SEMINARIO TECNICO. Válvulas de control para nivel en domo.

Transcripción

1 SEMINARIO TECNICO s de control para nivel en domo. Presentado a: ACERO COMERCIAL ECUATORIANO

2 Solución problemas de control de nivel en calderas Pág. 1. Porque falla el control de nivel, causas y soluciones CN Eliminando las causales de cavitación CN Controlando presión del desaireador CN Controlando temperatura de tanques a presión CN-2.2 atmosférica 3. Eliminando problemas de falla en válvulas derecirculación CN Alternativa de recirculación CN Reduciendo la caída de presión en válvula de control neumático Catalogo HBE válvula antiflasheo CN Seleccionando válvulas con trim anticavitatorio CN Operación de la válvula de 3 vías CN Datos para selección válvula de 3 vías CN Operación y selección válvulas de contrapresión CN Optimización respuesta de válvula para control de nivel CN Eliminando excesivo incremento del nivel CN-4.1. CN-4.2. CN-1

3 Por que falla el control de nivel? Causas y Soluciones Reguladora De Presión Presión Desaireador Control Nivel L C Salida de Vapor Altura Columna Succión DESAIREADOR Recirculación PB Control Nivel CALDERA Linea de Succión Nivel /equipo que genera el problema Problema Causas Solución C A E S U B E Desaireador Cavitación Instalación de línea succión bombacavitación Instalación de línea succión bombacavitación de recirculación queda abierta Bomba control nivel de alimentación de recirculación control nivel Flujo insuficiente * Presión de baja y alta temperatura del agua ocasionan cavitación de bomba * Altura insuficiente, genera cavitacion * Demasiados accesorios y válvulas, generan cavitación * Presurizar el desaireador con una válvula reguladora de presión * Subir desaireador * Calcular pérdidas y NPSHD, cambiar accesorios y válvulas * Problemas de desgaste * Reparar o cambiar * Problemas de control válvula de recirculación * Rotor cavitado * Eliminar cavitación Flujo insuficiente *Anillos de fricción desgastados * Caracterización o selección Insuficiente fujo errada hacia caldera * Calibración errada Excesivo flujo Excesiva variación PB Excesivo flujo hacia caldera * Ahorre Demasiado * Apertura lenta o atascamiento * Caracterización o selección errada. Excesiva rapidez de apertura * Reparar rotor y sellos * Ganancia para ambos casos * Revisar calibración del lazo de control * Cambiar caracterización * Recalibrar válvula * Reparar válvula * Cambiar válvula * Reducir ganancias * Recalibrar control PID * Reselección de válvula CN-1.0

4 Eliminando cavitación por falta de NPSHD El NPSHR ("Net positive succion head Required"), Cabeza neta positiva requerida, de las bombas, determina la presión minima para evitar la cavitación destructiva. Este valor lo dan los fabricantes de las bombas. (Ver curva). El diseño de la instalación define la cabeza neta positiva DISPONIBLE NPSHD, según la siguiente ecuación: P SA = Ps + P ATM (MCA) Ps= Presión en PSI/1.42 (mca) P ATM = Pv = HF= Presión atmosferica en (mca) Presión parcial vapor de agua Perdidas de presión por fricción en las tuberias y accesorios a la succión (mca). Eliminando cavitación por falta de NPSHD EJEMPLO: Hs = 2 mt Ts = 90 C Ps = 0 PSIG PATM Q = 10 mca 250 GPM HF = 0,5 NPSHD = NPSHD = 4.34 mca Ts Pv Ps Hs Ps Ts NPSHR = 13 Pies = 13 2,31 = 5,62 mca C mca 2,04 2,55 3,18 3,94 4,83 5,90 7,16 8,63 10,35 12,11 14,58 17,46 20,28 CN-2.0

