Schlüsselüberlegungen für die Auswahl von Rohren und Ventilen im Systemdesign

In der industriellen Produktion, im kommunalen Bauwesen und in verschiedenen IngenieurwissenschaftenRohrleitungen spielen als Gefäßnetzwerk, das Produktionsprozesse verbindet und die Betriebskontinuität gewährleistet, eine wichtige RolleDiese Systeme transportieren verschiedene Flüssigkeiten wie Wasser, Öl, Gase und Chemikalien, doch ihre Konstruktion, Installation und Wartung stellen erhebliche Herausforderungen dar.Vor allem im Hinblick auf die standardisierte Rohrgröße.

In verschiedenen Regionen werden unterschiedliche Standards angewandt:die DN (Nominaldurchmesser) der Internationalen Organisation für Normung (ISO) und die NPS (Nominaldurchmesser) der American Society of Mechanical Engineers (ASME)Diese Divergenz erfordert eine präzise Umwandlung bei internationalen Kooperationen, Ausrüstungserwerb und Projektdurchführung.übermäßiger Druckverlust, Schäden an der Ausrüstung oder Sicherheitsgefahren.

Dieser Leitfaden enthält umfassende DN-NPS-Umwandlungsmethoden und Ventilwahlstrategien durch datengesteuerte Analysen, die Folgendes umfassen:

• Grundlegende Konzepte und Standardunterschiede zwischen DN und NPS
• Umrechnungsmethoden einschließlich Referenztabellen, Annäherungen und genauen Berechnungen
• Praktische Messtechniken für Rohre (OD, Umfang, ID)
• Wichtige Auswahlkriterien für Ventile: Rohrdimensionen, Durchflussanforderungen, Druckwerte und Medienkompatibilität
• Vergleichsanalyse von Vollbohrungs- und Reduzierungsventilen
• Anwendungen der Datenanalyse für optimiertes Systemdesign

DN stellt eine standardisierte Größenmethode für Rohre, Armaturen und Ventile nach ISO-Metrikstandards dar.Es vereinfacht die Komponentenspezifikation in Anwendungen wie WasserversorgungTypische DN-Werte (z. B. DN15, DN25) entsprechen eher Abmessungsbereichen als genauen Messungen.

NPS dient als analoge Größenkonvention nach ASME-Standards, die vorwiegend in den Vereinigten Staaten verwendet werden.Diese Nennwerte repräsentieren ähnlich die Größenkategorien als genaue Messungen..

Die Hauptunterschiede liegen in den Maßeinheiten (Millimeter vs. Zoll) und Standardrahmen (ISO vs. ASME).Während DN20 dem NPS 3/4 entspricht, ist eine sorgfältige Bezugnahme auf die Umrechnungstabellen erforderlich..

NPS (Größenstandard) sollte nicht mit NPT (National Pipe Thread) verwechselt werden, der sich speziell auf spitze Gewinde-Standards für undichte Verbindungen bezieht.

Standardisierte Tabellen bieten die einfachste Umrechnungsmethode.

Für schnelle Schätzungen:

• NPS 1/2" ≈ DN15
• NPS 1" ≈ DN25
• NPS 2" ≈ DN50

Anmerkung: Diese Annäherungen haben inhärente Ungenauigkeiten und sollten keine genauen Berechnungen für kritische Anwendungen ersetzen.

für die technische Präzision:

• NPS = DN ÷ 25.4(Millimeter bis Zoll)
• DN = NPS × 25.4(Zoll bis Millimeter)

Diese Formeln leiten sich aus dem exakten Umrechnungsfaktor von 25,4 mm/Zoll ab, wobei bei praktischen Anwendungen Standard-Dimensionstoleranzen berücksichtigt werden sollten.

Mit Hilfe von Zähnen oder Messbanden wird die OD des Rohres bestimmt und mit Standarddimensionstabellen abgeglichen.

Für Rohre, bei denen eine direkte OD-Messung unpraktisch ist, wird die OD anhand des Umfangs (C) berechnet:OD = C ÷ π(π≈3,14159).

Verwenden Sie interne Zähne oder Bohrmessgeräte, um die ID direkt zu messen, insbesondere an Rohrenden oder Zugangspunkten.

Die Nenngrößen der Ventile sollten im Allgemeinen mit den Anschlussrohren übereinstimmen.

Der Durchflusskoeffizient (Cv) des Ventils gibt seine Fähigkeit an, Flüssigkeit bei bestimmten Druckdifferenzen zu passieren (gemessen in Gallonen pro Minute bei 1 psi ΔP)..

Die Ventildruckklassen müssen den maximalen Betriebsdruck des Systems übersteigen, um Ausfälle zu vermeiden.

Auswahl von Materialien, die gegen Flüssigkeitseigenschaften beständig sind – Edelstahl für korrosive Medien, Kunststoff für chemische Beständigkeit usw.

Eigenschaften: Innendurchmesser, die mit den angeschlossenen Rohren übereinstimmen, wodurch Durchflussbeschränkungen und Druckverluste minimiert werden.

• Hochstromsysteme
• Viskose Flüssigkeiten
• Anwendungen, bei denen eine Verputzung oder Reinigung erforderlich ist

Einbeziehung kleinerer Durchflussläufe als Verbindungsschläuche, wodurch Kosten eingespart werden können, wenn der Druckabfall erhöht wird.

• Allgemeine industrielle Anwendungen
• Systeme mit bescheidenen Durchflussanforderungen
• Budgetbewusste Projekte

Eine wirksame Systemkonstruktion erfordert strukturierte Daten zu

• Rohrspezifikationen:Material, Abmessungen, Verbindungsarten
• Eigenschaften der Flüssigkeit:Dichte, Viskosität, Temperatur-/Druckbereiche
• Ventilparameter:Cv-Werte, Materialien, Betätigungsmethoden
• Systemanforderungen:Durchflussmengen, zulässige Druckabfälle

Zu den wichtigsten technischen Berechnungen gehören:

• Durchflussanalyse:Darcy-Weisbach- oder Hazen-Williams-Gleichungen
• Druckverlustmodellierung:Erfassung von Einbauteilen, Höhenänderungen
• Abmessung der Ventile:Cv-Berechnungen auf der Grundlage des Systems ΔP und Q
• Optimierungsalgorithmen:Genetische Algorithmen für die Kosten-Leistungs-Bilanz

Graphische Darstellungen (Druckprofile, Flussgeschwindigkeitskarten) verbessern die Validierung und Fehlerbehebung des Designs.

Eine chemische Anlage benötigt korrosionsbeständige Ventile für:

• Durchfluss: 100 m3/h (≈440 GPM)
• Druck: 10 bar (≈145 psi)
• Flüssigkeit: ätzende Flüssigkeit
• Rohrmaterial: Edelstahl

Erforderliche Cv bei 1 bar ΔP:

Cv = Q × √(SG/ΔP) = 440 × √(1/1) = 440

Ausgewählte Kugelventile aus Edelstahl mit Vollbohrung mit:

• Lebenslauf > 440
• Druckklasse ≥ ANSI 150
• Flanschverbindungen für die entsprechenden Rohre DN

Mit zunehmender Komplexität der industriellen Systeme wird die Integration von Kenntnissen über Maßstäbe mit analytischen Methoden für effiziente und sichere Betriebsabläufe unerlässlich.Zukünftige Fortschritte werden zunehmend maschinelles Lernen und IoT-Technologien zur vorausschauenden Wartung und dynamischen Optimierung von Flüssigkeitsnetzen nutzen.