Yarway Narvik Model 59/69/79 TempLow HT-stoomkoeler

Transcriptie

1 De TempLowHT gebruiktdezelfde ontwerpconcepten als de standaard Templow, ontworpen voor temperaturen tot 621 C. De TempLowHT is ontworpen om wrijving van de trimdelen in de hete zone te voorkomen Kenmerken en voordelen Eenvoudige installatie Installatie in rechte, verticale of horizontale leidingen. Minimale vrije hoogte vereist voor montage Standaardverbindingen volgens ASME B16.5 Precisieregeling van de temperatuur Er wordt een snelle waterverdamping behaald om wateraccumulatie in de leiding te voorkomen. Regeling binnen 6 C van verzadiging mogelijk. Turndown-capaciteit van water van 50:1 (normaal) of hoger mogelijk. Algemene toepassing De TempLowHT gebruikt dezelfde ontwerpconcepten als de standaard Templow, ontworpen voor temperaturen tot 621 C. De TempLowHT is ontworpen om wrijving van de trimdelen in de hete zone te voorkomen, terwijl tegelijkertijd de traditionele integrale sondestijl stoomkoeler wordt geleverd met isolatie (stop) en watertoevoerregeling afhankelijk van een regelsignaal met temperatuur terugkoppeling. Hoge druk, hoge temperatuur stoomkoeling Keteloververhitter Ketelnaverhitter Technische gegevens Temperatuur: Tot 621 C (1150 F) Ontwerp ASME B16.34 klasse 1500/2500 Model 59 Stoomaansluiting: 3 Wateraansluiting: 1-1½ Model 69 Stoomaansluiting: 4 Wateraansluiting: 1½ - 2 Model 79 Stoomaansluiting: 5 Wateraansluiting: 2-3 Onderhoudsarm Gesmeed huis met roestvast stalen interne onderdelen om problemen met roestvorming en trillingen te elimineren. Verstuivers van Inconel 718 voor minimale slijtage. Vervangbare zitting van Stellite of 17% Cr voor een duurzame hermetische afdichting. Trim met een lange levensduur. Drukval gaat langs de verstuivers in plaats van de zittingvlakken. Aanpasbaar aan veranderende behoeften Injectie-eenheid kan van het huis worden geschroefd voor eenvoudige aanpassing van de capaciteit zonder vervanging van spindel/klepblad of zitting. Daadwerkelijke prestaties zijn afhankelijk van de toepassing en zouden in veel gevallen de bovengenoemde ontwerpkenmerken kunnen overtreffen. Emerson.com/FinalControl 2017 Emerson. All Rights Reserved. VCTDS NL 18/04

