Hur du dimensionerar och väljer rätt material för reglerventiler

Ventildimensionering är ett avgörande moment som avgör om en process kommer att fungera optimalt eller inte. En rätt dimensionerad ventillösning är kostnadseffektiv, driftsäker och hållbar. Den ska klara uppstart och olika sorters fel utan att gå sönder. Och att välja rätt material för rätt media är lika viktigt. Materialet måste klara de media som normalt finns i ledningen, men också media som kan komma in i ledningen eller den yttre miljön runt ventilen till följd av fel som uppstår.

Hur du beräknar reglerventiler

När det handlar om dimensionering är det viktigt att förstå att det inte finns en lösning som passar för allt. Utgå från vad din utrustning eller lösning ska uppnå. Vad är prioriterat? Vi pratar ofta om relationen mellan pris och prestanda. Sträva efter en så robust lösning som möjligt för din budget.

Oftast är det ventilleverantören som utför beräkningar och produktval baserat på ett ifyllt förfrågningsunderlag. Om du står för denna processdata, se till att det blir korrekt.

Det som är allra viktigast att få rätt är:

• Media
• Flöde – min, normal, max
• Temperatur på media
• Inloppstryck
• Utloppstryck eller mottryck (tryckfall över ventilen vid min, nom och max flöde)

Du behöver också ta ställning till:

• Hur stort är tryckfallet när ventilen är stängd?
• Är media korrosivt, oxiderande eller frätande?
• Vilken är dess densitet, viskositet och koncentration?
• Förekommer det slitande partiklar?
• Vilken dimension har röret?
• Vilket material är röret gjort av?
• Vilket material behövs för de delar som har kontakt med media?
• Har slutkund önskemål om ställdon, lägesställare eller tillbehör som magnetventiler, gränslägesbrytare eller luftfilterregulatorer?

Se till att leverantören kan leverera underlag för dimensionering, ventilval och materialval. Begär att ventilleverantören presenterar och motiverar sina val, oavsett vilken kunskap du har om ventiler. Bara det faktum att de kan motivera dem ger dig en viss trygghet – kan de det inte bör du överväga en annan. Den föreslagna lösningen bör även presenteras med en 3D CAD-fil som kan lyftas direkt in i ert CAD-system, där ni kan säkerställa att den passar rent mekaniskt.

Hur du väljer material

När du väljer ventilens material behöver du först och främst ta hänsyn till vilka media de ska hantera.

Om det är kemikalier kan vissa material korrodera – alltså rosta. Vilket material som är lämpligt beror på hur resistent det är mot korrosion orsakad av vätskan eller gasen som ska hanteras.

Helium är en gas som är väldigt svår att isolera. Vätgasatomer trycks in i materialet och förstör ventilen inifrån. Därför kräver helium rätt material i ventilen för att tätningarna ska hålla.

När det gäller mjukdelar som packningar och säten måste de behålla sina egenskaper, tex hur hårt materialet är vid det tryck och den temperatur som råder i det media som används. Tillverkaren behöver också ta hänsyn till om packningen är dynamisk eller statisk – rörliga delar påverkar egenskaperna.

Om det är partiklar i media kommer det att slita på ventilerna. All media har en viss hastighet genom ventilen och den ökar väsentligt vid öppning, stängning och reglering. Det innebär att partiklar rör sig i motsvarande hastighet och när de studsar på delar av ventilen så slits de. Här kan viss ytbehandling av metaller ge ökad motståndskraft mot abrasion. Vissa ventiler förses även med extra material, så kallad lining, som till exempel kan bestå av keramik, förslitande media eller armerad PTFE för korrosiva media.

Vissa ytbehandlingar, exempelvis hårdkromning eller titan-nitrering, bör undvikas när media innehåller kemikalier som löser upp ytbehandlingen och förorenar media. Ytbehandling av metaller är även en stor miljöbov eftersom det krävs en hel del kemikalier för att ytbehandla – men det finns alternativ som minskar klimatpåverkan du kan fråga efter.

Titan är ett material som klarar klorider, som till exempel finns i saltvatten och kemikalier. Titan är ett dyrare alternativ, men dess låga vikt kan i gengäld få ned kostnaden för transport, drift och underhåll.

