Novinky

Největším nebezpečím pro dlouhodobou spolehlivou funkci armatur v procesu regulace je kavitace, kvůli které může postupně dojít k poškození vnitřní protikorozní povrchové úpravy a v krajním případě i k porušení a destrukci materiálu tělesa ventilu a potrubí. 

Hydrodynamická kavitace je jev, při kterém při lokálním zvýšení rychlosti proudící kapaliny dochází k výraznému poklesu jejího tlaku, jehož důsledkem je vznik bublin v kapalině následovaný jejich implozí. Kavitační bublina je v okamžiku vzniku „tvořena“ vakuem, ihned se však vyplní párou nebo do ní difundují plyny z okolní kapaliny. Při vymizení podtlaku, který kavitaci inicioval, její bublina imploduje za vzniku rázové vlny, jež má destruktivní účinky na okolní materiál.

Mikrorázová vlna vzniklá implozí bubliny má rychlost kolem 1000 m/s (3600 km/hod) a v okamžiku nárazu této vlny na povrch potrubí či armatury může hodnota tlaku výrazně přesahovat 100 MPa.

Destruktivní účinek se navíc zvyšuje při hromadném kolapsu, kdy dochází ke kaskádové implozi celého mračna kavitačních bublin, což celý proces materiálové eroze umocňuje.

Při projektování se posuzování míry kavitace v armatuře provádí výpočtem tzv. kavitačního faktoru sigma. Ten je  závislý na velikosti průtočné plochy, která je obvykle udávána v procentuálním otevření armatury. Výsledná křivka pracovního režimu otevřeno–zavřeno navrhované armatury by měla být v grafu nad křivkou tvrdé nebo počáteční kavitace.

Vzhledem k vyšším pořizovacím nákladům na regulační armatury se v praxi často setkáváme s tím, že jsou pro regulaci používány uzavírací armatury.

Použití uzavíracích klapek je za určitých podmínek možné, avšak nedá se hovořit o plnohodnotné regulaci, nýbrž o tzv. „škrcení“. Šoupátka jsou z principu své konstrukce pro regulační účely absolutně nevhodná. Pro provozovatele je vždy na zvážení, zda je řešení pomocí uzavíracích armatur ekonomické, neboť náklady na odstávky a výměny poškozených armatur mohou v horizontu životnosti regulačního ventilu převyšovat jeho pořizovací náklady.

Na obrázku výše vidíme výsledek modelování regulace uzavírací klapkou a plunžrovým ventilem ve speciální výpočtové aplikaci VAG UseCAD^® Control, která bude v průběhu roku 2024 zpřístupněna odborné veřejnosti na webu společnosti VAG v rámci uživatelského rozhraní MyVAG.

Graf názorně ukazuje, že za daných podmínek je klapka zcela nevhodná, neboť by v celém pracovním rozsahu operovala v režimu tvrdé kavitace, zatímco plunžrový ventil se k této oblasti blíží až při plném otevření. Dle typu klapky bývá výsledkem kavitace poškození hrany disku u centrických klapek a poničení tělesa u klapek excentrických.

Dalším důvodem, proč jsou klapky pro regulaci nevhodné, je jejich nelineární regulační charakteristika a to, že hlavní oblast regulace je obvykle pouze v rozsahu 10—40 % otevření.  

Pokud se v rámci daných provozních podmínek nelze kavitaci zcela vyhnout, je základem pro její potlačení maření energie proudící kapaliny v místě regulace. Již v roce 1932 přišla společnost VAG na trh s prvním typem tzv. prstencového posuvného ventilu, předchůdcem dnešních regulačních plunžrových ventilů, a v následných desetiletích tento typ armatury intenzivně rozvíjela s cílem eliminovat kavitaci i při velkých tlakových spádech.

Principem je usměrnění toku kapaliny a maření její energie rozdělením průtoku do většího množství proudů. K tomuto účelu slouží ve VAG regulačních armaturách tzv. štěrbinové regulační válce, jejichž provedení  je voleno na základě požadovaných provozních parametrů a funkce ventilu. Konstrukční výhodou plunžrových ventilů je, že se válec pohybuje v ose potrubí a k případné nevyhnutelné kavitaci tak dochází ve středu průtoku, tj. mimo kontakt se stěnou potrubí. 

Díky množství typů štěrbinových regulačních válců a jejich kombinací u ventilů s vícestupňovou regulací nabízí v současnosti společnost VAG více než 1600 variant VAG RIKO^® plunžrových ventilů.

Protože společnost VAG patří v oblasti regulace mezi průkopníky, má v portfoliu řadu zajímavých referenčních instalací. 

Největšími plunžrovými ventily na světě jsou momentálně VAG RIKO^® plunžrové ventily DN 2400 instalované ve vodní elektrárně Rudila v čínské provincii Jün-nan. Ventily DN 1800 pomáhají zásobovat pitnou vodou 12 milionů obyvatel indické Bombaje a do Ankary, hlavního města Turecka, proudí pitná voda rychlostí 9000 l/s také přes plunžrové ventily VAG.

V ČR patří mezi zajímavé reference plunžrový ventil, který 30 let sloužil v provozu výrobce papírenské buničiny jako regulační armatura pro zásobování výrobních technologií vodou z retenční nádrže a během svého provozu provedl více než milion pracovních cyklů.
 

Pro nalezení technicky i ekonomicky správného řešení je vhodná spolupráce projektových techniků výrobce a projektantů a techniků na straně zadavatele již v rané fázi projektování. Na trhu je celá řada výrobců nabízejících různé více či méně vhodné armatury. V případě regulace – ať už se jedná o regulaci tlaků, průtokového množství média či hlídání hladiny ve vodojemech – jsou důležité odborné znalosti a zkušenosti výrobce podložené profesionálními výpočtovými programy.