Funzioni della valvola di controllo automatico: Selezionare la giusta configurazione del pilota

La valvola di controllo a membrana a globo pilotata è la valvola modulante standard per le applicazioni di distribuzione e trattamento dell'acqua. Il corpo è passivo: risponde alla differenza di pressione tra la camera di copertura del diaframma e la tubazione a valle. Il circuito pilota determina il modo in cui tale differenza di pressione viene creata e mantenuta. Questa architettura significa che lo stesso corpo fisico, costruito con la stessa pressione nominale e con lo stesso coefficiente di flusso, può fornire funzioni idrauliche fondamentalmente diverse, semplicemente cambiando il circuito pilota. La comprensione del pilota è la chiave per specificare e mettere in servizio correttamente queste valvole.

Come funziona il circuito pilota

Il corpo della valvola ha tre connessioni idrauliche importanti: ingresso, uscita e coperchio. Il coperchio è una camera sigillata sopra il diaframma principale. Quando la pressione del coperchio supera la pressione di uscita, il diaframma forza il disco verso la sede e la valvola si chiude. Quando la pressione del coperchio scende al di sotto della pressione di ingresso, la forza netta apre il disco. Il funzionamento normale è compreso tra questi estremi: il disco modula in una posizione in cui le forze idrauliche sono in equilibrio.

Il circuito pilota di base prende una linea di rilevamento a valle della valvola, la fa passare attraverso una valvola pilota e collega l'uscita del pilota al coperchio. Un filtro e una valvola a spillo (limitatore di flusso) si trovano all'ingresso del coperchio, rispettivamente per evitare che i detriti raggiungano il pilota e per rallentare la risposta alla pressione del coperchio. La valvola pilota stessa definisce la funzione della valvola: un pilota a molla per la riduzione della pressione, un pilota a galleggiante per il controllo del livello, un pilota a pressione differenziale per il controllo del flusso.

Funzioni standard della valvola

Una valvola riduttrice di pressione utilizza un pilota di pressione a valle caricato a molla. Il pilota si apre per drenare il coperchio quando la pressione a valle scende al di sotto del punto di regolazione della molla e si chiude per consentire alla pressione del coperchio di aumentare quando sale al di sopra. Il punto di regolazione viene regolato esternamente ruotando una vite di regolazione sul corpo del pilota. Questa è la funzione singola più comune: gestione della pressione nell'area del contatore distrettuale, protezione delle apparecchiature a valle e controllo dei confini della zona di pressione.

Una valvola di controllo del flusso utilizza un pilota a pressione differenziale collegato a una piastra orifizio nella tubazione. Quando il flusso aumenta, la pressione differenziale aumenta, il pilota si chiude e la pressione di copertura aumenta per strozzare la valvola. Quando il flusso diminuisce, la pressione differenziale diminuisce, il pilota si apre e la valvola si apre. La valvola mantiene una portata stabilita, indipendentemente dalla variazione di pressione a monte o a valle: la scelta giusta per bilanciare il flusso tra letti filtranti paralleli o per mantenere un tasso di riempimento del serbatoio stabilito.

Una valvola a galleggiante modulante per il controllo del livello utilizza un galleggiante a sfera nel serbatoio o nella vasca per pilotare la valvola. Quando il livello dell'acqua sale, il galleggiante sale e il pilota si chiude progressivamente. Quando il livello scende, il galleggiante scende e la valvola si apre. La lunghezza del braccio del galleggiante e l'angolo iniziale determinano il campo di modulazione. Le configurazioni con galleggiante remoto sono utilizzate quando il galleggiante non può essere montato direttamente sul corpo della valvola, con una linea di rilevamento del pilota che collega la camera del galleggiante alla valvola.

