG)
Réorganisé pour estimer la chute de pression de la vanne:
Relation pression-chute de la vanne: ΔP = SG × (Q / Cv)2
Où:
| Variable | Signification | Responsabilité typique |
|---|---|---|
| Q | Débit de liquide en gallons américains par minute | Conception de processus |
| CV | Cv requis lors de la résolution de la demande du projet, ou Cv nominal lors de l'estimation du ΔP de la vanne candidate | Données de calcul ou de fabricant |
| ΔP | Chute de pression admissible ou calculée à travers la limite définie de la vanne en psi | Conception ou calcul du système |
| SG | Densité spécifique du liquide par rapport à l'eau | Données fluides |
| Position d'ouverture | Entièrement ouvert pour le calcul principal de ce guide | Exigence de fonctionnement |
Le système d’unités doit rester cohérent. Une valeur Kv, le débit métrique ou la valeur de pression en bar ne peuvent pas être insérés directement dans l'équation usuelle américaine sans la relation métrique ou la conversion appropriée.
Pour les équations formelles débit-capacité au-delà de cette relation de filtrage simplifiée, le CEI 60534-2-1 norme de débit-capacité distingue les dimensionnements compressibles et incompressibles et définit des limites importantes pour les non-newtoniens, services de boues et de liquides-solides.
Calcul du CV requis
Lorsque le projet définit une chute de pression admissible à travers la vanne, Le Cv requis peut être estimé comme:
Coefficient de débit requis: Cv, requis = Q × √(SG / ΔPadmissible)
Utiliser le cas de flux directeur plutôt que uniquement le point de fonctionnement normal. En fonction du processus, le cas déterminant peut être le débit continu maximum, débit de pointe temporaire ou autre condition de conception spécifiée.
Le Cv requis calculé doit ensuite être comparé au Cv nominal de la configuration candidate exacte.. La comparaison doit utiliser des unités compatibles, hypothèses fluides et conditions d’ouverture.
Exemple préliminaire illustratif
Considérons un liquide semblable à de l'eau avec les conditions supposées suivantes:
| Saisir | Valeur supposée |
|---|---|
| Débit normal | 800 gpm |
| Débit de dépistage maximal | 1,000 gpm |
| Chute de pression admissible de la vanne | 4 psi |
| Densité spécifique | 1.0 |
| Emplacement de la vanne | Entièrement ouvert |
Cv requis au débit de criblage maximum:
Exemple de CV obligatoire: Cv, requis = 1,000 × √(1.0 / 4) = 500
La condition d’avant-projet requiert donc un Cv nominal d’au moins 500 sur la même base de calcul avant que toute marge spécifique au projet ou tout autre critère de sélection ne soit pris en compte.
Supposer, uniquement à titre d'illustration, que le document du fabricant applicable indique un Cv nominal de 600 pour la configuration exacte du candidat.
Chute de pression estimée à débit normal:
Chute de pression à débit normal: ΔP = 1.0 × (800 / 600)2 ≈ 1.78 psi
Chute de pression estimée au débit maximum:
Chute de pression au débit maximum: ΔP = 1.0 × (1,000 / 600)2 ≈ 2.78 psi
Le candidat reste en dessous du postulat 4 limite de dépistage en psi selon ce calcul simplifié. Ce résultat n'est pas une approbation finale.
Les éléments suivants nécessitent encore une vérification:
- le Cv noté appartient à la série et à la taille exactes;
- le Cv s'applique à la configuration de port spécifiée;
- la vanne est complètement ouverte;
- le tableau utilise des unités et des conditions de test compatibles;
- le sens d'écoulement prévu est couvert;
- le fluide est suffisamment cohérent avec la base de l'équation;
- pression, température, les limites de matériaux et de service sont acceptables;
- la zone portuaire réelle produit une vitesse locale acceptable;
- solides, érosion, les limites de bruit et de vibration sont respectées.
Même lorsque le ΔP calculé est inférieur à la limite du projet, une configuration candidate peut toujours être inacceptable si la zone portuaire réelle produit une vitesse locale supérieure à la limite du produit ou du service. Cette limite doit provenir des données de produit applicables ou des spécifications du projet., pas d'une valeur universelle.
