Регулирующие клапаны используют для управления давлением передаваемых по трубопроводам жидких и газообразных веществ. Регулирующий клапан позволяет непрерывно или дискретно регулировать поступление рабочей среды в трубопровод.
Для систем, в которых особенно важно точно распределить потоки рабочей среды, необходим узел регулирования давления.
Это особенно актуально, например, для теплосетей, так как от объемов поступающего в трубы и радиаторы теплоносителя зависит климат в помещениях. Пропускная способность трубопровода снижается или увеличивается соответственно при уменьшении или увеличении сечения отверстия внутри клапана.
Проблема решается путем постоянного изменения пропускной способности трубы, по которой движется жидкость или газ с помощью регулирующего клапана.
По назначению различают три основных вида регулирующих клапанов:
Простейший регулирующий клапан – проходной, он состоит из следующих деталей:
Регулирование потока рабочей среды происходит путем изменения размера проходного отверстия при перемещении положения затвора по отношению к проходному отверстию.
Конструкция частично меняется и дополняется новыми элементами в зависимости от назначения регулировочного клапана.
Обратите внимание! Существуют запорно-регулирующие клапаны, которые доработаны так, чтобы можно было полностью прекратить поступление рабочей среды. В этом случае затвор изготавливается таким образом, чтобы в закрытом положении его части смыкались герметично.
Этот вид регулятора используется в бытовых и промышленных системах водо– и газоснабжения, теплосетях и нефтяных магистралях.
Регулирующие (запорно-регулирующие) клапаны
Клапаны предназначены для управления потоками жидких и газообразных сред, транспортируемых по трубопроводам.
Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны осуществляют непрерывное изменение расхода регулируемого потока от минимального, когда клапан полностью закрыт, до максимального, когда клапан полностью открыт.
Запорные или отсечные клапаны управляют регулируемым потоком не непрерывно, а дискретно (клапан полностью открыт или полностью закрыт). Как у регулирующих, так и у запорных клапанов есть небольшие протечки регулируемой среды при закрытом положении клапана.
Следует отметить, что деление клапанов на регулирующие, запорные и запорно-регулирующие есть только в нашей стране, также как и отдельные стандарты на протечки для регулирующих и запорных клапанов. Весь остальной мир производит просто регулирующие клапаны, протечки у которых подразделяются на шесть классов, чем выше номер класса – тем меньше протечки. Последние три класса относятся к клапанам, которые у нас называют запорными и запорно-регулирующими.
Под условным диаметром прохода клапана (Ду) следует понимать номинальный внутренний диаметр входного и выходного патрубков клапана (в ряде случаев диаметр выходного патрубка может превышать диаметр входного). Каждому значению условного диаметра прохода клапана соответствует максимально возможное значение расхода регулируемого вещества, которое, в общем случае, зависит от ряда параметров (перепада давления, плотности и др.). Для удобства сравнения клапанов и выбора по результатам гидравлического расчета необходимого типоразмера клапана введено понятие условной пропускной способности.
Условная пропускная способность клапана (Kvy) показывает, какое количество воды при температуре 20 °С может пропустить клапан при перепаде давления на нем 0,1 МПа (1 кгс/см2) при полностью открытом затворе.
Регулирующий клапан состоит из трех основных блоков: корпуса, дроссельного узла и привода клапана. Типичная конструкция проходного
запорно-регулирующего клапана без установленного привода представлена на рисунке 1.
Внутри корпуса клапана 1 устанавливается дроссельный узел, состоящий из седла 2 и плунжера 3, связанного со штоком 4. Седло может быть выполнено в различных конструктивных исполнениях: вворачиваться в корпус клапана как показано на рисунке 1, прижиматься к корпусу специальной втулкой или выполняться заедино с корпусом.
