CSE-Engineering Center of Safety Excellence GmbH
Seite wählen

Strömungsfaktor Kv | Kvs

BERATUNG | MESSUNG | DOKUMENTATION

CSE-Engineering – Bauteilprüfung

Durchflusskapazität von Regelarmaturen

Sie möchten Kv-Werte (Durchflussfaktoren oder -koeffizienten) ihrer Regelarmatur unter Betriebsbedingungen messen? Die Prüfstände des CSE High Pressure Loop ermöglichen neben den Standard-Prüfungen für Stellventile nach DIN EN 60534 auch Tests bei höheren Vordrücken. Mit hochpräziser Messtechnik und den großen Kapazitäten des Prüfstands sind auch Messungen an Armaturen mit Nennweite 200 und größer möglich. Als Prüfmedien stehen Luft oder Wasser zur Verfügung.

CSE – Johannes Seibel

Kontakt

Johannes Seibel, M.Sc.
Process Safety Engineer

phone_in_talk +49 721 6699 4703
email E-Mail senden

Referenzen:

Am HIGH PRESSURE LOOP wurden bereits zahlreiche Bauteilprüfungen und Messungen an Sicherheitsventilen, Regelventilen, Berstscheiben und weiteren Armaturen erfolgreich durchgeführt. Unsere Kunden aus der Industrie oder von Herstellerseite profitieren von der Erfahrung im Team und von der engen Abstimmung im Projektverlauf.

Da wir aus Geheimhaltungsgründen keine konkreten Projekte und Namen aufführen dürfen, erläutern wir Ihnen unsere Referenzen gerne in anonymisierter Form im persönlichen Gespräch.

Projektvorbereitung:

Wir stimmen mit Ihnen zunächst Art und Umfang der gewünschten Messungen ab und beraten Sie, welche Messungen sinnvoll sind. Auf dieser Basis erstellen wir gemeinsam einen Messplan.

Es muss gewährleistet werden, dass die Prüflinge an den Prüfstand passen. Standardmäßig ist ein Flansch DN200 PN100 Typ EN-1092-1 vorhanden. Je nach Größe und Anschlussart der Prüflinge können vorhandene Adapter verwendet oder bei Bedarf neue gefertigt werden. Dies ist vorab zu prüfen.

Für Prüfungen, die nach DIN EN 60534-2-3 durchgeführt werden sollen, müssen die Messstrecken im Zulauf und Ablauf passen. Gerne können Sie Ihre Messstrecken zur Prüfung mitbringen. Andere Optionen stimmen wir im Vorfeld ab und bereiten sie vor. Damit kann es losgehen.

Das bringen Sie mit:

Für Standard-Messungen stehen eine Anlage mit bestimmten Flanschen und die Messtechnik (Massenstrom, Volumenstrom, Drücke, Temperaturen, Hub) zur Verfügung. Darum kümmern wir uns. Sie liefern uns:

  • Prüflinge (voreingestellt).
  • Anschlussstrecken an die Standardflansche (sofern keine Adapter vorhanden)
  • Material- und Prüfzeugnisse nach Druckgeräterichtline (falls erforderlich)

Gerne können wir individuell auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten von den Standardmessungen abweichen und Sie unterstützen, wenn Bedarf besteht. Sprechen Sie uns an.

CSE-Versuchskreislauf: Mess- und Regelstrecke

CSE High Pressure Loop: Mess- und Regelstrecke

Ergebnis der Messungen

Das CSE-Engineering wertet die Messdaten aus und erstellt einen Ergebnisbericht. Sie erhalten die gewünschten Messdaten. Das können im einfachsten Fall die Kv und xT-Werte sein. Gerne liefern wir Ihnen für die interne Optimierung auch weitere Daten wie Volumen-, Massenströme und Stoffdaten. Lassen Sie uns darüber sprechen.

Teilnahme an den Messungen

Wenn Sie oder ein Kollege die Messungen vor Ort begleiten möchten, ist das nach Absprache gerne möglich. Da der Versuchskreislauf auf einem bewachten Gelände liegt, ist eine vorherige Anmeldung zwingend erforderlich.

