Utilizzo di valvole di strozzamento per lo spurgo e altre applicazioni in centrali elettriche

Capire quale valvola utilizzare in quale applicazione è essenziale per far funzionare una centrale elettrica a vapore nel modo più efficiente ed economico possibile. Ad esempio, una fase critica nella generazione di energia a vapore è lo spurgo, la modulazione o “strozzatura” della portata dell’acqua che si trasforma in vapore. Tradizionalmente, molti progettisti e operatori di centrali elettriche utilizzano valvole a globo standard per ottenere questa azione di strozzamento, ma la realtà è che le valvole a globo standard non sono progettate e prodotte per gestire i rigori estremi della strozzatura.

1. Fantastico, ma non in senso positivo. Nel corso del tempo, l'elevata velocità attraverso la sede crea delle scanalature sulle valvole a globo standard chiamate "wire draw", un termine derivato perché assomigliano a fili. A causa della trafilatura del filo, le valvole a globo non si sigillano quando sono chiuse, causando perdite. Per gentile concessione: Conval

Minore è la distanza tra la sede e il disco, più rapida sarà l'usura. Nel corso del tempo, l'elevata velocità attraverso il sedile crea delle scanalature chiamate “wire draw”, un termine derivato perché assomigliano a fili (Figura 1). A causa del trafilamento del filo, la valvola a globo non si sigilla quando è chiusa, causando perdite. Portato all'estremo, il trafilamento del filo può effettivamente divorare il disco come una lingua biforcuta e causare danni ancora più significativi e problemi di controllo del flusso (Figura 2).

2. Problematico. Portato all'estremo, il trafilamento del filo può effettivamente consumare il disco, causando danni ancora più significativi e problemi di controllo del flusso. Per gentile concessione: Conval

Per cercare di compensare i limiti delle valvole a globo standard, alcuni gestori di impianti installano due valvole a globo oppure una valvola a sfera e una valvola a globo in linea, una delle quali fornisce un isolamento positivo mentre l'altra funge da valvola di strozzamento “sacrificale” ( Figura 3). Tuttavia, questo approccio è un modo scomodo e costoso per cercare di ottenere la strozzatura con valvole a globo standard. È una soluzione improvvisata che richiede più materiali, più saldature, più riparazioni, più sostituzioni e più spese del necessario.

3. Ingombrante e costoso. L'installazione di due valvole a globo in linea, una delle quali fornisce un isolamento positivo mentre l'altra funge da valvola di strozzamento "sacrificale", è un modo costoso per cercare di ottenere la strozzatura con valvole a globo standard. Per gentile concessione: Conval

Con le valvole a globo standard, se le condizioni reali vengono calcolate erroneamente o cambiano, la valvola non può essere ridimensionata. Al contrario, una valvola di strozzamento è progettata e realizzata appositamente per gestire i rigori estremi del processo di strozzamento, fornendo così un controllo del flusso ripetibile e una chiusura affidabile (Figura 4). L'esclusivo design del disco ad ago assicura che il limite di pressione sia sigillato al diametro più piccolo possibile per garantire la massima capacità di tenuta.

4. Funzionamento interno. A sinistra c'è una valvola di strozzamento Conval ad alte prestazioni. A destra c'è uno schema in sezione della valvola, che mostra i suoi componenti interni. Per gentile concessione: Conval

L'orifizio è dimensionato per mantenere la velocità del fluido attraverso la sede al di sotto di livelli dannosi. Di conseguenza, è molto meno probabile che il sedile si usuri; se e quando lo farà, potrà essere facilmente sostituito. Il trafilamento del filo viene eliminato in modo più efficace. Il gruppo stelo è accoppiato all'orifizio per un controllo adeguato. L'angolo dell'orifizio di uscita è progettato per ridurre al minimo l'erosione e il rumore delle tubazioni a valle. Se le condizioni reali vengono calcolate erroneamente o cambiano, il gruppo venturi e stelo della valvola di strozzamento può essere ridimensionato per adattarsi alla nuova condizione.

In genere, le valvole di strozzamento sono disponibili in acciaio al carbonio SA 105, acciaio legato forgiato SA 182-F22, SA 182-F91 e F92, SA 182-F316 e altri materiali, nelle classi di pressione da ASME 900 a 4500. Le valvole di strozzamento automatizzate possono essere ad aria, motore o azionamento idraulico.

I recenti progressi nella chimica dell'acqua di alimentazione evidenziano ulteriormente il valore aggiunto della durata in servizio con un'opzione di ridimensionamento dell'orifizio Venturi sostituibile. In generale, se una valvola di spurgo viene utilizzata con un'apertura inferiore al 30%, l'orifizio può essere ridimensionato per una maggiore durata di servizio della valvola.

Il concetto del doppio orifizio e i materiali utilizzati nella costruzione rendono la valvola di strozzamento quasi indistruttibile, anche nelle condizioni più difficili. La punta dosatrice del disco rimane nella cartuccia con sede-orifizio sostituibile e blocca i flussi distruttivi ad alta velocità finché la valvola non è sufficientemente aperta affinché le velocità non danneggino la superficie della sede. Pertanto, le valvole di strozzamento sono sempre più specificate e installate in molti tipi di centrali elettriche a vapore, dal nucleare al carbone e al gas naturale, compresi gli impianti di generazione di vapore a recupero di calore a ciclo combinato. Oltre allo spurgo, seguono alcune altre applicazioni comuni.