Prüfungstest der Regulierventile – Ist es gut nutzbar?

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Prüfversuch an der Regulierventil 1 Das Regulierventil ist eines der am häufigsten verwendeten Instrumente in der Petrochemieindustrie; es wird in den Prozessleitungen installiert. Der Regelventil reagiert auf externe Eingangssignale und bewegt den Ventilstab in proportioneller Weise in die entsprechende Position. Dadurch ändert sich der Abstand zwischen dem Ventilkern und dem Ventilsitz, wodurch der Durchfluss gesteuert werden kann. Auf diese Weise können Druck, Temperatur und Flüssigkeitsstand im System kontrolliert werden. Gemäß den Vorschriften der Volksrepublik China in der **Norm „Vorschriften für den Bau und die Abnahme von Automatisierungsanlagen“ GB50093-2002**, insbesondere Abschnitt 11.1.1, muss vor der Installation und Nutzung der Geräte eine Überprüfung, Kalibrierung sowie Prüfung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der Entwurfsdokumente sowie den technischen Spezifikationen in den Produktdokumenten entsprechen. In Abschnitt 11.1.8 wird festgelegt, dass die Bedingungen, Aufgaben und Methoden der Kalibrierung und Prüfung den Vorgaben in den Produktdokumenten sowie den Anforderungen der Entwurfsdokumente entsprechen müssen. Die Leistung der Regelventile hat direkten Einfluss darauf, ob die Inbetriebnahme der Anlage sowie die Produktion reibungslos ablaufen können. Die Überprüfung der Regelventile ist daher ein wichtiges Mittel, um ihre Leistungsmerkmale zu überprüfen. Manchmal führen unklare Parameter oder unterschiedliche Standards zu unterschiedlichen Prüfergebnissen. Die Verfahren und Mittel sowie der Inhalt der Prüfung müssen den Vorgaben der entsprechenden Normen entsprechen. Für Aspekte, die in den Normen nicht geregelt sind, sollte man je nach Typ der Ventile entsprechende Ergänzungen vornehmen. 2 Vergleich der Prüfpunkte nach inländischen und internationalen Normen und Standards Mit der beschleunigten Einführung von Anlagen und Technologien können einige der im Inland üblichen technischen Parameter manchmal zu Verwirrung im Vergleich zu den internationalen Parametern führen. In den Vorschriften sind für die Prüfung von Regelventilen Prüfpunkte festgelegt, darunter Druckprüfung des Ventilkörpers, Dichtprüfung der Ventilanschlüsse, Leckage des Membrankopfes (Zylinders), Hub sowie Zeit für den vollen Hub. 2.1 Druckprüfung des Ventilkörpers Die Druckprüfung des Ventilkörpers dient dazu, die Belastbarkeit des Ventilkörpers zu überprüfen – dabei wird geprüft, ob im Gusskörper selbst Sandlöcher vorhanden sind, ob die mechanischen Verbindungen fest sind und ob es zu Verformungen kommt. Die Prüfung wird von speziellen Abteilungen mit spezieller Ausrüstung durchgeführt. Als Prüfmittel wird sauberes Wasser verwendet. Unter der Voraussetzung, dass die Ventile vollständig geöffnet sind, wird der Druck auf 1,5-fache des Nenndrucks erhöht. Ein erfolgreicher Test liegt vor, wenn innerhalb der vorgeschriebenen Zeit keine sichtbaren Lecks auftreten. 2.2 Prüfung der Dichtung des Ventilsitzes Die Prüfung der Dichtung des Ventilsitzes dient dazu, die Dichtheit zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper zu überprüfen. Die Bauform der Regulierventile bestimmt das Dichtniveau zwischen dem Ventilkern und dem Ventilsitz. Die Dichtigkeitsprüfung erfolgt unter der Bedingung, dass die Regulierventile vollständig geschlossen sind. Dabei wird die Menge an Leckagen am Ventil sitz überprüft – also wird unter den vorgegebenen Prüfbedingungen geprüft, wie viel Flüssigkeit durch ein geschlossenes Ventil strömt, und dabei die Menge der Leckagen gemessen ； Das verwendete Medium wird je nach Testverfahren ausgewählt; in der Regel wird sauberes Wasser verwendet, für die Schaltsventile wird Luft eingesetzt. Tabelle 1: Übersicht über die Prüfdrücke für gängige Ventile im In- und Ausland