Projektdauer

Die Dauer einer Prüfung hängt sehr stark von der Nennweite und dem gewünschten Prüfdruck ab. Mit den großen Druckpuffern des CSE High Pressure Loop kann jedoch auch für Armaturen mit großer Nennweite ein hoher Vordruck über längere Zeit konstant gehalten werden. Bei einem unverbindlichen Telefonat können Erfahrungswerte über Prüfzeiten sehr einfach diskutiert werden.

Individuelle Fragestellungen

Bei CSE-Engineering lösen wir gerne individuelle Fragen. Dazu nutzen wir unsere verfahrens- und sicherheitstechnischen Erfahrungen. Oder wir wenden spezielle Werkzeuge an, z.B. CFD-Simulationen in unserem CSE3D-Labor. Fragen Sie uns.

Regelwerke, Publikationen, Handbücher

CSE-Engineering prüft Armaturen nach dem Stand der Technik. Dazu nutzen wir nationale und internationale Regelwerke, Publikationen und unsere jahrelange Erfahrung.

Regelwerke
  • DIN EN 60534 Stellventile für die Prozessregelung – Teil 2-3: Durchflusskapazität – Prüfverfahren
Publikationen | Handbücher
  • auf Anfrage

TrainingS & Coaching

Das Applied Safety Seminarprogramm der CSE Academy hält mehrere Module zur Absicherung von Druckbehältern für Sie und Ihr Team bereit – zum Beispiel zur Auslegung von Sicherheitsventilen, Berstscheiben oder Rückhalteeinrichtungen. Auch als Inhouse-Training.

CSE Acadeny

Anfrage per E-Mail

 

Hinweise:

Mit der Nutzung dieses Formulars erklären Sie sich einverstanden, dass Ihre Angaben im Rahmen der Datenschutzbestimmungen des CSE-Engineering Center of Safety Excellence für die Dauer der Bearbeitung gespeichert werden.

Das Formular ist durch reCAPTCHA geschützt. Es gelten die Datenschutzbestimmungen und Nutzungsbedingungen von Google.

Basiswissen Kv-Wert Messungen

Was ist der Kv-Wert?

Der Durchflusskoeffizient durch eine Regelarmatur, Kv-Wert genannt, beschreibt den gemessenen Volumenstrom durch diese Armatur in m³/h, wenn sie mit Luft (ca. 1 bar und 15 °C) oder Wasser (ca. 15°C) durchströmt wird und die Druckdifferenz zwischen Eintritt und Austritt 1 bar beträgt. Der Kv-Wert ist abhängig vom Hub der Armatur (Öffnungsverhältnis).

Der Kv-Wert ist eine Basisgröße, um den Volumenstrom unter Betriebsbedingungen zu bestimmen. Dies funktioniert bei Flüssigkeiten (inkompressiblen Medien) sehr gut, bei Gasen müssen je nach Betriebsbedingungen und Medium die Kompressibilität und die realen Eigenschaften sehr sorgfältig berücksichtigt werden. Dazu reichen die einfachen Modelle in den Regelwerken häufig nicht aus.

Was ist der Kvs-Wert?

Der Kvs-Wert ist der Kv-Wert bei einem Nennhub der Armatur von 100%. Salopp gesagt ist es der größte Kv-Wert bei voll geöffnetem Regelventil.

Wozu werden Kv-Werte benötigt?

Mit Kv-Werten lassen sich Durchflüsse durch Regelventile untereinander sehr gut vergleichen. Je größer der Kv-Wert einer Armatur ist, desto größer ist der Volumenstrom bei sonst gleichen Bedingungen. Es ist ein Vergleichswert bei definierten Messbedingungen – und nicht mehr!

Wenn der Volumenstrom durch die Regelarmatur benötigt wird, dann sollte er auch gemessen werden. Der Kv-Wert ist hier nur eine „Krücke“.

Der Volumenstrom oder Massenstrom durch die Armatur kann mit dem Kv-Wert zumindest oft gut abgeschätzt werden. In dem Kv-Wert nicht enthalten sind die Veränderung der Verwirbelungen insbesondere bei höheren Betriebsdrücken und die realen Eigenschaften der Fluide, die sich mit dem Druck und der Temperatur ändern. Dies muss korrigiert werden. Am genauesten sind dabei Prüfungen unter Betriebsdruck und realen Eigenschaften korrigiert mit Zustandsgleichungen.