2 Systeemvergelijking Conventionele uitvoering (vast verstuiversysteem) bestaande uit: vaste maat verstuivers met uitwendig gemonteerde regelafsluiter voor water (zie figuur 1) zonder bewegende delen in de hoofdstoomleiding. Dit ontwerp heeft een beperkte turndown. Klassieke uitvoering (variabel verstuiversysteem) bestaande uit: variabele maat verstuiver met geïntegreerde waterregeling (zie figuur 2) met bewegende delen in de hoofdstoomleiding. Maakt een uiterst nauwkeurige regeling en een maximale turndown mogelijk. Superieure verstuiver Yarway heeft de laatste technologie toegepast in het ontwerp van de verstuiver. De hoge oppervlaktekwaliteit zorgt voor minimale wrijvingsverliezen, zodat de totale water/stoom p beschikbaar is voor het verstuiven van water (zie figuur 3). De verstuiver bestaat uit twee onderdelen: A) de orifice en B) het verstuiverhuis. Elke verstuiver wordt gevoed door afzonderlijke toevoeropeningen in de cilinderwand. Water komt door deze openingen de kamer binnen achter de orifice. Het relatief grote volume van deze kamer zorgt ervoor dat het water gelijkmatig over de doorlaten verdeeld wordt. De p over de orifice zorgt voor een toename van de stroomsnelheid. Het water cirkelt vervolgens in de verstuiverkamer, voordat het door het gat in het midden naar buiten gaat. De combinatie van het opsplitsen van de toevoerstroom, de toename van de snelheid en het roterende effect, zorgt ervoor dat het water in een fijne, symmetrische nevel met de vorm van een holle kegel in het systeem wordt geïnjecteerd. De verstuivers worden samen met de verstuivercilinder gemonteerd en hardgesoldeerd onder vacuüm. Zo blijft de integriteit van deze onderdelen zelfs onder de meest extreme omstandigheden behouden. De materiaalcombinaties van verstuivercilinder, zuiger en zuigerveren hebben hun kwaliteit bewezen onder hete/koude bedrijfsomstandigheden, zoals die optreden bij stoomkoelers. Dit maakt een betrouwbare werking mogelijk gedurende een lange periode. Oppervlakken zijn nauwkeurig gemachineerd om wrijvingsverliezen te verkleinen en interne contouren zijn zodanig ontworpen dat maximale werveling van het water optreedt, voor een uniforme en constante druppelgrootte. Figuur 1 - Vaste verstuiver Figuur 2 - Variabele verstuiver De minimaal toelaatbare p voor de TempLowHT-stoomkoeler bij de inlaatflens tot de stoomdruk is: Verstuivers A tot en met Dx: 1.0 bar Verstuivers E tot en met K: 2.0 bar Wettelijke voorschriften en normen De TempLowHT-stoomkoeler is ontworpen en gebouwd om te voldoen aan verschillende internationale voorschriften en normen. Op verzoek zijn certificeringsdocumenten beschikbaar. Als er speciale voorschriften of normen door de plaatselijke autoriteiten worden vereist, zijn we altijd bereid daarover te praten. Configuratie met meerdere verstuivers De TempLowHT-stoomkoeler kan worden uitgerust met verschillende configuraties verstuivers met een groot aantal verschillende C v (K v ) waarden. Standaardconfiguraties verschillen afhankelijk van het modelnummer en zijn beschikbaar met combinaties van 6, 8 of 10 verstuivers met dezelfde grootte. Dankzij dit kenmerk kan de TempLowHT-stoomkoeler worden aangepast aan specifieke systeemvereisten. Raadpleeg voor nadere informatie uw plaatselijke Emerson-vertegenwoordiger. Figuur 3 YARWAY Breda, The Netherlands Type: Model: Ps: Code: Mat: Volume: TAG: Trim: Bar Serial: Year: Pt: T range: Rating: Size: Bar C Figuur 4 - Identificatieplaat stoomkoeler 2

3 Beschrijving Voor een nauwkeurige en economische regeling van de stoomtemperatuur, injecteert de Yarway TempLowHT-stoomkoeler, naar aanleiding van een pneumatisch of elektrisch regelsignaal, automatisch koelwater in de stoomstroom. De Yarway-stoomkoeler biedt een groot voordeel in het ontwerp van dit type of deze apparatuur. De turndown-ratio is uitzonderlijk hoog, namelijk twee keer die van voorgaande eenheden. Daardoor kan die in systemen worden gebruikt met grote schommelingen in de stroomsnelheid van de stoom. Er kan een waterdruk van maximaal 100 bar hoger dan de stoomdruk toegepast worden om een fijne nevel in de vorm van een kegel te creëren die d.m.v. een reeks verstuivers in de stoomstroom wordt gespoten. De fijne nevel verdampt snel in de stoom. Een afzonderlijke regelafsluiter voor water is niet nodig, omdat de regeling van de waterstroom een functie is van de stoomkoeler zelf. Hoe werkt het? Water voor stoomkoeling komt met een druk van tenminste 1 bar hoger dan de druk van de stoomleiding, door een geflensde wateraansluiting de stoomkoeler binnen. Het water stroomt omlaag door de watermantel naar het zittinggebied boven de zuiger, waar het water hermetisch wordt afgesloten. Als het regelsysteem van de stoomtemperatuur een verlaging van de stoomtemperatuur vereist, drukt de aandrijving de spindel omlaag, waardoor geleidelijk een reeks waterinlaatopeningen vrijkomt die iedere verstuiver voedt. Als meer water voor de stoomkoeling vereist is, beweegt de zuiger verder omlaag en brengt extra verstuivers aan het oppervlak. De waterregeling naar iedere verstuiver, kent meerdere fasen, waardoor een cirkelende nevel van waterdruppels ontstaat voor een snelle verdamping en reactie op de verandering in het regelsignaal voor de temperatuur. Bij de verstuivers is een maximale waterdruk mogelijk, omdat geen gebruik wordt gemaakt van een drukverlagende bovenstroomse regelafsluiter voor water. Dit voorkomt ook flashing/cavitatie in de sonde. Zo wordt de waterstroom op het punt van injectie in de stoom geregeld. 3