Плунжер скользит по направляющей, выполненной в крышке 5. Между корпусом 1 и крышкой 5 установлена уплотнительная прокладка 6. Шток 4 выводится наружу через сальниковый узел 7, представляющий собой набор подпружиненных шевронных колец из фторопласта-4 или его модификаций. На крышке 5 устанавливается привод, шток которого соединяется со штоком клапана. Привод может быть пневматическим, ручным, электрическим или электромагнитным.
Дроссельный узел является регулирующим и запирающим элементом клапана. Именно в этом узле реализуется задача изменения проходного сечения клапана и, как следствие, изменение его расходной характеристики.
Конкретные комбинации втулка-седло-плунжер выбираются исходя из условий эксплуатации клапана: перепада давления, типа регулируемой
среды и ее температуры, наличия мехпримесей, величины пропускной способности, вязкости среды и т.д.
В большинстве случаев важное значение для работы клапана имеет правильное направление подачи рабочей среды. Оно маркируется стрелкой на наружной поверхности корпусов. Если среда подается через левый канал в корпусе, изображенном на рисунке 1, то такое направление подачи называется «под затвор» (среда подходит к плунжеру снизу), а если среда подается по правому каналу, то такое направление подачи называется «на затвор» (среда прижимает плунжер к седлу в закрытом состоянии). Основные параметры и характеристики типовых регулирующих проходных клапанов, выпускаемых отечественными предприятиями, представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1.
Основные параметры запорно-регулирующих клапанов
Таблица 2.
Условная пропускная способность запорно-регулирующих клапанов
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Приводы и исполнительные механизмы запорно-регулирующей, регулирующей и запорной трубопроводной арматуры предназначены
для преобразования управляющего сигнала (пневматического, электрического или механического) в механическое (линейное или вращательное) перемещение штока привода и жестко связанного со штоком запорного органа (клапана, шарового затвора, дисковой заслонки, задвижки и т.п.).
Исполнительные механизмы, применяемые для управления запорно-регулирущей арматурой по принципу действия и используемому виду энергии для создания необходимого механического усилия на рабочем затворе подразделяют на:
Пневматические
Электрические
Гидравлические
Комбинированные
Пневматические исполнительные механизмы
Пневматические исполнительные механизмы в силу сложившейся традиции занимают достаточно большое место среди приводов для регулирующей арматуры различного типа. Это обусловлено в первую очередь тем, что массовая промышленная автоматизация до 50-х, 60‑х годов прошлого столетия базировалась в основном на пневматике. Пневматические системы автоматизированного управления сегодня, в эпоху микропроцессоров и широкого применения цифровой электроники, смотрятся несколько архаично, и кроме того, они достаточно громоздкие, требуют организации сетей подготовки и распределения сжатого воздуха, который к тому же расходуется при работе пневматических систем.
Вместе с тем, простота конструкции пневмоприводов, а как следствие этого - достаточно высокая надежность и ремонтопригодность их, позволяют успешно использовать такие приводы и в современных системах автоматизированного управления технологическими процессами.
Пневматические исполнительные механизмы предназначены для преобразования изменений давления воздуха Р на выходе регулятора в перемещение регулирующего органа - клапана, заслонки, шибера, крана и т. п. Регулирующий орган изменяет расход потока жидкости, газа, пара и т. п. на объекте управления, и тем самым вызывает изменение регулируемого технологического параметра.
По типу привода пневматические исполнительные механизмы делятся на мембранные, поршневые, поворотные, пневмодвигатели вращающиеся.
Мембранный исполнительный механизм (МИМ)
Схема мембранного исполнительного механизма (МИМа) показана на рисунке 2. Перемещение выходного штока 2, соединенного с регулирующим органом, в одну сторону осуществляется силой, которая создается давлением Р, в другую - усилием пружины 3. Сигнал Р поступает в герметичную мембранную «головку», в которой находится мембрана из прорезиненной ткани толщиной 2-4 мм с жестким центром. Снизу на мембрану давит пружина 3. В мембранных исполнительных механизмах (рис. 2) давление управляющего воздуха воздействует на мембрану 4, зажатую по периметру между крышками привода, и создает усилие, которое уравнивается пружиной 3. Таким образом, ход штока 2 привода пропорционален величине управляющего давления. Жесткость и предварительное сжатие пружины определяет диапазон усилий привода и номинальный ход.