5 Seminario Técnico CONTROLANDO presión del desaireador Orificio de Venteo Gases no Condensados autoregulada P1 fría Agua caliente MF Seguridad P2 Recuperación L C MD MD Agua Desaireada Hacia la Bomba DATOS REQUERIDOS PARA SELECCIONAR LA VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN MD = Masa máxima de agua desaireada = lb/hr MF = Masa máxima de agua fría = lb/hr MR = Masa mínima de reevaporadados = lb/hr Min. Temp. Agua fria: F Máx.Temp. Agua desaireada: F Presión vapor entrada a válvula reguladora PSI P1 = Presión normal desaireador P2 = del PSI CN-2.1

6 CONTROLANDO TEMPERATURAS DE TANQUES A PRESION ATMOSFERICA P1 P2 DATOS REQUERIDOS Caudal max:... Temperatura inicial mínima:... Temperatura final máxima:... Presión P 1 :... Presión P 2 :... GPM F F PSI PSI D 2 entrada al tanque:... " D 1 entrada a la válvula:... " P 1 P2 Estación reguladora de temperatura Termostática Regulando presión de la entrada de la Termostática CN-2.2

7 Seminario Técnico ELIMINANDO problemas de falla en válvulas de recirculación Cavitación Cavitación yy flashing flashing ó ó reevaporado reevaporado flujosónico, sónico, son son la aaflujo la causas causas dedestrucción destrucción de de los de los internos internos (trim) de estas válvulas. (trim) de estas válvulas. Como evitamos la cavitación y flashing? Reducimos caídadede presión a través Reducimos lalacaída presión a través de de válvulasdede control, válvulas de antiflasheo. válvulas control, concon válvulas de antiflasheo Seleccionamos válvulascon con trim trim cascada Seleccionamos válvulas cascada multietapa, para matar la presión en varios óó multietapa, para matar la presión en varios escalones. escalones. CN-3.0

8 ALTERNATIVAS DE RECIRCULACION ACCION DIRECTA VALVULA DE CONTRAPRESION ACCION DIRECTA VALVULA DE 3 VIAS ACTUACIÓN NEUMATICA O J U L F F L U J O O U J L F Calderas hasta de 1000 BHP (38000 Lb/hr) Presiones de retorno < 350 PSI No requiere electricidad No requiere señal neumática No requiere controlador Si requiere cheque en la bomba Si requiere que la bomba se sobrepresione entre 10% y 20% Calderas de Cualquier Tamaño o Presión No requiere electricidad No requiere señal neumática No requiere controlador No requiere cheque en la bomba Si requiere que la bomba se sobrepresione entre 1% y 5% Calderas de Cualquier Tamaño o Presión Si requiere electricidad Si requiere señal neumática Si requiere controlador Si requiere cheque en la bomba Si requiere que la bomba se sobrepresione entre 1% y 5% CN-3.0.1

9 DESAIREADOR Reduciendo la caída de presión en la válvula de control Antiflasheo HBE Hs SELECCION Caudal max recirculacion con 10% sobrepresión de...: P 2 P1 De Circulación DATOS PARA SELECCIÓN P 2 mínima (apertura inicial)...: H S = Diferencial de nivel:...: PSI PSI mts 1. Escogemos la válvula de control para un valor de P 2 que indique NO CAVITA con flujo mínimo de recirculación. 2. Escogemos la válvula antiflasheo para que comience abrir en ese valor de P 2, subiendo el 10% de ese valor para llegar a máxima apertura, dando el flujo máximo de recirculación requerido. CN-3.1

10 CN-3.1.1

11 SELECCION VALVULA DE RECIRCULACION COPES VULCAN GS TRIM TIPO CASCADA Correr programa Copes-Vulcan: BAJO FLUJO ALTO FLUJO P 1 max: PSI P 1 min: PSI P 2 min: PSI P 2 max: PSI Q min: GPM Q max: GPM Temperatura: F Temperatura: F * Señal de control 3-15 PSI, 4-20 ma * Presión de aire de instrumentación disponible: PSI * Operación: N/A, N/C CN-3.2

