Por que se deve evitar trabalhar sob o regulador em espaços abertos pequenos?

A válvula de controle é um componente essencial para o controle automático de processos industriais, especialmente em fábricas. Ajustar a válvula de controle, seja para obter um resultado satisfatório ou para um resultado insatisfatório, afeta diretamente a qualidade do processo de controle automatizado da fábrica. Portanto, garantir o funcionamento estável e confiável do regulador é crucial para os sistemas de automação industrial. Na prática, um grau de abertura insuficiente é uma das principais causas da redução da vida útil da válvula. Mas por que um grau de abertura insuficiente impacta a vida útil da válvula? Acompanhamos a fábrica de equipamentos de instrumentação Kaidi para entender em detalhes a influência de um grau de abertura insuficiente. Primeiramente, causa erosão. Um grau de abertura insuficiente resulta em folga insuficiente nas portas, vazão excessiva do fluido, desgaste severo do núcleo da válvula reguladora e da sede, o que reduz drasticamente a vida útil da válvula, podendo até mesmo levar ao descarte do regulador em curto prazo. Em segundo lugar, um grau de abertura insuficiente leva a variações intensas de pressão e vazão. Quando essa rigidez da válvula excede o limite estabelecido, o regulador pode apresentar instabilidade. Em terceiro lugar, durante o funcionamento normal do regulador, o fechamento e o início do fenômeno de oscilação, com o regulador apresentando funcionamento anormal durante o ajuste. Se a abertura da válvula for de cerca de 3%, a superfície de vedação do núcleo da válvula fica muito próxima, causando danos significativos à superfície de vedação do núcleo. Em quarto lugar, alguns tipos de válvula não são adequados para operação com pequena abertura. Por exemplo, as válvulas borboleta, que apresentam torque desequilibrado com pequena abertura, podem causar o fenômeno de abertura e fechamento abruptos. Outro exemplo são as válvulas reguladoras pneumáticas de diafragma, especialmente as de dois assentos. Como esse tipo de válvula possui dois assentos no núcleo, um permanece aberto durante o fluxo, enquanto o outro permanece fechado. Embora isso minimize o vazamento, em baixas aberturas, a válvula torna-se muito instável e propensa a choques. Em resumo, para prolongar a vida útil da válvula reguladora, deve-se evitar o uso com pequena abertura. De acordo com a experiência prática, a folga da válvula geralmente deve ser superior a 8% ~ 12%, mas para válvulas de alta pressão, válvulas de dois assentos, válvulas borboleta e válvulas reguladoras, no estado de fluxo fechado, deve ser superior a 20% (válvula linear) ~ 30% (válvula logarítmica). A corrosão por vapor instantâneo, causada por um pequeno grau de abertura, e a cavitação, que bloqueiam o fluxo, fazem com que, quando o fluido se fecha na sede da válvula de controle de fluxo, o fluxo mínimo seja reduzido. Quando o fluido flui através do fluido de trabalho redutor, ocorre uma contração do feixe, tornando-o mais fino. O feixe de fluxo com seção transversal mínima é reduzido a jusante, em vez de diminuir. Na seção de fluxo contraída, a vazão do fluido aumenta, com a pressão na seção de fluxo diminuindo consideravelmente. À medida que o fluido se estende a jusante, a velocidade diminui e a pressão aumenta. Quando a pressão do fluido na seção transversal contraída é menor que a pressão de vapor saturado do fluido, o fluxo produz bolhas, formando um fluxo bifásico gás-líquido. Se, na seção transversal do fluido em contração a jusante, a pressão de saída da válvula ainda for inferior à pressão de vapor saturado do fluido, bolhas de vapor serão produzidas em grande número a jusante da válvula, causando o fenômeno de vaporização instantânea. Quanto menor a pressão de descarga, maior a quantidade de bolhas e mais grave o fenômeno de vaporização instantânea. Se a pressão a jusante retornar à pressão de vapor saturado do fluido acima da pressão de vapor saturado, ou se as bolhas explodirem para dentro, causarão cavitação. O rompimento das bolhas de vapor libera energia, produzindo um ruído semelhante ao de areia passando pela válvula. Quando a válvula de controle está ligeiramente aberta, o ruído do fluido que passa pela válvula é sentido e a vibração do corpo também aumenta, indicando a ocorrência de cavitação. Em comparação com a condição de operação com cavitação, a vaporização instantânea em escoamento bifásico gás-líquido reduz o fluxo a jusante da válvula, e quanto mais tempo durar o efeito da cavitação em escoamento bifásico gás-líquido, mais danos à válvula e à tubulação serão causados. Os principais danos da vaporização instantânea são o desgaste mecânico e a corrosão. Por um lado, as gotículas transportadas pelas bolhas, ao entrarem em contato com o corpo da válvula, exercem um forte impacto na interface. Devido à alta velocidade do gás, o ângulo de impacto na interface faz com que o contato com a bolha cause erosão interna severa no corpo. Por outro lado, quando ocorre desgaste mecânico entre o corpo e o fluido, a superfície metálica original, após o tratamento, fica comprometida. Além disso, como alguns meios de processo são compostos principalmente de água, que contém oxigênio, forma-se um novo óxido na superfície metálica, causando corrosão. A erosão instantânea é caracterizada por uma superfície lisa e polida após o processo. Os locais mais críticos para a erosão geralmente estão próximos à linha de contato entre o núcleo e a sede da válvula, portanto, o corpo da válvula também deve ser escolhido com boa resistência à erosão. Os riscos da cavitação são principalmente o impacto do rompimento rápido da bolha e o impacto tremendo do jato de alta velocidade que se forma quando esta se rompe, produzindo um forte efeito erosivo na superfície metálica. Se uma bolha próxima à válvula se romper dentro da superfície sólida, a energia liberada irá gradualmente rasgar o material, deixando a superfície do núcleo da válvula semelhante à superfície áspera de brasas de carvão. Se a bolha estourar na tubulação a jusante, pode causar danos semelhantes à tubulação. Para solucionar o problema de reguladores com baixa abertura, existem diversos métodos, sendo os seguintes os mais comuns. Reduzindo a diferença de pressão entre as extremidades de acordo com a equação de fluxo, a redução da pressão diferencial após algumas horas diminui o fluxo, mantendo a vazão da válvula inalterada e aumentando sua abertura. Portanto, pode-se instalar válvulas manuais em série na tubulação, próximas ao regulador, para realizar a abertura, ou aumentar a corrente no orifício limitador após o regulador para reduzir a queda de pressão.