Limite de calcul
Cette relation est destinée à des, complètement ouvert, criblage de liquides incompressibles. L'appliquer en dehors de ces hypothèses peut sous-estimer le Cv requis, perte de pression ou vitesse locale. La sélection résultante peut ne pas parvenir à fournir le flux requis, consommer plus de pression du système que celle allouée ou exposer la vanne à des conditions hydrauliques inacceptables.
Quand un simple calcul de Cv ne suffit pas
L'équation simplifiée isole la relation entre Q, CV, ΔP et SG. Il ne représente pas tous les effets physiques dans un service industriel.
Lorsque le comportement du fluide ou les conditions de fonctionnement ne correspondent plus à la base des données nominales publiées, la relation liquide simple doit être traitée uniquement comme un filtrage directionnel. Il ne doit pas être utilisé pour la spécification finale.
Viscosité, Densité et température
La gravité spécifique représente la densité du liquide dans l'équation simplifiée, mais cela ne tient pas entièrement compte de la viscosité.
Un liquide à haute viscosité peut:
- développer un profil de vitesse différent;
- créer une plus grande perte de cisaillement;
- s'écarter du comportement des cartes basées sur l'eau;
- nécessitent une correction de viscosité ou une autre base de test.
La viscosité change également avec la température. Un liquide qui s'écoule facilement à une température donnée peut créer beaucoup plus de résistance après refroidissement..
Utiliser les propriétés de la plage de fonctionnement réelle plutôt qu'une fiche technique à température ambiante. Pour service à haute viscosité, l'examen de la chute de pression doit utiliser une méthode de correction de la viscosité validée, données d'essai spécifiques à la série ou méthode de dimensionnement du fabricant applicable à la vanne sélectionnée.
Gaz, Vapeur, Cavitation et écoulement biphasique
L'équation simplifiée du liquide ne doit pas être utilisée directement pour le dimensionnement des gaz compressibles..
Les calculs de gaz et de vapeurs peuvent devoir tenir compte:
- pression absolue amont et aval;
- température;
- propriétés moléculaires;
- expansion par la restriction;
- conditions d'écoulement critiques ou obstruées.
Le service liquide avec une pression de vapeur importante peut également nécessiter une évaluation de la cavitation ou du flash.. Un Cv qui semble suffisant pour la capacité de débit ne prouve pas que le profil de pression interne est acceptable.
L'écoulement diphasique est plus complexe car la fraction de phase et le comportement du mélange peuvent changer à travers la vanne..
Compressible, étouffé, clignotant, les services cavitaires et diphasiques doivent donc être évalués avec une méthode de dimensionnement développée pour ces conditions plutôt que la relation simplifiée incompressible-liquide.
Boue, Solides en suspension et service non newtonien
Un tableau de perte de charge du fabricant peut être basé sur de l'eau propre ou un autre fluide d'essai contrôlé.. Il ne doit pas être transféré automatiquement dans les boues d'épuration, boue minérale ou autre service chargé de solides.
Les préoccupations supplémentaires incluent:
- particules se déposant dans des régions à faible vitesse;
- blocage temporaire du port;
- érosion à jet concentré;
- accumulation dans une cavité corporelle;
- sens ou orientation d'écoulement requis;
- comportement d'écoulement non newtonien;
- changements de viscosité apparente pendant le fonctionnement.
Le Cv de l’eau propre reste un intrant de produit utile, mais ce n'est pas une prédiction complète du lisier. L'examen final doit inclure la concentration en solides, caractéristiques des particules, comportement de stabilisation, risque d'érosion, l’orientation et le cycle d’exploitation prévu.
Vannes à boisseau entièrement ouvertes ou partiellement ouvertes
Ce guide s'adresse principalement à un robinet à boisseau entièrement ouvert utilisé pour le criblage hydraulique..
Un Cv nominal complètement ouvert représente la position ouverte exacte utilisée pour le test du fabricant ou les données publiées. Faire pivoter le bouchon loin de cette position modifie la zone du port exposée et le chemin d'écoulement interne..
Une ouverture partielle peut créer:
- une ouverture efficace plus petite;
- un jet à flux concentré;
- une plus grande déviation du flux;
- séparation plus forte;
- un profil de vitesse en aval inégal;
- un Cv sensiblement différent.
