Важность плавного пуска для критически важных приложений, требующих высокой точности

1 мая 2023 г. Автор: Спонсорский контент

При выборе клапана необходимо учитывать множество параметров, но когда задействовано чувствительное оборудование и точность имеет решающее значение для применения, например, при анализе жидкости, следует учитывать характеристики отрыва потока, поскольку начальный поток может иметь поразительные последствия. влияние на срок службы и работу системы в целом. Например, если клапан допускает резкий скачок потока, это может вызвать гидравлический удар (также называемый гидроударом или гидравлическим ударом). Это можно увидеть на диаграмме 1, где обведенная область показывает резкий скачок потока, возникающий при подъеме или открытии клапана.

Распространенные причины резкого взлета

Резкие подъемы обычно происходят из-за того, как внутренняя уплотнительная поверхность впускного отверстия (обычно сопло) входит в контакт с приводной уплотнительной поверхностью клапана, который, как правило, представляет собой тарельчатый клапан с приклеенной к его поверхности резиной. К сожалению, природа резины (витон, EPDM и т. д.) подвержена прилипанию, деформации и разрушению, что в определенных обстоятельствах приводит к тому, что тарелка прилипает к соплу, прежде чем резко отсоединиться. Механические нарушения также могут вызвать или способствовать внезапному увеличению расхода, но они очень специфичны для конструкции клапана, например пружина или даже силы трения.

Некоторые типы клапанов имеют характеристики, которые делают их более подходящими для уменьшения подъема потока, пульсаций и ударов, например, задвижки, шаровые краны или игольчатые клапаны. Чтобы ограничить пусковой поток в вашем приложении, рабочее отверстие клапана должно изменяться в своей свободной зоне. Типичный регулирующий клапан, такой как тарельчатый или золотниковый клапан, имеет фиксированное отверстие, и поэтому подъем на поверхности уплотнения действует по всей окружности отверстия. Это приводит к первоначальному скачку потока. Например, отверстие 0,006 с контролируемым подъемом 0,001 будет представлять полный расход 6,5%, что эквивалентно резкому отрыву или прыжку.

Влияние потока на систему и приложение

Гидравлический удар может привести к вибрации, шуму и даже разрыву/отказу трубы или уплотнения. Особенно для чувствительных систем обеспечение плавного и постоянного подъема потока является ключевым моментом, а не только для срока службы или графика технического обслуживания машины. Внезапные изменения потока, какими бы кратковременными они ни были, могут быть особенно вредными и дорогостоящими в приложениях, требующих контроля, таких как лекарства или контроль вентиляции, а также в тех случаях, когда для измерения аспектов системы используются приборы, такие как миниатюрные манжеты для измерения артериального давления. Внезапный скачок расхода может быть слишком сильным и быстрым, чтобы манометр мог его измерить и передать вовремя, что приведет к неточным или неполным показаниям.

Диаграмма 1: Резкий отрыв

Схема 2: Плавный пуск

Воздействие потока на среду

Резкие скачки потока также могут означать преждевременное или чрезмерное количество среды, поступающей в линии, что для критически важных применений, таких как экстракция проб, может привести к потере дорогостоящих реагентов/растворителей или даже привести к неточным анализам. Также следует учитывать состояние самой среды, например, кровь или другие чувствительные жидкости, подверженные гемолизу или гомолитическому делению, при котором клетки или соединения внутри жидкости разрушаются. Турбулентность усиливает ослабление химических связей, поэтому сведение к минимуму нарушений или толчков в потоке предотвратит разрушение или порчу деликатных образцов. Таким образом, клапан для деликатных применений должен обеспечивать профиль потока, который сводит к минимуму турбулентный поток, защищая компоненты, внутренние приборы и состав жидкости от повреждений. Для этого рекомендуется использовать «плавный пуск» (см. схему 2). В отличие от показанных ранее пусков, «мягкий старт» обеспечивает плавное введение потока перед плавным переходом к пропорциональному расходу (в зависимости от тока или предусмотренных шагов).

Согласованность кривой

Обеспечение того, чтобы кривая потока соответствовала одной и той же тенденции от клапана к клапану, особенно характеристик отрыва, важно для стабильности производства и создания уверенности в продукте; в конце концов, превосходное, низкоуровневое управление, обеспечивающее поток в микролитрах, является лучшим только в том случае, если оно повторяется. Однако следует также признать, что никакие два клапана не будут работать одинаково, потому что не может быть двух совершенно идентичных; таким образом, вместо этого должен существовать диапазон, в котором все клапаны будут работать. При выборе клапана этот диапазон должен быть известен и понятен, чтобы все клапаны в каждой партии были достаточно однородными и могли работать ожидаемым образом в конкретном применении. Особенно это может касаться отрывов.