4 Ontwerp Het afsluiterontwerp van de TempLowHT-stoomkoeler is gebaseerd op dat van de Templow, die al meer dan twintig jaar succesvol dienst doet, en verhoogt de bedrijfstemperatuur van de Templow tot 621 C. Hoge stroomsnelheden en grote temperatuurgradiënten zijn kenmerkend voor alle afsluiters van stoomkoelers met vaste verstuivers. Bovendien zijn alle bewegende en gelaste onderdelen van de TempLowHT-afsluiter naar een luchtgekoeld bovendeel van de afsluiter verplaatst dat onder kruiptemperaturen blijft. De werking van afsluiters van stoomkoelers bij hoge temperaturen kan worden onderverdeeld in een cyclische en non-cyclische werking. TempLowHT Spindel Templow Zuiger Niet geïsoleerde atmosferische condities Stoom condities Zuiger Afsluiters met een non-cyclische werking blijven hun hele levensduur in een enkele open stand staan, die nauwelijks verandert tijdens het opstarten of afsluiten. Afsluiters met een cyclische werking gaan vaak meerdere keren per dag open en dicht, en kunnen tijdens een vermogenssprong tientallen of honderden keren van stand veranderen. Een tijdelijk onregelmatige en onbepaalde vraag genereert thermische belastingen die moeilijk te voorspellen zijn. De afsluiteronderdelen van de stoomkoeler met een cyclische werking bij hoge temperaturen kunnen daarom gevoelig zijn voor vermoeidheids- en kruipschade met onbekende snelheden en moeten worden behandeld als langdurige, onderhoudsgevoelige verbruiksgoederen. In het ontwerp van de TempLowHT valt alleen de eenvoudig te verwijderen injectieeenheid onder deze categorie. De sonde heeft geen bewegende delen of lasnaden en alle oppervlakken zijn gemachineerd om alle onregelmatigheden in het oppervlak te elimineren die van invloed zouden kunnen zijn op de weerstand tegen vermoeidheid of die zouden kunnen leiden tot de vorming van kruipholtes. Het buitenvlak is onderhevig aan de grootste spanningen en is gemakkelijk toegankelijk voor onderzoek. Het onderzoeksinterval kan overeenkomen met de installatiestop en vereist weinig meer dan het losschroeven van de stoomflens of kan boroscopisch worden verricht. De cycli en bedrijfsomstandigheden van de installatie kunnen worden gebruikt om de onderzoeksintervallen te berekenen. Yarway heeft het ontwerp van de injectieeenheid geoptimaliseerd met behulp van eindige elementanalyses om de levensduur tijdens een cyclische werking te verhogen. 4