La relation entre l'angle du bouchon et le Cv ne doit pas être considérée comme linéaire.. Une vanne à 50% le voyage ne fournit pas nécessairement 50% de son Cv entièrement ouvert.
La courbe dépend de la forme du port, géométrie du bouchon, passage du corps, sens d'écoulement et disposition des sièges. Certaines séries de produits publient des Cv de position d'ouverture ou des courbes caractéristiques de débit; d'autres fournissent uniquement des données entièrement ouvertes.
N'utilisez pas une valeur Cv d'ouverture complète pour prédire les performances d'ouverture partielle ou d'étranglement à moins que le fabricant ne fournisse la courbe de position d'ouverture applicable..
Un positionnement occasionnel ne prouve pas qu'une vanne est adaptée à un service modulant continu. L'examen continu de la limitation doit inclure la caractéristique de position d'ouverture, limites admissibles de vitesse et de service, risque d’érosion et de bruit, comportement d’actionnement et recommandation de service de contrôle du fabricant.
Comment lire et vérifier un CV de fabricant ou un tableau de perte de charge
Un Cv de vanne à boisseau ou un tableau de perte de charge n'est valide que s'il correspond à la vanne et à la base de test évaluée..
Utiliser un graphique d'une autre série, configuration des ports, la condition d'ouverture ou la base d'essai peuvent produire une spécification incorrecte même lorsque la taille nominale semble correspondre.
La séquence de vérification doit commencer par la correspondance du produit principal et ensuite seulement passer aux contrôles de fonctionnement et de validité des documents..
Faites correspondre le graphique à la configuration exacte de la vanne
| Vérifier le niveau | Élément de vérification | Question à répondre |
|---|---|---|
| Correspondance de base | Fabricant et série de produits | Le document appartient-il à la famille exacte de vannes évaluées ?? |
| Correspondance de base | Conception de la vanne | La vanne est-elle excentrique, à manches, lubrifié, port complet, port réduit ou autre construction définie? |
| Correspondance de base | Taille nominale | Le tableau ou la courbe couvre-t-il la taille sélectionnée? |
| Correspondance de base | Configuration réelle du port | L'ouverture publiée correspond-elle à la vanne proposée? |
| Correspondance de base | Position d'ouverture | Les données sont-elles entièrement ouvertes ou spécifiques à l'ouverture? |
| Correspondance de base | Système de coefficients | La valeur publiée est-elle Cv, Kv ou perte de charge? |
| Correspondance de base | Base de test | Quel fluide, les unités et les conditions de test ont été utilisées? |
| Contrôle de validité | Sens d'écoulement | Les données sont-elles valides dans le sens d'installation? |
| Contrôle de validité | Orientation du siège ou de l'installation | Le document suppose-t-il une extrémité de siège ou une orientation de vanne indiquée? |
| Contrôle de validité | Limites de service | La vitesse est-elle, température ou autres limites de validité indiquées? |
| Contrôle de validité | Identification des documents | Quel dessin, le numéro du bulletin ou de la fiche technique contrôle la valeur? |
| Contrôle de validité | Statut de révision | Quel est le numéro de révision et la date d'émission, et le document a-t-il été remplacé? |
Si un élément de configuration principale ne correspond pas, le tableau ne doit pas être utilisé pour la sélection de vannes ou le calcul de la chute de pression.
Une valeur copiée à partir d'une série non liée n'est pas rendue valide par la seule correspondance de la taille nominale.
Lire les axes et la plage de fonctionnement
Un graphique de perte de charge place généralement le débit sur un axe et la chute de pression ou la perte de charge sur l'autre.. Des courbes séparées peuvent représenter les tailles de vannes, configurations de ports ou positions d'ouverture.
Avant de lire une valeur:
- Confirmer les unités de l'axe.
- Sélectionnez la bonne taille et la courbe de configuration.
- Identifiez si le graphique utilise des, logarithmique ou autre mise à l'échelle.
- Confirmer que le point de fonctionnement se situe dans la plage documentée.
- Examiner les indications de vitesse indiquées ou les limites de service.
- Vérifiez si l'interpolation est autorisée.
- Ne pas extrapoler en dehors de la plage publiée sans examen technique.
Une courbe spécifique à la taille n'autorise pas l'interpolation entre des séries de produits non liées. Une courbe entièrement ouverte ne fournit pas non plus de données d'ouverture partielle à moins que ces positions ne soient explicitement affichées..