Inländische Bereiche / Ausländische Bereiche: Nenndruck (MPa), Prüfdruck (MPa), Prüfdauer (Minuten)
PG1,6: 2,5; 3150; 210
PG4,0: 6,0; 3300; 510
PG6,4: 10; 3600; 1010

Um die Methode zur Berechnung des Leckages bei Regulierventilen zu verstehen, ist es notwendig, den Durchflusskoeffizienten genau zu kennen. Zudem müssen die Definitionen und Darstellungsmethoden dieses Koeffizienten im In- und Ausland sowie deren Beziehungen klar sein. Die Symbole für den Durchflusskoeffizienten von Regelventilen sind im Inland C und Kv. Sie werden jeweils im ingenieurtechnischen Maßsystem (MKS-System) sowie im internationalen Einheitensystem (SI-System) verwendet. Definiert wird dieser Wert unter der Annahme, dass das Regelventil vollständig geöffnet ist: C – Anzahl der m³ Wasser bei einer Temperatur von 5–40 °C, die in 1 Stunde unter einem Druckabfall von 1 kg/cm² durch das Regelventil fließen. Kv – Menge an Wasser bei einer Temperatur von 5–40 °C, die unter einem Druckabfall von 105 Pa innerhalb von 1 Stunde durch den Regelventil fließt, ausgedrückt in m³. Im Ausland werden in der Regel britische Maßeinheiten verwendet; das entsprechende Symbol ist Cv. Auch hier gilt: Cv gibt an, wie viele US-Gallonen pro Minute bei vollständig geöffneter Ventilklappe durch das Ventil fließen – bei einer Temperatur von 60°F (15,61°C) und einem Druckabfall von 1 lb/in² (7 kPa). Die Beziehung zwischen den drei Werten ist folgende: Cv=1,17·C, Kv=1,01·C. Zudem verwendet das Unternehmen Fisher die Werte Cg und Cs, um die Durchflusskoeffizienten für Gase und Dämpfe anzugeben. Vergleich der Klassifizierung des Leckages von Regelventilen nach den Branchenstandards der Petrochemieunternehmen SH3521-1999 und dem amerikanischen ANSI B16.104-1976: Tabelle 2 – Vergleich der Klassifizierungen des Leckages von Regelventilen. Leckagegrad, Versuchsmittel, Versuchsverfahren, maximales Leckagevolumen am Ventilsitz (L/h): SH3521-1999, ANSI B16.104; SH3521-1999, ANSI B16.104; SH3521-1999, ANSI B16.104; SH3521-1999, ANSI B16.104. Klasse II: Wasser oder Gas, Wasser oder Luft; AA: 0,5% C, 0,5% Cv. Klasse III: Wasser oder Gas, Wasser oder Luft; BA: 0,1% C, 0,1% Cv. Klasse IV: Wasser oder Gas, Wasser oder Luft; AA: 0,01% C, 0,01% Cv. Klasse V: Wasser; BB: 1,8×10^-7×D×ΔP (D ist der Durchmesser des Ventilsitzes in mm, ΔP ist der Druckunterschied vor und hinter dem Ventil in kPa). 5×10^12 m³/min. Klasse VI: Gas, Luft oder Stickstoff; AC – siehe unten. Dabei sind C und Cv gemäß der „Nennkapazität“ berechnet. Im Gegensatz zum zuvor erwähnten Durchflusskoeffizienten bezieht sich dieser Wert auf den Durchfluss, wenn das Ventil vollständig geöffnet ist und unter dem jeweiligen Druckunterschied steht. Dieser Durchfluss steht nicht in direktem Verhältnis zum Druckunterschied. Die vereinfachte Formel zur Berechnung des Leckages der Regulierventile lautet wie folgt:
(1) Wenn das Prüfmittel lauwarmes Wasser ist, gilt: Q = Cv × (△p)¹/² × 1,4245 × zulässiger Leckagegrad.
(2) Wenn das Prüfmittel Luft ist, gilt: Wenn △P ≥ P₁/₂, dann Q = Cv × P₁ × 2,424456 × zulässiger Leckagegrad. Wenn △P < P₁/₂, dann gilt: Q = Cv × △P × (P₁ + P₂)¹/² × 2,79445 × zulässiger Leckagegrad.
(3) Wenn das Prüfmittel Stickstoff ist, gilt: Wenn △P ≥ P₁/₂, dann Q = Cv × P₁ × 2,446166 × zulässiger Leckagegrad