Ретрофит – это коррекция конструкции или характеристик регулирующих клапанов по результатам эксплуатации. Обычно ретрофит регулирующих клапанов является частью пуско — наладочных работ при внедрении технологического процесса и проводится после периода пробной эксплуатации. Необходимость ретрофита может быть объяснена двумя причинами:
Регулирующий клапан является наиболее уязвимым звеном контура управления. Он подвергается неблагоприятному воздействию потока регулируемой среды. Датчики также подвергаются воздействию измеряемой среды, но их можно защитить от этого воздействия (первичные преобразователи температуры защищают с помощью защитных гильз или термокарманов, преобразователи давления – с помощью мембранных разделителей, расходомеры – с помощью, например, футеровки проточной части). Кроме того, датчики можно дублировать. Регулирующий клапан не защищен от воздействия регулируемой среды и дублировать его невозможно.
Часто на стадиях проектирования и изготовления оборудования невозможно предугадать режим работы регулирующего клапана; поэтому при включении регулирующего клапана в работу можно столкнуться с неблагоприятными явлениями.
Коррекция характеристик регулирующих клапанов может включать в себя четыре вида операций:
— настройку посредством локальных элементов, предусмотренных конструкцией регулирующего клапана (например, изменение величины предварительного сжатия пружины или давления сжатого воздуха питания);
— настройку (ручную или автоматическую) с помощью программного обеспечения (это относится к интеллектуальным регулирующим клапанам);
— замену деталей или узлов, а также введение внутрь регулирующих клапанов дополнительных элементов (в качестве примера можно указать замену дроссельных пар, введение дополнительных каскадов дросселирования, изменение числа пружин в мембранно — пружинном исполнительном механизме) при условии, что эти меры предусмотрены конструкцией регулирующего клапана;
— меры внешнего характера, не относящиеся к конструкции регулирующего клапана (например, включение регулирующего клапана на байпасе, введение в трубопроводную линию дополнительных каскадов дросселирования, изменение конфигурации трубопровода).
Перечень возможных проблем, которые могут проявиться при запуске технологической установки и относятся к регулирующему клапану, начинается с его размера: клапан оказывается завышенным по пропускной способности. Причина заключается в том, что на разных стадиях проектирования специалисты — расчетчики независимо друг от друга могут вводить несколько коэффициентов запаса:
— технолог вводит коэффициент запаса по максимальному расходу, предусматривая, например, возможность работы на форсированных режимах;
— при подсчете перепада давления на прямых участках трубопровода, местных сопротивлениях и технологических аппаратах обычно вводят коэффициент запаса для компенсации неточности или отсутствия необходимых данных; в результате значение необходимого напора в системе оказывается завышенным;
— расчетное значение необходимого напора увеличивается до ближайшего большего каталожного значения для выбранного типоразмера насоса;
— при расчете необходимой максимальной пропускной способности регулирующего клапана вводят коэффициент запаса;
— расчётное значение максимальной пропускной способности увеличивают до ближайшего большего каталожного значения условной пропускной способности Кvу для выбранного типа регулирующего клапана ( значения условной пропускной способности выбираются из ряда предпочтительных чисел R5 или R10; для ряда R10 переход к следующему значению условной пропускной способности Кvу означает увеличение в 1,25 раза; для ряда R5 переход к следующему значению условной пропускной способности КVУ означает увеличение в 1,6 раза.
Приведенные выше соображения подтверждают объективный характер и высокую вероятность того, что:
— максимальная пропускная способность выбранного регулирующего клапана Кvу оказывается гораздо большей, чем это необходимо, то есть размер клапана по пропускной способности оказывается завышенным;
— при полностью открытом клапане расход регулируемой среды значительно превышает заданное значение;
— при полностью открытом клапане перепад давления на нем значительно превышает расчетное значение.
Завышение размера регулирующего клапана может привести к неблагоприятным последствиям, среди которых:
— уменьшение рабочего хода затвора регулирующего органа (клапан работает на начальном участке полного хода), что может привести к ухудшению качества регулирования;
— повышение неравномерности коэффициента передачи клапана и, в частности, увеличение коэффициента передачи клапана при малых степенях открытия, что может привести к затруднениям при выборе настроек, оптимальных для всего диапазона нагрузок, и к ухудшению качества регулирования;
— уменьшение диапазона регулирования, что может привести к невозможности изменения расхода в заданных пределах, а именно: к невозможности обеспечить минимальный заданный расход.
Коррекция характеристик клапана с целью устранения последствий завышения его размера подробно описана в литературе по регулирующим клапанам; здесь же ограничимся перечислением методов коррекции:
— замена дроссельной пары на пару меньшего размера;
— замена дросельной пары с линейной пропускной характеристикой на пару с равнопроцентной пропускной характеристикой;
— выполнение дроссельной пары со специальной пропускной характеристикой;
— уменьшение рабочего хода затвора.
Повышенный перепад давления на регулирующем клапане также может вызывать неблагоприятные последствия: кавитация (на жидкости), вибрация, шум. Способ предотвращения этих явлений зависит от конкретных условий; здесь же ограничимся перечислением методов коррекции:
— замена стандартной дроссельной пары на антикавитационную или антишумовую;
— введения дополнительных каскадов гашения перепада давления в проточную часть регулирующего клапана;
— применение специальных устройств для гашения перепада давления, выполненных в виде отдельных изделий.
Смысл этих мер заключается в уменьшении перепада давления на дроссельной паре регулирующего клапана до значения, необходимого для управления потоком. Для гашения перепада давления можно использовать и запорные клапаны, однако их конструкция должна быть приспособлена для этого. Традиционный запорный клапан предусматривает работу лишь в двух положениях: полностью закрытом или открытом. Если запорный клапан предназначен для работы в любом промежуточном положении, то его проточная часть должна быть выполнена с учетом требования работы без кавитации и с низким уровнем шума.
Известны случаи существенного снижения и даже подавления кавитации в регулирующем клапане за счет подъема трубопровода после клапана, это приводит к повышению давления после клапана и, соответственно, к уменьшению перепада давления на нем.