Stållegeringar som tex syrafast stål (316, EN 1.4408) är mycket vanligt, men för att erbjuda högre korrosionsmotstånd kan duplex, super duplex, 907/L eller SMO-kvalitet dock duga vid lägre koncentrationer. Syrafast stål är dyrare än till exempel kolstål och gjutjärn, som korroderar fort i en industriell miljö.

Sen behöver du titta på ventilens funktion.

Ska ventilen bara stänga av och sätta på flödet? I så fall, hur tät behöver den vara? Ska den uppfylla en viss klass av täthet under vissa förhållanden?

Om ventilen ska klara en hög mekanisk belastning, som att öppnas och stängas många gånger, behöver detta vägas in när lösningen dimensioneras. Kontrollera också att den är CE-märkt enligt Tryckkärlsdirektivet.

Välj rätt kvalitetsnivå. Högre legeringar och titan innebär en stor investering, så försäkra dig om att det är detta material som krävs. Billiga material slutar å andra sidan ofta i extra underhåll och – vad värre är – nedsatt produktionsförmåga.

Ett tips är att undvika ventiler i plast eller andra kompositmaterial som är betydligt billigare än vanliga ventiler i metall. De har mycket lägre tryckklass och plast är alltid känsligt mot UV stålning – dagsljus – som gör plasten spröd och får ventilen att spricka vid minsta påfrestning. Det kan orsaka stora extrakostnader och till och med olyckor.

Ta hänsyn till utrymmeskraven

En sak många förbiser är hur mycket plats utrustningen tar, vilket inte behöver vara samma sak som hur stora ventilerna är. Skrymmande utrustning kostar mer i form av större transport- och lagerutrymme. Kompakta produkter kan betala sig även om priset skulle vara något högre. De gör installation och underhåll lättare än en lösning som kräver mycket plats. Be tillverkaren om 3D CAD filer för att enkelt få in rätt dimensioner direkt i era systemritningar.

Anpassning till den omgivande miljön

Det räcker inte med att välja ventil efter den interna miljön, som vilket media ventilen ska hantera, du behöver titta på den externa miljön också. Industriella miljöer kräver i många fall ett speciellt utförande och materialval. IP-klassning för vatten och damm som kan förstöra utrustning är vanlig.

SIL Safety Integrity Level är en säkerhetsklassificering för riskerna med att vistas nära teknisk utrustning, framför allt avsett för digitala säkerhetssystem. Klassificeringen ökar produktionens säkerhet och tillgänglighet och minskar risken för driftstopp. Det finns fyra så kallade integritetsnivåer för säkerhet där nivå 4 är den högsta. Om det ingår en ”trycksatt anordning” i systemet ska ägaren låta en behörig organisation kontrollera säkerhetssystemet.

Luften i anläggningen kan vara korrosiv. Då krävs kapslingar av rätt material för att ventilen och dess komponenter inte ska förstöras utifrån. Närvaro av explosiva gaser kräver explosions- eller egensäker utrustning enligt ATEX för samtliga komponenter.

Kontrollera alltid ventilens och dess komponenters ATEX-klassning för att undvika onödiga risker. Om en anläggning hanterar brandfarliga gaser och vätskor finns det risk för att det bildas gas eller ånga i luften i tillräcklig koncentration för att antändas, så kallad explosiv atmosfär. Den som ansvarar för anläggningen är då skyldig att se till att en det tas fram en klassningsplan som visar vilka krav som ställs på utrustningen.

All utrustning i ett klassat område måste uppfylla de krav som ställs. Det kan vara krav att den ska vara egensäker (EX ia), det vill säga inte ska kunna antända atmosfären genom en gnista eller energi. Eller så kan det vara krav på explosionssäkerhet (Ex d), att den är kapslad för att hålla eventuella gnistor från att komma i kontakt med atmosfären.

Väg in alla kostnadsparametrar

Produktionsanläggningens totala kostnad för ventiler påverkas av många andra faktorer än inköpspriset. Några av de viktigaste att ta med i beräkningen är:

• Livslängd
• Underhållsintervall
• Reservdelsbehov
• Behov av rengöring
• Felfrekvens
• Slitage
• Skador på miljö, människor och utrustning
• Produktionsbortfall och förseningar
• Energiförbrukning
• Förbrukning av olja och andra smörjmedel

Om du utvecklar och levererar lösningar för processindustrin och vill veta mer om ventiler, ladda ned vår guide. Vi på Ramén Valves finns alltid tillgängliga för att svara på dina frågor. Ring eller maila oss gärna.