12 OPERACION VALVULA DE 3 VIAS HBE VÁLVULA PRINCIPAL ABIERTA RECIRCULACIÓN: BY PASS CEREADO VÁLVULA PRINCIPAL POSICION ENTRE ABIERTA 2A RECIRCULACION PARCIAL RECIRCULACION TOTAL RECIRCULACION PARCIAL BY PASS ENTRE ABIERTO VÁLVULA PRINCIPAL CERRADA MAXIIMA RECIRCULACION BY PASS ABIERTO TOTALMENTE CN-3.3

13 DATOS PARA SELECCIÓN VALVULAS DE 3 VIAS Pc Q R P B Q B HBE MODELO HPM DATOS REQUERIDOS PARA SELECCIÓN (Q B max) Caudal maximo de bombeo (con PBmin): GPM (P B min) Presión de bombeo mínima (con QBmax): PSI (Q B min) Caudal mínimo de bombeo (con PBmax): GPM (P B max) Presión max de bombeo (con QBmin): PSI (P C min) Contrapresión minima (con QBmax): PSI (P C max) Contrapresión maxima (con QBmin): PSI (Q R min) Caudal de recirculación maximo (con QBmin): GPM (Zero Recirculación) CN-3.4

14 OPERACION Y SELECCION VALVULAS DE CONTRAPRESION de contrapresión Diafragma Presión OPERACION La presión de bombeo actúa bajo el diafragma. Cuando la presión multiplicada por el área del diafragma excede la fuerza del resorte, la válvula comienza a abrirse. Presion max. de bombeo Curva válvula de contrapresión Circuito de recirculación de contrapresión Curva de Bomba DESAIREADOR P. normal Alimentación Caldera Q min. Q Q Bomba Bomba Bomba DATOS REQUERIDOS Curva de la bomba Q máxima Bombeo Q mínima Bombeo Presión máxima bombeo Retorno CN-3.5

15 OPTIMIZANDO LA VALVULA DE CONTROL DE NIVEL NIVEL MAXIMO A NIVEL NIVEL MINIMO Respuesta Lenta 0-30% Respuesta Proporcional 30-60% Respuesta Rápida 60-85% 100% CAUDAL Curva Apertura Rápida Curva Apertura Lineal Curva Apertura Lenta % APERTURA s con caracterización igual porcentaje bien seleccionadas para las condiciones de presión de entrada y salida, con flujo máximo y mínimo, dará excelentes resultados. CN-4.0

16 ELIMINANDO INCREMENTO EXCESIVO DEL NIVEL 1. Revisar la selección de la válvula de control nivel: SOBREDIMENSIONAMIENTO Y CARACTERIZACION Las válvulas de caracterización Linear, cuando están expuestas a bajos flujos (nivel por encima del SET ), pueden experimentar cambios rápidos de presión diferencial que desestabilizan el control, deformando la característica Linear. Ejemplo: tipo linear Cvmax = 80 P a través de la válvula para Qmax = 100 PSI Qmax = 400GPM por lo tanto Cv requerido = 400 = % Cv = 40 x 100 = 50 % 80 Presión de Bombeo Bombeo (P ) B CUANDO QUEREMOS controlar máximo nivel, cerramos parcialmente, subiendo la presión antes de la válvula de control. PB sube de 500 a 700 psi P sube de 100 a 300 psi Cv = 40 = 2.3 Apertura 2.3 % Q PB GPM 400 Caldera GPM Caudal 800 GPM CN-4.1

17 ELIMINANDO EXCESIVO INCREMENTO DE NIVEL 1. Revisar clase ANSI de sello, deterioro por cavitacion y acumulación de partículas. Las válvulas de control nivel que presentan escape excesivo, por una o varias, de las razones enumeradas, generan excesivo incremento de nivel. ANSI / FCI 70-2 Ejemplo: Escapes GPM 3" 4" Clase II (Escape 0.5% de la capacidad) Clase IV (Escape 0.01% de la capacidad) Clase V ( ml/psi/mm) El daño de asientos por cavitación puede fácilmente convertir una válvula Clase V en Clase II. El atascamiento del disco, por acumulación de partículas entre disco y guía, puede generar escapes muy superiores a los de la válvula Clase II. CN-4.2