Test Cv par rapport aux performances du système installé
Le Cv nominal est basé sur un dispositif de test contrôlé. La pression différentielle installée est affectée par la vanne réelle, fluide, limite de tuyauterie et de mesure.
Des différences peuvent résulter de:
- coudes ou réducteurs près de la vanne;
- écoulement amont non uniforme;
- raccords en aval;
- flux du système différent du cas de conception;
- propriétés réelles du fluide;
- course incomplète du bouchon;
- encrassement ou dépôts;
- emplacement de la prise de pression.
Le tableau du fabricant est donc une entrée sur les performances de la vanne, pas un modèle complet du système installé.
Une lecture sur le terrain qui diffère de l'estimation préliminaire n'invalide pas automatiquement le Cv évalué.. Confirmez d'abord que la configuration de la vanne, couler, fluide, position d'ouverture, les points de révision des documents et de mesure de pression sont comparables.
Ce que signifie une chute de pression excessive pour le système
La chute de pression n'est pas en soi un défaut. Chaque valve crée une certaine résistance hydraulique, et certaines tâches de processus nécessitent intentionnellement une réduction de la pression.
Le problème survient lorsqu'une vanne censée rester complètement ouverte consomme plus de pression que ce que le système lui a alloué..
Conséquences sur le système et les processus
Une chute de pression excessive du robinet à boisseau peut contribuer à:
- pression insuffisante au niveau de l'équipement en aval;
- incapacité à atteindre le flux de conception;
- augmentation de la hauteur de pompe ou de la demande d'énergie;
- vitesse locale excessive à travers le port;
- bruit ou vibration;
- érosion accélérée;
- répartition instable entre branches parallèles;
- débit de processus réduit.
La conséquence dépend de la marge de pression du système. Une perte de pression acceptable dans une installation peut être critique dans une autre.
La sélection doit donc être basée sur la pression attribuée à la vanne et le Cv nominal vérifié de la configuration exacte., pas sur une description générique « à faible perte » ou une étiquette de port.
Pourquoi le champ ΔP peut différer de l'estimation
Utiliser un ordre de diagnostic structuré avant d'attribuer l'écart à la vanne:
- Confirmer la condition de fonctionnement réelle: couler, propriétés du fluide et ouverture des vannes.
- Confirmer la base de sélection: série de produits, port, Cv noté, sens du flux et révision des documents.
- Examinez ensuite les perturbations de la tuyauterie, limites de prise de pression et précision des instruments.
| Cause possible | Que vérifier |
|---|---|
| Le débit réel est plus élevé que prévu | Comparez le débit mesuré avec le débit normal, cas maximaux et bouleversés |
| Les propriétés des fluides diffèrent | Vérifier la densité, SG, viscosité et température aux conditions de fonctionnement |
| La vanne n'est pas complètement ouverte | Confirmer la course de l'actionneur, position de la tige et position du clapet |
| Un mauvais CV a été utilisé | Faites correspondre la série exacte, taille, port, base d'ouverture et révision |
| La configuration des ports diffère | Comparez la vanne installée avec les dessins et les spécifications d'achat |
| La direction du flux diffère | Vérifiez les instructions du produit et la direction d'installation |
| Des encrassements ou des dépôts sont présents | Examiner les résultats de l’inspection et l’historique d’exploitation |
| La tuyauterie à proximité perturbe le débit | Examiner les réducteurs, coudes et conditions de course droite |
| Les lectures des instruments sont inexactes | Vérifier l'étalonnage, lignes d'impulsion et prises de pression |
| La perte du système adjacent a été attribuée à la vanne | Confirmez la limite de mesure de pression et séparez les pertes de tuyauterie à proximité |
Ne pas attribuer la totalité du différentiel mesuré au corps de vanne avant que le débit, position d'ouverture, la configuration exacte des vannes et l'emplacement des prises de pression ont été vérifiés.
Ceci est un point de départ pour le diagnostic hydraulique, pas une procédure de maintenance. Un examen détaillé du système peut être nécessaire lorsque l'inadéquation persiste après ces vérifications..
Sélection des vannes à boisseau et liste de contrôle des données de la demande de prix
Un appel d'offres utile pour les vannes à boisseau devrait permettre au fabricant de comprendre à la fois les exigences hydrauliques et la configuration de la vanne proposée..