Мембранные исполнительные механизмы классифицируют, по размерам мембранных «головок». МИМы поставляются обычно совместно
с регулирующими органами - клапанами. Так как при снятии давления Р мембрана всегда перемещается вверх, то в зависимости от конструкции регулирующего органа различают нормально открытые НО и нормально закрытые НЗ клапаны.
Рисунок 2. Мембранный исполнительный механизм, установленный на регулирующем клапане:
1 - регулирующий орган; 2 - шток; 3 - пружина; 4 - мембрана; 5 - сальник
Статические характеристики большинства МИМов близки к линейным, однако они обладают зоной гистерезиса, составляющей 2-15% от наибольшего значения Р. Эта величина зависит от усилий трения в сальнике 5, от перепада давлений на регулирующем органе, от характеристик пружины и эффективной площади мембраны.
Для уменьшения зоны гистерезиса и улучшения динамических характеристик МИМов на исполнительный механизм устанавливают дополнительные усилители мощности, называемые позиционерами. Различают позиционеры, работающие по схеме компенсации перемещений и по схеме компенсации сил. В позиционерах обоих типов МИМ охватывается отрицательной обратной связью по положению штока, что исключает влияние на статические характеристики сил трения в сальнике, перепада давлений на регулирующем органе и т.п.
Одновременно с этим увеличение расхода воздуха, подаваемого в МИМ и заметно улучшаются динамические характеристики последнего.
Для сопряжения с электрическими сигналами систем управления применяют электропневматические позиционеры, которые кроме улучшения статических характеристик мембранных исполнительных механизмов, обеспечивают преобразование электрического сигнала в импульс управляющего воздуха, подаваемого на МИМ.
Основные технические характеристики МИМов представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Внешний вид типичных МИМов, устанавливаемых на регулирующих клапанах, представлен на рисунке 3.
Поршневые пневматические приводы
Поршневые пневматические приводы (ППП) применяют в тех случаях, когда требуется линейное перемещение штока исполнительного
Седельный регулирующий клапан (линейный) — выполнен на базе седельного клапана. Регулирование осуществляется за счёт изменения проходного сечения между затвором и седлом. Линейными регулирующие клапаны этого типа называются потому, что управляются электрическими приводами с поступательным движением штока. Универсальная конструкция регулирующего клапана позволяет создать практически любую расходную характеристику за счёт модификаций затвора и седла, а отличные регулирующие характеристики и простое устройство регулирующего клапана с седельным затвором способствовали его широкому распространению в инженерных системах зданий. Единственный недостаток линейных клапанов – сложная форма проточной части непригодная для применения с вязкими средами.
Шаровый регулирующий клапан (ротационный) — выполнен на базе шарового крана. Регулирование осуществляется за счёт изменения проходного сечения поворотом шара вокруг оси перпендикулярной направлению потока воды. Проходное сечение шара может быть круглой или иной формы. Ротационными регулирующие клапаны этого типа называются потому, что они управляются приводами с радиальным вращением штока. Шаровые регулирующие клапана используются совместно с ротационными приводами с высоким усилием закрытия и управляются радиальным движением штока. Недостатками шаровых регулирующих клапанов является необходимость использования дорогостоящих электроприводов с высоким усилием закрытия и сложность создания линейной или равнопроцентной расходной характеристики - как следствие низкая точность регулирования. К достоинствам можно отнести простую форму проточной части пригодную для использования с вязкими рабочими средами.