Warum muss der Kv-Wert bei Betriebsbedingungen gemessen werden?

Der Durchfluss durch ein Regelventil ist stark abhängig von der Größe und Geometrie sowie der Öffnung der Armatur, außerdem von den Drücken vor und hinter dem Ventil und dem Medium, das hindurch strömt. Die Verwirbelungen im durchströmten Bereich und damit die Druckverluste auf dem Weg durch die Armatur sind von den Betriebsdaten wie Druck und Temperatur und auch von den realen Eigenschaften des Mediums abhängig. Deshalb kann nicht einfach von Messdaten bei sehr niedrigen Drücken auf die Durchströmung bei großen Drücken und Temperaturen geschlossen werden. Genau das wird jedoch nach Regelwerk gemacht. Genauere Ergebnisse können dagegen bei der Messung unter Betriebsbedingungen ermittelt werden. Zurecht fragen deshalb immer mehr Anwender nach einer Messung, die ihren Betriebsbedingungen möglichst nah kommt. Dies geht am High Pressure Loop des CSE auch mit großen Armaturen.

Beispiel:

Wird der Volumenstrom bzw. der Massenstrom an Erdgas durch ein Regelventil Nennweite 100 bei einem Vordruck von 50 bar gesucht, dann gibt es 3 Genauigkeitsklassen:

1. Kv-Wert Messung bei Standardbedingungen mit Wasser, um daraus den Erdgas-Massenstrom zu berechnen – gute Näherung nach Regelwerk.

2. Massenstrommessung mit Luft bei Betriebsbedingungen (50 bar) – hervorragende Näherung, z.B. am CSE High Pressure Loop.

3. Massenstrommessungen mit Erdgas bei Betriebsbedingungen (50 bar) – exakter Wert im Betrieb.

Für den Betrieb ist die Klasse 2 in der Regel ausreichend genau.

Warum sind Kv-Werte bei kleinen Öffnungsverhältnissen ungenau?

Je kleiner die Öffnung des Regelventils ist, desto weniger strömt durch. Die Messungen bei Standardbedingungen müssen daher sehr (!) genau durchgeführt werden, um damit nachträglich einen Volumenstrom unter Betriebsbedingungen zu bestimmen. Für das Ventil NW100 (siehe Beispiel oben) ergeben sich viel genauere Daten, wenn bei dem Vordruck von 50 bar und nicht bei 1 bar Überdruck gemessen wird.

Was ist der x-Wert?

Das Differenzdruckverhältnis x beschreibt den Druckunterschied zwischen dem Eintritt und dem Austritt aus der Regelarmatur bezogen auf den Eintrittsdruck. Ein- und Austritt haben dabei die gleichen Nennweite wie das Regelventil.

Was ist der xT-Wert?

Mit zunehmender Druckdifferenz wird die Geschwindigkeit im engsten Strömungsquerschnitt in der Armatur immer größer und erreicht bei dem kritischen Druckverhältnis die Schallgeschwindigkeit. Mehr geht nicht! Dies wird zumindest allgemein angenommen. Stimmt auch, wenn sich der engste Strömungsquerschnitt in der Armatur – die Vena Contracta – nicht ändern würde. Dies passiert jedoch. Dafür gibt es mindestens zwei Ursachen: der Druck um die Vena Contracta verändert sich, wenn der Druck am Austritt immer geringer wird. Die Vena Contracta wird auseinandergezogen. Gleichzeitig kann sich die Form und der Ort an dem sich die Vena Contracta ausbildet verändern. Dies führt dazu, dass die Berechnung des xT-Wertes nur sehr schwer gelingt. Messungen sind besser. Dann aber auch unter Betriebsbedingungen. Nur so werden die Kompressibilität der Strömung und die Ausbildung der Vena Contracta bestmöglich erfasst.

So ist auch zu erklären, dass der xT-Wert stark vom Hub abhängt und ein wenig vom Medium.