Una valvola di controllo della pompa utilizza un pilota di chiusura a due stadi che opera rapidamente attraverso il primo 80-90% della corsa al momento dell'attivazione della pompa, quindi lentamente attraverso la chiusura finale. La velocità di chiusura lenta è impostata da un ago regolabile nel circuito pilota e viene stabilita durante la messa in servizio per limitare l'aumento di pressione a livelli accettabili. Nelle stazioni booster in cui la pompa si avvia contro una pompa principale pressurizzata a valle, lo stesso pilota fornisce una sequenza di apertura controllata per evitare l'aumento di pressione all'avvio.

Combinare le funzioni

I circuiti pilota possono essere combinati per fornire due o più funzioni da un unico corpo valvola. Le combinazioni più comuni includono la riduzione della pressione più l'arresto on-off con solenoide (per il riempimento temporizzato del serbatoio, dove deve essere mantenuta anche una pressione massima di riempimento), il controllo di livello più la limitazione della pressione massima (per proteggere un serbatoio dalla sovrapressione in caso di guasto del pilota di livello) e il controllo di flusso più lo scarico della pressione.

Ogni pilota aggiuntivo aggiunge complessità e potenziale di interazione. Un pilota a solenoide in serie con un pilota di pressione chiude la valvola quando viene eccitata, indipendentemente dalla pressione a valle: semplice. Un pilota di sovrapressione in parallelo con un pilota di controllo di livello richiede un'attenta messa in servizio per garantire che il set point di sovrapressione sia al di sopra della pressione di ingresso massima prevista a serbatoio pieno; altrimenti il pilota di sovrapressione domina e si perde il controllo di livello.

Quando specifica le valvole a funzione combinata, dichiari esplicitamente ogni funzione richiesta e chieda al produttore di confermare la configurazione del pilota e i vincoli di messa in servizio. Non dia per scontato che una combinazione si comporti come previsto senza verificare.

Dimensionamento

L'approccio di dimensionamento basato sul Kv utilizzato per le PRV si applica a tutte le valvole di controllo a globo pilotate. La velocità alla massima apertura non dovrebbe superare i 6 m/s, e la valvola dovrebbe trascorrere la maggior parte della sua vita utile tra il 20% e l'80% di apertura. Una valvola di controllo che trascorre la maggior parte della sua vita vicino alla chiusura perde l'autorità di controllo ed erode la sede; una valvola che opera permanentemente vicino alla piena apertura non ha spazio per aumentare il flusso quando la domanda aumenta.

Per le valvole di controllo di livello, il criterio di dimensionamento è la portata di picco richiesta divisa per la pressione differenziale disponibile al momento del picco di afflusso. Per le valvole di controllo del flusso, la portata di progetto e la pressione differenziale attraverso la piastra orbitale in condizioni operative normali determinano il Kv richiesto. Una nota sulla conversione: moltiplichi Kv per 1,156 per ottenere il Cv statunitense, oppure divida Cv per 1,156 per ottenere Kv.

Messa in servizio e manutenzione

La regolazione della pressione di set su una PRV deve sempre essere effettuata in condizioni di flusso attivo, non con il sistema a valle bloccato. Chiudere parzialmente la valvola di isolamento a valle per simulare la domanda, osservare il manometro a valle e regolare la molla pilota alla pressione di taratura richiesta. La regolazione in condizioni di uscita bloccata produce un set point che si sposta sotto il flusso a causa del recupero della pressione nel corpo della valvola.

Il guasto più comune nella messa in servizio delle valvole di controllo di livello è l'impostazione errata del braccio del galleggiante. L'angolo del braccio del galleggiante a metà serbatoio determina il campo di modulazione. Se il braccio è impostato in orizzontale a metà serbatoio, la valvola modula tra circa un quarto e tre quarti della capacità del serbatoio. Regolando l'angolo del braccio si estende il campo di modulazione verso l'alto o verso il basso, per adattarlo alla banda operativa richiesta.

La manutenzione annuale dovrebbe includere la pulizia del filtro pilota, il test di funzionamento della valvola pilota in condizioni di flusso vivo e l'ispezione del diaframma per verificare la presenza di deformazioni o crepe. I filtri pilota bloccati sono la causa principale di malfunzionamento della valvola di controllo in servizio e la più facile da prevenire.