Le valvole a sfera, le valvole a farfalla e le valvole a tappo negli impianti di trasformazione chimica possono diventare difficili da azionare a causa di mezzi cristallizzati, depositi solidi, guarnizioni invecchiate o lunghi periodi di inattività. Se un attuatore elettrico continua ad applicare coppia dopo che la valvola si è fermata, lo stelo della valvola, la sede, il riduttore e il motore possono essere esposti a un carico meccanico eccessivo.
La selezione di un attuatore per valvole in un impianto chimico richiede quindi più che la semplice corrispondenza della dimensione nominale della valvola. Gli ingegneri dovrebbero valutare la coppia della valvola, le condizioni di processo, la frequenza operativa e la necessità di protezione da sovra-coppia.
I mezzi chimici possono essere viscosi, corrosivi, carichi di particelle o inclini alla cristallizzazione. Le variazioni di temperatura possono anche causare diversi livelli di espansione nel corpo valvola, nello stelo e nei materiali di tenuta.
Le cause comuni di blocco delle valvole includono:
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Materiale estraneo intrappolato nella sede della valvola;
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Depositi solidi o mezzi di processo cristallizzati;
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Guarnizioni gonfie, invecchiate o danneggiate;
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Maggiore coppia di spunto dopo lunghi periodi di inattività;
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Variazioni della pressione differenziale attraverso la valvola.
Queste condizioni possono aumentare la coppia operativa effettiva al di sopra del valore di progettazione originale. La selezione di un attuatore solo in base al diametro della valvola può quindi comportare una coppia insufficiente o un sistema di azionamento inutilmente sovradimensionato.
Un attuatore elettrico con protezione da sovra-coppia può rispondere quando la coppia in uscita raggiunge un valore critico preimpostato. Se la valvola si blocca a causa di detriti o di un guasto meccanico, il meccanismo di protezione interrompe il circuito del motore invece di consentire all'attuatore di continuare a caricare la valvola.
Questa funzione aiuta a limitare lo stress prolungato sullo stelo della valvola, sulla sede e sull'ingranaggio dell'attuatore. Non rimuove l'ostruzione né sostituisce la manutenzione preventiva, ma può impedire all'attuatore di azionare ripetutamente contro una valvola bloccata.
La soglia di protezione non deve essere impostata al di sotto della coppia richiesta per il normale funzionamento della valvola. Un'impostazione troppo bassa può causare scatti indesiderati, mentre un'impostazione eccessivamente alta può fornire una protezione meccanica insufficiente.
La coppia massima operativa o di spunto del produttore della valvola dovrebbe essere esaminata insieme al mezzo di processo, alla pressione differenziale, alla temperatura e al ciclo operativo. La documentazione DCL raccomanda un margine di dimensionamento dell'attuatore di circa 1,1-1,3 volte la coppia di prova della valvola. Questo è un riferimento di selezione piuttosto che un sostituto per un calcolo della coppia specifico per l'applicazione.
Non tutte le posizioni in un impianto chimico sono classificate come pericolose. Laddove possono essere presenti gas o vapori infiammabili, gli ingegneri devono confermare la Classe, Divisione, Gruppo e codice di temperatura richiesti.
Gli attuatori elettrici antideflagranti DCL sono dotati di classificazioni tra cui Classe I, Divisione 1, Gruppi C e D, T5/T6, e Classe I, Zona 1, AEx db IIC T5/T6 Gb. La serie ha un grado di protezione dell'involucro IP68 e un intervallo di temperatura ambiente dichiarato da -25°C a +55°C.
Per i sistemi di utilità esterni situati in aree confermate non pericolose, può essere appropriato un attuatore elettrico resistente agli agenti atmosferici. La gamma resistente agli agenti atmosferici DCL è classificata IP67 di serie, con IP68 disponibile come opzione. Un grado di protezione dall'ingresso non sostituisce la certificazione per luoghi pericolosi.
Le valvole di isolamento richiedono generalmente un funzionamento on-off. Le valvole utilizzate per regolare il flusso, la pressione o la temperatura possono richiedere un attuatore modulante con controllo di posizione analogico.
Le configurazioni modulanti DCL accettano segnali di ingresso da 4-20 mA, 1-5 VDC o 2-10 VDC e forniscono un feedback di posizione da 4-20 mA. La comunicazione Modbus, la protezione da sovra-coppia e i riscaldatori anticondensa sono disponibili su configurazioni selezionate e devono essere specificati durante la selezione del modello.
La gamma antideflagrante DCL fornisce una coppia di uscita standard da 50 a 3000 Nm per valvole a quarto di giro in aree pericolose. La gamma resistente agli agenti atmosferici copre una coppia di uscita standard da 16 a 3000 Nm per tubazioni esterne e sistemi di processo ausiliari in aree non pericolose.
Un processo di selezione pratico dovrebbe confermare la classificazione dell'area, la coppia massima della valvola, il margine di dimensionamento, il tempo di funzionamento, l'alimentazione, il segnale di controllo e le funzioni di protezione opzionali. La protezione da sovra-coppia è più efficace quando è combinata con un corretto dimensionamento dell'attuatore, una manutenzione adeguata della valvola e una risposta definita agli scatti di coppia.