По наличию защитной функции регулирующие клапана делятся на:
Здравствуйте, уважаемый читатель! В промышленных трубопроводах, по которым беспрерывно продвигается огромный поток жидкостей, необходимо регулировать это движение, уменьшая или увеличивая скорость потока, давление в трубах. В таких случаях незаменимую роль играет . В нашей статье рассмотрим его виды и характеристики, способы подключения, правила использования, познакомимся с советами специалистов по установке и эксплуатации агрегата.
Запорный кран с различными типами приводов представляет собой устройство, с помощью которого можно полностью или частично перекрывать движущийся поток жидкости в трубопроводе.
Особенность конструкции с электроприводом заключается в том, что позволяет производить эти действия дистанционно, практически в любой точке магистрали.
Регулирующие клапаны позволяют автоматически управлять на расстоянии процессом регулирования расхода жидкости, силы давления в трубопроводах.
Применяются в крупных магистральных, технологических и коммунально-сетевых каналах, по которым транспортируется среда.
Могут быть как запорными, с функцией только полного перекрытия трубы, так и с функцией регулирования силы потока путем полного или частичного его приостановления.
Управление клапаном осуществляется за счёт линейного перемещения штока с плунжером. Пуск устройства осуществляется нажатием пусковой кнопки на пульте. Под действием электротока привод передает усилие на плунжер. Тот, перемещаясь вверх-вниз, меняет площадь сечения пропускного отверстия.
Основными техническими характеристиками запорно регулирующей арматуры являются:
По типу подключения запорно-регулирующие устройства подразделяют на
Как правило, клапаны подобного типа уже укомплектованы фланцами. Их используют в сетях с высоким давлением. Через фланец агрегат можно прикрепить к любым, подходящим по размеру условного прохода трубам. Также не зависит, какого типа устройство будет подключаться.
Простейший регулирующий клапан состоит из корпуса с фланцами, в котором расположены седло, шток с плунжером на конце и уплотняющий узел, отвечающий за герметизацию всей запорной арматуры.
Когда плунжер закрывает только часть проходного отверстия, расход воды в системе уменьшается. Плотно опущенный в седло плунжер перекрывает поток, давление в трубе после арматуры падает до нуля.
Если в бытовых трубопроводах применяются шаровые краны, то в магистралях промышленного назначения и коммунальных сетях предпочтения отдаются золотникам и задвижкам с электродвигателем.
Принцип действия клапана с электроприводом во много схож с работой обычного вентиля. Отличают их способ управления и функциональность.
По принципу действия выделяют перекрывающие, смешивающие или разделяющие магистральный поток устройства.
К перекрывающим агрегатам относят двухходовые седельные затворы, широко применяемые в коммунальных тепловых сетях.
Для смешения и разделения потока , имеющие три патрубка для подсоединения к магистрали.
Клапаны по устройству привода разделяют на управляемые:
По запорному механизму конструкции подразделяют на:
Достоинства пневматического привода заключаются в его демократичной цене, устройства с такими управлением дешевле электрических аналогов.
Клапаны с электромагнитным приводом значительно облегчают процесс дистанционного управления средой на длительном отрезке магистрали, позволяют внедрять электронную систему управления.
Устройство само сможет снимать точные показатели состояния того же теплоносителя в трубопроводах, передавать оператору сведения об уровне давления, количестве жидкости в потоке и даже переустанавливать позиции запорных деталей конструкции.
Однако цена и сложность аппаратов будет возрастать.
Оптимальный выбор устройства должен обеспечить высокую точность в регулировании. Необходимо учесть множество факторов, чтобы принять правильное решение по приобретению агрегата.
При подборе арматуры обращайте внимание на:
Перед установкой аппарата проверяют крепежи, внутреннюю часть клапана и труб магистрали на предмет выявления и удаления посторонних частиц. Если возникла необходимость, прибор промывают и делают его продувку.
После установки проверяют аппарат на работоспособность.
В ходе эксплуатации необходимо периодически, не реже двух раз в год, осматривать прибор и проводить регламентные работы.
Проверяют общее состояние устройства и его крепежа.
