Leckageklassen für Regelventile: Lesen, Testen und Auswählen der richtigen Absperrklasse

Was ein Leck im Steuerventil in der Praxis bedeutet

Leckageklassen für Steuerventile sehen aus wie eine kleine Notiz am Ende eines Datenblatts, definieren jedoch eine messbare Akzeptanzbedingung: wie viel Flüssigkeit durch ein Ventil fließen darf, wenn es vollständig geschlossen ist. Der am weitesten verbreitete Standard, ANSI/FCI 70-2, unterteilt Sitzleckagen in sechs Klassen, von einem ungetesteten Konstruktionszustand bis hin zu einer blasendichten Absperrung. IEC 60534-4 folgt der gleichen Logik, sodass die Terminologie in internationalen Projekten konsistent bleibt. Wenn die falsche Klasse angegeben wird, ist das Ergebnis entweder ein überteuertes Ventil, ein Prozess, bei dem Produkt durch den Sitz verloren geht, oder ein Ventil, das den Werksabnahmetest nicht besteht. Daher sollte jede Leckageklasse vor der Bestellung auf den Prozessdruck, die Flüssigkeitseigenschaften und die Absperrpflicht überprüft werden.

ANSI/FCI 70-2 Leckageklassen I bis VI

FCI 70-2 definiert sechs Sitzleckageklassen für Regelventile. Die folgende Tabelle fasst sie vom lockersten bis zum strengsten Leistungsniveau zusammen. Für die Klassen II bis IV wird die zulässige Leckage als Prozentsatz der Nennkapazität des Ventils ausgedrückt. Dabei handelt es sich um den Durchfluss, der bei Nennhub und Referenzdruckabfall durch das Ventil fließen würde. Die Nennkapazität basiert auf dem Durchflusskoeffizienten des Ventils. Sie müssen daher wissen, wie der Ventil-Cv berechnet und angewendet wird, um die Tabelle richtig interpretieren zu können.

Klasse V ist bewusst strenger als die kapazitätsbasierten Klassen. Sein Grenzwert ist eine feste Volumenrate pro Zoll Anschlussdurchmesser pro psi Differenzdruck, nicht ein Prozentsatz der Kapazität. Klasse VI wird auch nach dem direkten Volumen bewertet, wobei die Grenzwerte nach dem Anschlussdurchmesser festgelegt werden.

Was jede Leckageklasse im Betrieb bedeutet

Metallsitzklassen: II bis V

Klasse II ist der allgemeine Industriestandard für Ventile mit Metallsitz. Es gibt eine praktische Garantie dafür, dass das Ventil schließt, aber nicht, dass es dicht schließt. Klasse III verbessert den Sitz durch bessere Oberflächenbeschaffenheit und fester sitzende Teile, während Klasse IV die Arbeitspferdespezifikation für Steuerventile mit Metallsitz ist. Mit geläppten Sitzen und sorgfältiger Ausrichtung kann Klasse IV einen Werkstest ohne sichtbare Leckage bestehen, im Betrieb kommt es jedoch zu einer kleinen Leckage, die in Kauf genommen werden muss. Klasse V wird verwendet, wenn es sich bei der Flüssigkeit um ein wertvolles Gas oder ein gefährliches Gas handelt oder wenn die Sitzleckage trotz hohem Differenzdruck minimiert werden muss. Um ein Klasse-V-Ventil in diesem Zustand zu halten, sind präzises Schleifen, stabile Rohrleitungslasten und ein starker Antrieb mit ausreichend Schub erforderlich, um die Metalldichtflächen zusammenzudrücken.

Weichsitzende Klasse: Blasendichte Absperrung

Klasse VI ist die blasendichte Klasse. Dies wird durch ein weiches Sitzmaterial wie PTFE, EPDM, FKM oder PEEK erreicht, das sich unter der Schließkraft leicht verformt und Sitzunregelmäßigkeiten ausfüllt. Da das Material weicher ist als die Gegenfläche aus Metall, kann das Ventil Leckagen erreichen, die Metall-auf-Metall-Sitze ohne umfangreiches Läppen nicht erreichen können. Klasse VI kommt häufig in Gasisolations-, Reinwasser- und Prozesssystemen vor, in denen die Flüssigkeit sauber genug ist, um eine Erosion des Sitzes zu vermeiden.

Für Wasser-, HVAC- oder Brandschutzanwendungen, bei denen ein dichter Verschluss bei mäßigem Druck erforderlich ist, a Weichdichtende Wafer-Absperrklappe mit einem EPDM-Sitz ist ein direkter und wirtschaftlicher Weg zur Leistung der Klasse VI. Wenn die Flüssigkeit ätzend ist, a Flanschkugelhahn aus Edelstahl mit PTFE-Dichtung bietet den gleichen blasendichten Verschluss, ohne auf ein überlappendes Metall-auf-Metall-Paar angewiesen zu sein.