5 Tabel 1 Model 59 6A C v = K v = E C v = K v = H W G W TempLowHT Standaard capaciteitsbereik 6B C v = K v = F C v = K v = C C v = K v = G C v = K v = D C v = K v = H C v = K v = Dx C v = K v = K C v = K v = A C v = K v = E C v = K v = B C v = K v = F C v = K v = C C v = K v = G C v = K v = D C v = K v = H C v = K v = Dx C v = K v = K C v = K v = A C v = K v = E C v = K v = B C v = K v = F C v = K v = C C v = K v = G C v = K v = D C v = K v = H C v = K v = Dx C v = K v = K C v = K v = Figuur 5 Definitie Q = m³/h S.G. = kg/dm³ P = bar of Q = GPM S.G. = soortelijk gewicht ΔP = psi Opmerking Het maximale debiet in continu bedrijf is 25 m 3 /h voor de modellen 59 en 69, en 50 m 3 /h voor model 79 H 1 G ST H 2 G ST + G W Berekeningsformule Ieder stoomkoelerstation is een mengpunt waar een warmte en massabalans heerst. De universele formule is: G W = G ST ( H 1 -H 2 ) : ( H 2 -H W ) Met deze formule is het mogelijk de hoeveelheid water te berekenen die nodig is om de temperatuur van de inlaatstoom te verlagen tot de insteltemperatuur van de uitlaatstoom. Waarbij: G W = G ST = H 1 = H 2 = H W = Massa injectiewater Massa inlaatstoom Enthalpie van de inlaatstoom Enthalpie van de uitlaatstoom Enthalpie van het injectiewater 5

6 Belangrijke systeemparameters Behalve de vernevelingskwaliteit van de verstuiver (primaire verneveling) zijn er nog andere systeemparameters die de prestaties van de stoomkoeler beïnvloeden, namelijk: Snelheid inlaatstoom Bij hoge stoomsnelheden vallen waterdruppels snel uiteen. Deze factor draagt bij aan de algemene vernevelingskwaliteit (secundaire verneveling). De minimaal aanvaardbare stoomsnelheid varieert als een functie van de verstuivergrootte en de leidingdiameter. Bij twijfel kunt u Yarway raadplegen. Verhouding water en stoom Deze verhouding wordt bepaald door G W te delen door G ST. Voor systeemstoomdrukken lager dan 15 bar, moet deze verhouding niet groter zijn dan 10% voor normale bedrijfsomstandigheden. Systemen met een werkdruk tussen 15 en 25 bar mogen een verhouding hebben van maximaal 15%. Raadpleeg Yarway als er hogere druk is. Afstand tot de sensor De afstand van het injectiepunt tot de temperatuursensor moet 12 tot 15 meter zijn. Voor systemen met een werkdruk hoger dan 25 bar mag de afstand tot de sensor aanmerkelijk kleiner zijn; neem hiervoor contact op met Yarway. Vereiste afstand rechte leiding De afstand van het injectiepunt tot de eerste leidingbocht is eveneens een functie van stoomdruk, temperatuur en verstuivergrootte. Ervaring leert dat in systemen met een werkdruk tot 25 bar, 4 tot 6 meter een aanvaardbare afstand is. 6

7 Aandrijvingen Figuur 6 - Model Pneumatisch membraan Yarway pneumatische aandrijvingen zijn speciaal ontwikkeld voor eigen stoomkoelers voor gebruik in lage-, midden- en hogedruk stoomtoepassingen. De modellen voor een slag van 90 mm zijn geschikt voor gebruik onder zware omgevingsomstandigheden, zoals lage of hoge temperatuur of vochtigheid. De aandrijving zet de afsluiter in de gesloten stand als de luchtdruk wegvalt. Andere fabrikaten en/of storingsbestendige uitvoeringen zijn op aanvraag leverbaar. Standstellers zijn leverbaar in pneumatische of elektropneumatische uitvoering, met verschillende communicatoren, afhankelijk van de voorkeur van de klant. Andere leverbare opties zijn bijvoorbeeld terugkoppeltransmitters en eindschakelaars. Elektrische aandrijvingen Dankzij een aangepaste jukconstructie, kan de TempLowHT-stoomkoeler worden uitgerust met een low-thrust elektrische aandrijving. (Raadpleeg Yarway) Figuur 7 Figuur 8 De werking van iedere aandrijving/ afsluitercombinatie wordt in de Yarway-fabriek getest. Met alle toestellen wordt een certificaat van de functionele test meegeleverd. Regelsystemen De hoeveelheid injectiewater wordt geregeld als een functie van de temperatuur van de uitlaatstoom. De aandrijving van de TempLowHT-stoomkoeler is geschikt voor conventionele regelsystemen aangestuurd door temperatuurstransmitters, temperatuurregelaars en standstellers. Volledig pneumatische en volledig elektrische systemen zijn mogelijk, evenals combinaties van beide. De precieze gegevens staan in de paragrafen met bestel- en formaatgegevens van deze brochure. Figuur 9 7