Il ne suffit pas de fournir uniquement la taille nominale et la classe de pression pour confirmer le Cv ou la chute de pression..
L'acheteur n'a pas besoin d'effectuer tous les calculs hydrauliques avant de prendre le premier contact.. Les données de processus existantes peuvent être soumises en premier afin que les entrées manquantes, les hypothèses incompatibles et les données spécifiques à la série requises peuvent être identifiées lors de l'examen technique.
L’objectif n’est pas de rassembler la liste de contrôle la plus longue possible. C'est pour confirmer:
- le projet nécessitait un Cv;
- le Cv exact évalué par la série de produits;
- la configuration réelle du port;
- la chute de pression admissible de la vanne;
- la base d'exploitation et de test applicable.
Entrées de processus et hydrauliques
| Entrée requise | Pourquoi c'est important |
|---|---|
| Nom et composition du fluide | Établit la base physique et de compatibilité |
| Liquide, gaz, phase vapeur ou mixte | Détermine la méthode de dimensionnement applicable |
| Débit normal | Définit le point de fonctionnement habituel |
| Débit continu maximum | Établit la principale demande supérieure |
| Débit de pointe perturbé ou temporaire | Identifie les conditions hydrauliques exceptionnelles |
| Plage de température de fonctionnement | Affecte les propriétés du fluide et les limites du produit |
| Pression en amont | Établit la pression disponible |
| Pression en aval | Définit la condition en aval requise |
| Vanne admissible ΔP | Établit la pression allouée à la vanne |
| SG ou densité | Nécessaire pour le dépistage des liquides |
| Viscosité | Indique si une correction ou des données alternatives sont requises |
| Informations sur les solides ou les boues | Identifie la colonisation, problèmes de blocage et d’érosion |
Entrées de configuration de vanne
| Entrée requise | Pourquoi c'est important |
|---|---|
| Taille nominale de la ligne | Définit l'interface du pipeline |
| Conception proposée du robinet à tournant sphérique | Identifie la famille de produits concernée |
| Exigence de port ou d'alésage | Définit le chemin de flux interne attendu |
| Service entièrement ouvert ou modulant | Détermine si des données d'ouverture totale ou spécifiques à l'ouverture sont requises |
| Sens d'écoulement | Peut affecter le tableau applicable ou les conditions d'installation |
| Exigence de siège ou d’orientation | Peut-être la conception- et spécifiques au service |
| Classe de pression | Définit l'exigence de limite de pression |
| Mettre fin à la connexion | Confirme l'interface de tuyauterie |
| Corps, matériaux de bouchon et d'étanchéité | Prend en charge l'examen de compatibilité |
| Manuel, engrenage ou opération actionnée | Définit le mode opératoire |
Données du fabricant à demander
Pour la configuration exacte proposée, demander le:
- Cv ou Kv nominal spécifique à la série;
- géométrie réelle du port;
- zone de forage ou de port réelle;
- données hydrauliques entièrement ouvertes;
- courbe de position d'ouverture pour service modulant;
- limitations du sens d'écoulement;
- base du fluide d'essai et des conditions d'essai;
- vitesse de fonctionnement recommandée;
- dessin du produit ou vue en coupe;
- numéro de document, date de révision et de publication;
- confirmation de candidature.
La capacité hydraulique n’est qu’une partie de la spécification; notre guide de sélection des robinets à tournant sphérique couvre des contrôles plus larges tels que les conditions de fluides, pression, température, exigences d'entretien et d'exploitation.
Une séquence de sélection disciplinée est:
- Définir le débit régulateur et le ΔP admissible de la vanne.
- Calculer le Cv préliminaire requis.
- Identifier la configuration candidate du robinet à tournant sphérique.
- Obtenez les données nominales exactes.
- Vérifier le port, ouverture, direction, révision des fluides et des documents.
- Recalculer le ΔP préliminaire de la vanne candidate.
- Examen complet des applications du fabricant.
Foire aux questions
Quel est le Cv d'un robinet à boisseau?
Il n'existe pas de Cv unique pour tous les robinets à tournant sphérique ou pour chaque robinet d'une même taille nominale.. Le Cv dépend de la série exacte, taille, géométrie réelle du port, position d'ouverture et, pour certains modèles, sens d'écoulement. Utiliser les données nominales pour la configuration spécifiée.
