Know-How Differenzdruckregler

Mankenberg industrial valves - red line

Aufgabe

Differenzdruckregler reagieren auf einen Differenzdruck Δp zwischen zwei Messorten. Gemäß der Anwendung öffnet/schließt ein steigender Differenzdruck das Ventil. Das Ventil arbeitet selbsttätig ohne Hilfsenergie und ohne externe Messwertgeber.

Ventilvarianten

Mankenberg bietet verschiedene Varianten an, bei denen sich die Messorte des Differenzdrucks unterscheiden, jedes Druckminder- oder Überströmventil kann als Basis für ein Differenzdruckregelventil genutzt werden.

 

Basis Druckminderventil 

Soll sich der Druck nach dem Ventil um den eingestellten Differenzdruck (Federkraft) erhöhen, so handelt es sich bei der Basis um einen Druckminderer, der bei steigendem Differenzdruck schließt. Der Steuerdruck + Federkraft ergibt den Hinterdruck.

Bei druckloser Leitung ist das Ventil geöffnet und schließt, sobald der eingestellte Differenzdruck überschritten wird.

 

Basis Überströmventil

Soll sich der Druck vor dem Ventil um den eingestellten Differenzdruck (Federkraft) erhöhen, so handelt es sich bei der Basis um ein Überströmventil, das bei steigendem Differenzdruck öffnet. Der Steuerdruck + Federkraft ergibt den Vordruck.

Bei druckloser Leitung ist das Ventil geschlossen und öffnet, sobald der eingestellte Differenzdruck überschritten wird.

 

Ein Messort unabhängig von der Hauptleitung

Bei nicht getrenntem Steuerraum dient der Vor- bzw. Hinterdruck als ein Messort. Der zweite Messort kann unabhängig von der Hauptleitung sein, in der das Differenzdruckregelventil DV verbaut ist.

 

Beide Messorte unabhängig von der Hauptleitung

Bei dieser Variante des Differenzdruckregelventils DV können beide Messorte unabhängig von der Hauptleitung sein, in der das DV verbaut ist. Der Steuerraum ist getrennt.

Variante H1

Order code  E18
Steuerraum  nicht getrennt
Grundventil  Druckminderer
Messpunkt  hinter dem Ventil
Grundstellung  offen (no)
Funktion  Steigender Differenzdruck schließt das Ventil (p1 > p2 ≥ pST- + pE)
Anwendungsbeispiel  Differenzdruckregelung in einem Erdgaskompressor einer petrochemischen Anlage

Einbauschema Differenzdruckregler

Variante V1

Order code  E22
Steuerraum  nicht getrennt
Grundventil Überströmventil
Messpunkt  vor dem Ventil
Grundstellung  geschlossen (nc)
Funktion  steigender Differenzdruck öffnet das Ventil (p2 < p1 ≥ pST- + pE)
Anwendungsbeispiel  Regelung des Öldrucks in einer Expansionsturbine

 

Einbauschema Differenzdruckregler

Variante B1

Order code  E20
Steuerraum  getrennt
Grundventil  Druckminderventil
Messpunkt  abseits vom Ventil
Grundstellung  offen (no)
Funktion  Steigender Differenzdruck schließt das Ventil (p> p2 , pST+ ≥ pST- + pE)
Anwendungsbeispiel  Sperrgasversorgung für einen Verdichter

Einbauschema Differenzdruckregler

Variante C2

Order code  E24
Steuerraum  getrennt
Grundventil  Überströmventil
Messpunkt  abseits vom Ventil
Grundstellung  geschlossen (nc)
Funktion  Steigender Differenzdruck öffnet das Ventil (p1 > p2 , pST+ ≥ pST- + pE)
Anwendungsbeispiel  Schmierölsystem auf einer Offshore-Plattform

Einbauschema Differenzdruckregler

p1 = Eingangsdruck           p2= Ausgangsdruck          pST = Steuerdruck          pE = Einstelldruck (Differenz von pST+ zu pST-)

Auswahl von Ventiltyp und Nennweite

Errechnen Sie mit größtem Durchsatz und kleinstem Druckgefälle Δp die Betriebsleistungs-Kenngröße, den Kv-Wert (siehe "Ventilauslegung").