8 Krachten op de spindel van de aandrijving De krachten op de spindel van de TempLowHT-stoomkoeler worden bepaald met de volgende formule: Modellen 59 en 69: P water x = Newton (P water in bar) P water x =...lbf (P water in psi) Model 79: P water x =...Newton (P water in bar) P water x =...lbf (P water in psi) Voor de modellen 59 en 69 mag de kracht op de spindel maximaal 15 kn zijn. Voor model 79 mag die maximaal 50 kn zijn. Bij gebruik van elektrische aandrijvingen dient dit extra aandacht. Door het traagheidsmoment van deze aandrijvingen kunnen krachten op de spindel worden uitgeoefend die de gespecificeerde nominale kracht op de spindel gedurende korte perioden overschrijdt. Yarway levert speciale veerbelaste koppelingen voor dergelijke toepassingen. Formule aandrijvingsgrootte Eenheden: D zitting in cm d spindel in cm D pakkingvlak in cm P water in bar F1 = π / 4 (D zitting 2 - d spindel 2 ) x P water F2 = π / 4 (D pakkingvlak 2 - d spindel 2 ) x P water F3 = P water x F wrijving (+ of -) Figuur 10 D pakkingvlak F aandrijving F1 D d F3 F2 P water Bestel-/formaatgegevens Stoomkoelers worden voor speciale toepassingen geselecteerd. Voor de optimaleuitvoering dienen de volgende uitgebreide gegevens steeds te worden opgegeven. Stoomgegevens Inlaatdruk bar Inlaattemperatuur C Uitlaattemperatuur (setpoint) C Max. stoomdebiet ton/h Normaal stoomdebiet ton/h Min. stoomdebiet ton/h Watergegevens Waterdruk bar Watertemperatuur C Algemeen Leidingdiameter mm Leidingschema Vereiste injectie richting (1) (2) (3) (4) Het is belangrijk de turndown-ratio niet te overspecificeren, d.w.z.: Max. stoomdebiet Min. stoomdebiet Water moet geïnjecteerd worden in de stroomrichting van de stoom. Om installatie van de watertoevoerleiding te vereenvoudigen, zijn 4 verschillende injectie richtingen mogelijk ten opzichte van de stroomrichting van de stoom. Bij bestelling moet deze injectie richting worden opgegeven. Yarway adviseert altijd een filter met een gaas van ongeveer 100 µm (400 µm op aanvraag) in de watertoevoerleiding te gebruiken om de TempLowHT-stoomkoeler te beschermen tegen mechanische deeltjes en verstopping. Figuur 11 Injectie richting Standaard

9 Afmetingen De primaire variabele van de afmeting is de lengte ( X ) van de leiding die de stoomflens ondersteunt waardoor de stoomkoeler in de stoomleiding wordt aangebracht. Deze afmeting varieert, zodat de injectie-eenheid altijd is gecentreerd t.o.v. de buitendiameter van de stoomleiding ( Y ). Formule: Figuur 12 B Afmetingen - Inch (mm) Onderdeel A ( ) 32⅓ (820) B 16½ (420) C /32 (591) 18⅔ (474) 19⅔ (500) D 18⅜ (467) 13¾ (350) E 9 7 /16 (240) /16 (300) Z 399/599/699 A E Opmerkingen Tel 305 mm op indien een handwiel aan de zijkant is gemonteerd. * X kan afwijken. ** Kan afwijken van deze standaard, afhankelijk van de gekozen aandrijving. *** Te specificeren. C D Z X Y 9