Все работы с электроклапаном необходимо вести, руководствуясь прилагаемой к нему инструкцией.
Понадобится следующий набор инструментов:
шуруповерт с соответствующими насадками;
Материалы:
Классическая схема монтажа двухходового регулирующего клапана
Устанавливая фланцы, следят за тем, чтобы не было перекосов. Нельзя применять излишнюю силу при устранении перекоса, иначе можно деформировать фланцы корпуса прибора.
При монтаже строго следят за тем, чтобы стрелка на корпусе совпадала с направлением движения потока.
После установки прибор открывают, тщательно промывают и продувают.
Проверяют герметизацию соединений и уплотнительного узла штока.
Проверку работоспособности устройства производят подключением к электросети. Клапан должен пятикратно сработать на полный ход без подачи среды. Все детали должны перемещаться легко и без рывков.
Приобретение изделия с завышенным условным проходом (ДУ). Пропускная способность выше нормируемой повлияет отрицательно на точность регулирования.
При выборе клапана с заниженным условным проходом он будет не в состоянии дать нужный расход пара при выставленных показателях давления. Это приведет к тому, что давление и температура среды в трубе после запорного устройства станут ниже значений, которые необходимы для нормального функционирования тепловой сети.
Несоблюдение технологии при монтаже арматуры.
Указанные ошибки способны вызвать нестабильность в работе системы регулирования и привести к неисправности клапана и электропривода.
В паропроводах перед регулирующей арматурой обязательно устанавливается конденсатоотводчик, обеспечивающий своевременный вывод конденсата.
В период монтажа нельзя вести сварку на трубопроводе с установленным клапаном, чтобы не повредить уплотнения.
Регулирующий клапан - это один из типов регулирующей арматуры, предназначенный для работы в системах отопления, горячего водоснабжения, холодного водоснабжения, циркуляционных, а также других видах систем. Благодаря применению электрических приводов, регулирующий клапан позволяет управлять термодинамическими процессами в системе: непрерывного (аналогового 4-20мА, 0-10В), а также, для дискретного (3 -х позиционного) регулирования.
Регулирующие клапана (иногда их называют регулирующими вентилями) наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры который используется в основном для регулирования расхода и давления. Принцип работы прост: за счет конуса клапана (цилиндрического и седельного) регулируется расход рабочей среды через проходное сечение клапана. Импульс на открытие и закрытие клапана может подаваться различными системами управления (от контроллеров) в зависимости, например от показаний датчиков температуры. Управляющим органом клапана является электрический, пневматический или гидравлический приводы. Однако иногда используется ручное управление, например в сериях клапанов RV111 и RV113 с приводами ANT40.11, которое служит для управления в случае аварийных ситуаций или при отсутствии привода. Запорно-регулирующие клапаны, с помощью этих устройств осуществляется как регулирование по заданной характеристике, так и уплотнение затвора по Европейским нормам герметичности для запорной арматуры, что обеспечивается специальной конструкцией плунжера, имеющего профильную часть для регулирования, а также уплотнительную поверхность для плотного контакта с седлом в положении «закрыто».
Для присоединения регулирующих клапанов к трубопроводам применяются все известные способы (фланцевый, муфтовый, штуцерный, цапковый, приварной), но приварка к трубопроводу используется только для клапанов, изготовленных из сталей. Большинство из регулирующих клапанов весьма схожи по конструкции с запорными клапанами, но есть и свои специфические особенности.
По направлению потока рабочей среды регулирующие клапаны делятся на: проходные - такие клапаны устанавливаются на прямых участках трубопровода, в них направление потока рабочей среды не изменяется; угловые - меняют направление потока на 90°; - имеют входной и выходной патрубок и служат для регулирования потока рабочей среды - имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу (два входных и один выходной) для смешивания двух потоков сред с различными параметрами в один или разделения потоков среды. Основные различия регулирующих клапанов заключаются в конструкциях регулирующих органов.
Смотрите также статьи.