Wählen Sie ein Ventil, dessen Kvs-Wert mindestens 30 % größer ist als der errechnete Kv-Wert. Hochviskose oder bei der Entspannung verdampfende Flüssigkeiten erfordern weitere Zuschläge.

Die Ventile sollten nicht überdimensioniert werden. Sie arbeiten am besten im Bereich von 10 bis 70 % ihres Kvs-Wertes.

Beachten Sie bei Ventilen auf Basis eines Druckminderers das Reduktionsverhältnis, Vordruck p1 geteilt durch Hinterdruck p2. Der Vordruck wirkt über den Kegel öffnend, der Hinterdruck über das Membran-Federsystem schließend. Ist das aus den Betriebsdaten errechnete Reduktionsverhältnis größer als das angegebene, so kann das Ventil nicht schließen.

Um Ihnen bei der Auswahl
Ihres Ventils zu helfen, werden folgende Daten benötigt:

» Steigender Differenzdruck schließt / öffnet

» Eingangsdruck

» Ausgangsdruck

» Zu regelnder Differenzdruck

» Medium

» Durchsatzmenge

» Temperatur

» Nach Möglichkeit Prinzipschema

Auswahl von Nenndruck und Werkstoff

Die Nenndruckstufe muss – ohne Sicherheitszuschläge – höher sein als der maximale Systemdruck. Berücksichtigen Sie dabei den Einfluss der Temperatur (siehe DIN 2401-1/DIN EN 1333).

Die Auswahl des richtigen Werkstoffs erfolgt unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen und der Beschaffenheit des Mediums in der Kundenanlage.  Anlagenbetreiber müssen die Medienverträglichkeit ihrer Anlagenkomponenten überprüfen, evtl. sind Sonderwerkstoffe wie Duplex, Superduplex, Hastelloy®  oder Titan auszuwählen.

Korrosionsbeständigkeiten siehe Korrosion

Auswahl des Einstellbereichs

Für gute Regelgenauigkeit wählen sie den Einstellbereich so, dass Ihr gewünschter Differenzdruck an dessen oberer Grenze liegt.

Auswahl der Elastomere

Wählen Sie die Elastomere nach Betriebstemperatur und Anforderungen des Mediums. Gase können z.B. unter hohem Druck in die Elastomere diffundieren und dann bei Entspannung Schäden verursachen.

Strömungsgeschwindigkeit

Wir empfehlen je nach Druckverlust und zulässigem Geräuschpegel folgende Strömungsgeschwindigkeiten:

Flüssigkeiten  1 - 5 m/s
Sattdampf  10 - 40 m/s
Heißdampf  15 - 60 m/s
Gase bis 2 bar  2 - 10 m/s
Gase über 2 bar  5 - 40 m/s

Steuerleitung

Planen Sie Steuerleitungen ein. Differenzdruckregler erfordern je nach Typ eine oder zwei Steuerleitungen, schließen Sie diese im Abstand von 10-facher Nennweite vom Ventil entfernt an.

Die Steuerleitung soll starr sein; elastische Schläuche können Schwingungen verursachen.

Sicherheitseinrichtung

Bauen Sie ein Sicherheitsventil ein, damit der maximal zulässige Betriebsdruck des Ventils nicht überschritten wird.

Schutz

Um das Ventil vor Beschädigung durch Feststoffpartikel im Medium zu schützen, sollte ein Schmutzfänger oder Filter eingebaut und regelmäßig gewartet werden.