10 Stuklijst Onderdeel Aant. Naam Materiaal Figuur 13 (model 59) 1 1 Huis A182 F91 / F Zitting Stellite 6/17% Cr 3 1 Regelcilinder AISI Pakking RVS/Grafiet 5 1 Pakking RVS/Grafiet 6 1 Spindel incl. zuiger AISI 431 genitreerd 7 1 Injectie-eenheid A182 F91 / F Pen, regelcilinder AISI Pakkingset Grafiet 10 1 Plaat AISI Afstandbus AISI 431 genitreerd 12 1 Pakkingdrukker AISI 431 genitreerd 13 4 Draadeind, pakkingdrukker A193 B Moer, pakkingdrukker A194 4H Draadeind, injectie-eenheid A193 B Moer, injectie-eenheid A194 4H Verstuiver Inconel Identificatieplaat AISI Afdichtring RVS/Grafiet Borgmoer Koolstofstaal 21 1 Koppeling Koolstofstaal 22 1 Waterflens A182 F91 / F Juk Koolstofstaal 24 3 Zuigerring AISI 431 genitreerd 25 1 Aandrijving 26 1 Standsteller 27 1 Persluchtfilter/reduceer Opmerkingen 1 Aanbevolen reserve onderdeel. Zie gecertificeerde tekening Materialen en gegevens van geleverde eenheden kunnen afwijken van deze brochure Raadpleeg in geval van twijfel de besteldocumenten. Handelsmerk Stellite is een geregistreerd handelsmerk van Deloro Stellite

11 Stuklijst Onderdeel Aant. Naam Materiaal 1 1 Huis A182 F91 / F Zitting Stellite 6/17% Cr 3 1 Regelcilinder AISI Pakking RVS/Grafiet 5 1 Pakking RVS/Grafiet 6 1 Spindel incl. zuiger AISI 431 genitreerd 7 1 Injectie-eenheid A182 F91 / F Pen, regelcilinder AISI Pakkingset Grafiet 10 1 Plaat AISI Afstandbus AISI 431 genitreerd 12 1 Pakkingdrukker AISI 431 genitreerd 13 4 Draadeind, pakkingdrukker A193 B Moer, pakkingdrukker A194 4H 15 8 Draadeind, injectie-eenheid A193 B Moer, injectie-eenheid A194 4H 17 Verstuiver Inconel Identificatieplaat AISI Afdichtring RVS/Grafiet 20 1 Borgmoer Koolstofstaal 21 1 Koppeling Koolstofstaal 22 1 Waterflens A182 F91 / F Juk Koolstofstaal 24 3 Zuigerring AISI 431 genitreerd 25 1 Aandrijving 26 1 Standsteller 27 1 Persluchtfilter/reduceer Figuur 14 (model 79) Opmerkingen Aanbevolen reserveonderdeel. Zie gecertificeerde tekening Materialen en gegevens van geleverde eenheden kunnen afwijken van deze brochure. Raadpleeg in geval van twijfel de besteldocumenten. 3 Handelsmerk Stellite is een geregistreerd handelsmerk van Deloro Stellite

12 Emerson, Emerson Automation Solutions of enige dochteronderneming aanvaardt geen enkele aansprakelijkheid voor de selectie, het gebruik of het onderhoud van enig product. De verantwoordelijkheid voor een juiste selectie, gebruik en onderhoud van de producten ligt uitsluitend bij de koper en eindgebruiker. Het merk Yarway is eigendom van een van de ondernemingen in de Emerson Automation Solutions-bedrijfseenheid van Emerson Electric Co. Emerson Automation Solutions, Emerson en het Emerson-logo zijn handelsmerken en servicemerken van Emerson Electric Co. Alle andere merken zijn eigendom van hun respectieve houders. De inhoud van deze publicatie dient uitsluitend ter informatie, en hoewel we ons uiterste best hebben gedaan om de nauwkeurigheid ervan te garanderen, kunnen er geen garanties, expliciet noch impliciet, uit ontleend worden met betrekking tot de producten of diensten die hierin beschreven worden en het gebruik of de toepassing daarvan. Alle verkopen zijn onderhevig aan onze voorwaarden en bepalingen, die op aanvraag verkrijgbaar zijn. We behouden ons het recht voor de ontwerpen of specificaties van dergelijke producten zonder voorafgaande kennisgeving te wijzigen of verbeteren. Emerson.com/FinalControl 12