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So funktioniert die Dichtheitsprüfung in der Fabrik

Leckageklassen sind nur dann sinnvoll, wenn die Testbedingungen definiert sind. FCI 70-2 und IEC 60534-4 spezifizieren das Prüfmedium, den Prüfdruck, den Temperaturbereich und die zulässige Leckage für jede Klasse. Das übliche Werksverfahren folgt der folgenden Reihenfolge:

1. Bringen Sie das Ventil in die vollständig geschlossene Position und schließen Sie das Testmedium an die Eingangsseite an.
2. Legen Sie den angegebenen Differenzdruck an und warten Sie, bis sich der Druck stabilisiert.
3. Lassen Sie Weichsitze oder Metalldichtflächen vor der Messung eine stabile Temperatur erreichen.
4. Erfassen Sie den Leckstrom über die angegebene Prüfdauer oder zählen Sie Blasen für Klasse VI.
5. Bei Klasse I wird die Leckage nicht gemessen; die Anforderung beschränkt sich auf die konstruktive Gestaltung.

Für Flüssigkeitstests werden üblicherweise Wasser oder Kerosin verwendet, während für Gastests häufig Luft oder Stickstoff verwendet wird. Gastests führen im Allgemeinen zu einer höheren gemessenen Leckage als Wassertests, da die Gasviskosität geringer ist, so dass ein Ventil, das Wasser passiert, bei Gas immer noch ausfallen kann. Die Klasse VI wird daher üblicherweise mit Luft oder Stickstoff überprüft und durch Blasenzählung ausgewertet.

So wählen Sie die richtige Leckageklasse aus

Bei der Auswahl einer Leckageklasse geht es nicht darum, die höchste Zahl auszuwählen. Die richtige Klasse hängt davon ab, was das Ventil aushält und welche Ausfallkosten Sie zu akzeptieren bereit sind. Die wichtigsten Auswahlfaktoren sind:

• Differenzdruck. Höherer Druck erhöht die Leckage bei gleicher Sitzgeometrie, daher muss eine strengere Klasse mit mehr Aktuatorschub gepaart werden.
• Temperatur. Materialien mit weichem Sitz verlieren bei erhöhten Temperaturen ihre Dichtfähigkeit, sodass für Heißdampf- oder Thermoölanwendungen normalerweise eine Ausführung mit Metallsitz der Klasse IV oder V erforderlich ist.
• Flüssiger Zustand. Schmutzige Flüssigkeiten, Ablagerungen oder Kavitation können einen weichen Sitz schnell beschädigen. Klasse IV ist für solche Dienste oft stabiler.
• Sicherheit und Emissionen. Brennbare, giftige oder geruchsintensive Flüssigkeiten erfordern die niedrigste praktische Leckage, nämlich Klasse VI für Designs mit weichem Sitz oder Klasse V für Designs mit Metallsitz.
• Wartbarkeit. Ein weicher Sitz kann bei einer routinemäßigen Überholung ausgetauscht werden, während ein Metallsitz möglicherweise geschliffen und geläppt werden muss, was zu längeren Ausfallzeiten führt.

Für eine blasendichte Absperrung in einem neuen Wasser- oder Prozesssystem können sowohl Absperrklappen als auch Kugelhähne die Klasse VI erreichen, ihre Durchfluss-, Drehmoment- und Installationsanforderungen unterscheiden sich jedoch. Bevor Sie zwischen den beiden Stilen wählen, ist es hilfreich Vergleichen Sie Absperrklappen und Kugelhähne um den Ventiltyp mit der Rohrleitungsanordnung und dem Antriebsdrehmoment abzustimmen.

Auch die Druckfestigkeit des Gehäusematerials schränkt die praktische Dichtheitsprüfung ein, so die Herstellerangaben Druck-Temperatur-Werte von Ventilen aus Gussstahl sollte zusammen mit der Leckageklasse überprüft werden. Eine strenge Papierklasse hilft nicht, wenn das Gehäuse oder die Verkleidung den Betriebsdruckbereich nicht bewältigen können.

Beschaffung und Abnahme: Endkontrollen

Schreiben Sie in einer Beschaffungsspezifikation die Leckageklasse zusammen mit Prüfmedium, Prüfdruck, Prüfdauer und Abnahmekriterium auf. Eine Klassenbezeichnung ohne Testbedingungen ist nur eine Designabsicht. Fordern Sie den Werksprüfbericht an und bestätigen Sie vor der Installation, dass Antrieb, Spindel und Sitz kompatibel sind. Wenn der tatsächliche Betriebsdruck höher als der Prüfdruck ist, ist auch die Leckage im Betrieb höher und die Klasse kann möglicherweise nicht eingehalten werden. Behalten Sie bei der Wartung die gleiche Sorgfalt bei: Ersetzen Sie die Sitze, läppen Sie beschädigte Oberflächen leicht oder tauschen Sie weiche Sitze aus, wenn Undichtigkeiten auftreten, und validieren Sie das reparierte Ventil mit derselben Testmethode. Ein Ventil, das seine angegebene Leckageklasse erfüllt, ist eine wartbare, vorhersehbare Komponente; eine, die nicht zu versteckten Betriebskosten führt.