Sitzdichtheit

Diese Ventile sind keine Absperrorgane, die einen dichten Ventilabschluss gewährleisten. Sie können in der Schließstellung nach DIN EN 60534-4 und/oder ANSI FCI 70-2 eine Leckrate entsprechend der Leckageklassen II – V aufweisen:

Leckageklasse II (metallisch dichtende Doppelsitzkegel) = 0,5 % KVS-Wert
Leckageklasse III (metallisch dichtenden Kegel) = 0,1 % KVS-Wert
Leckageklasse IV (PTFE- dichtende Kegel ) = 0,01 % KVS-Wert
Leckageklasse V (weichdichtende Kegel ) = 1,8 x 10-5 x Δp x D* [l/h] (*D=Sitzdurchmesser)

Auf erhöhte Sitzdichtheit muss bei Bestellung ausdrücklich hingewiesen werden. Durch besondere Kegeldichtungen und größere Steuerflächen
kann die Dichtheit wesentlich verbessert werden.

Im Betrieb führen Feststoffpartikel oft zu Beschädigungen und Sitzleckagen.

Absperrung

Für Montage, Wartung sowie dichten Systemabschluss planen Sie vor und hinter dem Ventil Absperrorgane ein. Beim Schließen der Absperrorgane muss immer das Ventil vor dem Regler zuerst geschlossen werden. Für den Notbetrieb ist möglicherweise eine Bypassleitung notwendig.

Panzerung

Bei abrasiven Medien und bei Flüssigkeiten mit einem Druckgefälle (Vordruck minus Hinterdruck) über 25 bar muss der Kegel gepanzert sein, über 150 bar auch der Sitz.

ATEX

In allen Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären vorhanden sein können, sind Geräte und Schutzsysteme entsprechend der Gerätegruppe und der EPL gemäß der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU auszuwählen. Mankenberg bietet spezielle ATEX-Ausführungen mit entsprechenden EU-Konformitätserklärungen. Weitere Informationen finden sie auf unseren ATEX-Seiten.

Einbaulage

Wir empfehlen den Einbau in eine horizontale Leitung normalerweise mit der Federhaube nach unten.

Inbetriebnahme

Differenzdruckregler sollten möglichst stoßfrei angefahren und betrieben werden. Schlagartiges Betätigen vor- oder nachgeschalteter Armaturen
ist zu vermeiden.

Einstellung des Drucks

Der gewünschte Differenzdruck kann durch Vorspannen / Entlasten einer Feder über eine Stellschraube eingestellt werden.

Differenzdruckregler werden normalerweise mit entspannter Feder geliefert. Werksseitig ist also der geringste Differenzdruck eingestellt. Die Einstellung des gewünschten Sollwertes durch Spannen der Feder sollte unter Durchfluss erfolgen.

Wartung

Differenzdruckregler müssen regelmäßig gereinigt und gewartet werden.

Öl- und fett- bzw. silikonfreie Geräte

Unsere Armaturen sind auch in öl- und fett- bzw. silikonfreier Ausführung lieferbar. Einige Konstruktionsteile müssen jedoch geschmiert werden, um die Produktfunktion zu gewährleisten. Dafür gibt es je nach Anwendungsfall spezielle Schmiermittel. So wird für eine Lebensmittel- bzw. Pharmaanwendung ein anderes Schmiermittel als für eine Sauerstoffanwendung eingesetzt.

Nur die Angabe ‚öl- und fettfrei‘ reicht nicht für eine zielgerichtete Umsetzung. Geben Sie daher bei Anfragen und Bestellungen auch den Anwendungsfall für eine richtige Auswahl des Ersatzschmiermittels an.

Bitte auch bei Nachbestellungen und Einbau von Ersatz- und Verschleißteilen unbedingt auf die Öl- und Fett- bzw. Silikonfreiheit achten.

Bei extremen Betriebsbedingungen und in allen Zweifelsfällen lassen Sie sich bitte durch unseren Techniker beraten.

Sicherheitshinweise, Betriebsanleitungen etc. MÜSSEN beachtet werden.

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