Comment calculer la chute de pression à travers un robinet à tournant sphérique?
Pour le criblage préliminaire de liquides incompressibles dans les unités usuelles aux États-Unis:
Relation pression-chute de la vanne: ΔP = SG × (Q / Cv)2
Q, CV, ΔP et SG doivent utiliser une base compatible. Le Cv doit appartenir à la configuration exacte de la vanne, et l'équation ne remplace pas la correction de viscosité, dimensionnement du débit compressible ou examen du fabricant.
Pourquoi deux vannes à boisseau de même taille peuvent-elles avoir des valeurs Cv différentes?
La taille nominale définit l'interface du pipeline, pas l'ouverture interne. Différents robinets à tournant sphérique peuvent avoir différentes zones de ports, formes, transitions, alignements ou géométrie corps-cavité, ce qui entraîne différentes valeurs nominales de Cv.
Dans quelle mesure la chute de pression est-elle inférieure dans une vanne à boisseau à passage intégral par rapport à une conception à passage réduit?
Il n'y a pas de pourcentage universel. La différence doit être évaluée au même débit, état du fluide, taille, série de produits et position d'ouverture. Comparez les données de Cv nominal ou de perte de charge pour les configurations exactes à port complet et à port réduit plutôt que de vous fier à leurs étiquettes.
Un tableau Cv peut-il être utilisé pour chaque conception de vanne à boisseau?
Non. Le tableau doit correspondre au fabricant, série, taille, configuration des ports, position d'ouverture, système de coefficients, base de test, sens du flux et révision actuelle du document.
Le Cv est-il le même que le Kv ou le facteur K de la vanne?
Non. Cv et Kv sont des coefficients de débit-capacité utilisés dans différents systèmes unitaires. K ou ζ est un coefficient de perte locale sans dimension basé sur une hauteur de vitesse de référence. Ils nécessitent des relations de calcul différentes et ne doivent pas être remplacés directement.
Un Cv entièrement ouvert peut-il être utilisé pour un robinet à boisseau partiellement ouvert?
Non, sauf si le fabricant fournit la courbe de position d'ouverture correspondante.. Le CV entièrement ouvert n'établit pas de performances d'ouverture partielle, et un positionnement occasionnel ne confirme pas l'adéquation à un service d'étranglement ou de modulation continu.
Conclusion
La chute de pression du robinet à tournant sphérique est contrôlée par plus que la taille nominale. Zone portuaire réelle, forme du port, alignement fiche-corps, transitions internes, le débit et les propriétés du fluide déterminent la façon dont le fluide accélère, se sépare et perd de l'énergie à travers la valve.
Cv fournit une méthode pratique pour relier la capacité de débit et la chute de pression, à condition que son rôle reste clair:
- Le Cv requis provient de la condition du projet;
- Le Cv nominal provient de la configuration exacte du produit;
- Le ΔP réel installé provient des conditions réelles de fonctionnement et de mesure.
Un calcul de liquide entièrement ouvert peut sélectionner les vannes candidates. La sélection finale nécessite toujours le bon graphique spécifique à la série, géométrie réelle du port, état d'ouverture, sens d'écoulement, base de test et révision actuelle du document.
Application / Prise en charge des spécifications
Le robinet à tournant sphérique NTGD peut examiner les données de processus disponibles pour comparer le Cv requis calculé avec le Cv nominal de la série candidate exacte., confirmer le port ou l'alésage réel, et vérifiez si la chute de pression estimée de la vanne correspond à l'allocation du projet.
Pour demander un examen spécifique à une série en utilisant vos données de processus et hydrauliques disponibles, utiliser le Formulaire de contact pour vanne à boisseau NTGD.
Pour cette revue, fournir les informations disponibles sur les fluides et les phases, débit normal et maximum, pression amont et aval, vanne admissible ΔP, température, densité ou densité spécifique, viscosité, état des solides, taille de ligne, configuration de port proposée, service et sens d'écoulement.
L'examen a pour but d'identifier les données manquantes et de prendre en charge la préparation des spécifications ou de la demande de prix avant que la configuration finale de la vanne ne soit confirmée..