Разновидностей регулировочных клапанов. Запорно-регулирующая арматура
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:
- Нормально открытые - при отключении питания открывают проходное сечение.
- Нормально закрытые - при отключении питания перекрывают поток.
- Без защитной функции - при отключении питания электропривода останавливаются.
Запорно-регулирующая арматура используется для контроля потока среды на объектах промышленного производства, и бытовых системах жизнедеятельности. Магистральные трубопроводы , месторождения нефти и газа и заводы по их переработке , сталеплавильные и химические предприятия, очистные сооружения и городской водопровод – вот лишь небольшая часть предприятий, где требуется огромное количество запорно-регулирующей арматуры.
Существует множество типов и модификаций запорно-регулирующей арматуры . Мы рассмотрим принцип действия наиболее распространенных типов изделий, таких как шаровые краны, дисковые поворотные затворы , шиберные задвижки , запорные клапаны и мембранные клапаны.
Принцип действия всех вышеперечисленных типов запорной арматуры примерно одинаков. Все эти устройства либо ограничивают поток среды (воздуха, жидкостей, пара, газа, сыпучих тел), либо полностью перекрывает его. Различаются лишь элементы конструкции типов запорной арматуры, (мембрана, диск, шар) с помощью которых и происходит перекрытие потока.
Шаровый кран – один из самых надежных элементов запорной арматуры. Краны такого типа обеспечивают очень хорошую возможность полного перекрытия потока, в случае поворота запорного элемента на четверть оборота (90°). К достоинствам шарового крана следует также отнести низкое время закрытия, и низкую вероятность протечки, в случае износа уплотнения
Шаровые краны можно разделить на неполнопроходные, и полнопроходные. Неполнопроходной кран в открытом состоянии имеет диаметр прохода меньший, чем диаметр трубопровода, полнопроходный кран имеет диаметр прохода равный диаметру трубопровода. Полнопроходный шаровый кран более эффективен, т.к. позволяет свести к минимуму падение давления в клапане.
Шаровые краны рекомендуются только для использования в полностью открытом, или полностью закрытом положении. Они не приспособлены для точного регулирования потока, или функционирования в частично открытом положении, так как создается избыточное давление на часть корпуса, что может привести к его деформированию. Деформирование корпуса приводит к протечкам и поломкам.
В положении "открыто" |  |
|---|---|
Шаг 1 |  |
Шаг 2 |  |
В положении "закрыто" |  |
Дисковый поворотный затвор регулирует поток при помощи специального элемента – диска, закреплённого на валу, и поворачивающегося вокруг своей оси. Также, как и шаровый кран, дисковый затвор способен осуществить перекрытие за достаточно короткое время, так как диск осуществляет такой же оборот на 90 °, из-за чего этот затвор называют также четверть-оборотным.
В зависимости от положения диска и вала относительно корпуса, дисковые затворы могут быть трехэксцентриковыми и двухэксцентриковыми . Затвор со смещенным эксцентриситетом означает, что ось диска смещена относительно геометрической оси корпуса, что обеспечивает более плотное прилегание диска к уплотнению затвора, а следовательно – исключает протечки.
Дисковые поворотные затворы характеризуются простотой конструкции, легкостью веса, и компактными размерами. Но материалы, используемые при производстве затворов, могут ограничить их применение при очень высоких температурах, или крайне агрессивных средах. В основном это касается уплотнений затвора, изготовляемых из полимерных материалов.
В положении "открыто" |  |
|---|---|
Шаг 1 |  |
Шаг 2 |  |
В положении "Закрыто" |  |
Запорно-регулирующий клапан подходит для использования на различных технологических объектах, исключая лишь трубопроводы больших диаметров , для контроля и регуляции потока среды.
Принцип действия клапанов не сильно отличается от принципа действия прочей запорно-регулирующей арматуры. Достоинства этих клапанов состоят в малом ходе затвора для полного открытия, соответственно такой клапан обычно имеет малые габариты и приемлемую массу. Также клапан обладает высокой герметичностью, и отсутствием трения уплотнения затвора о седло, что значительно сокращает их износ.
Недостатки подобного типа клапанов заключаются в сильном гидравлическом сопротивлении, и, соответственно, в больших потерях энергии, ограничении максимального диаметра трубопроводов, на которые их можно установить, а также в существовании застойных зон (по причине S-образного внутреннего сечения), где могут накапливаться примеси и мусор.
В положении "открыто" |  |
|---|---|
Шаг 1 |  |
Шаг 2 |  |
В положении "закрыто" |  |
Конструкция шиберной задвижки напоминает шлюз - поток регулируется путем его разделения при помощи металлической пластины – шибера. Шиберная задвижка – одно из наиболее простых приспособлений для регуляции потока.
Шиберные задвижки, в зависимости от конструкции запирающего элемента могут быть межфланцевыми, двусторонними и ножевыми.
К достоинствам шиберной задвижки следует отнести то, что этот тип задвижек в открытом состоянии не содержит никаких элементов, препятствующих потоку.
В положении "открыто" |  |
|---|---|
Шаг 1 |  |
Шаг 2 |  |
В положении "закрыто" |  |
Мембранные клапаны используют в качестве запорного элемента гибкую мембрану (диафрагму) метод «щипать», чтобы остановить поток клапана, используя гибкую мембрану.
Одним из преимуществ мембранного клапана является то, что компоненты самого клапана отделены от потока среды, что в случае агрессивных сред увеличивает срок службы клапана, при условии регулярного обслуживания и своевременной замены мембраны.
Эти типы клапанов, как правило, не подходит для агрессивных сред, и сред с высокими температурами, в основном, они применяются для водопроводных систем.
Ниже представлено видео, в котором наглядно показан принцип работы трехэксцентрикового дискового затвора
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:
- двухходовой проходной – служит только для управления расходом жидкости или газа, используется на прямых участках трубопровода;
- двухходовой угловой – регулирует напор и изменяет его направление, используется на местах поворота трубопровода;
- трехходовой – смешивает два вида рабочей среды в общий поток или разделяет один поток на два.
Простейший регулирующий клапан – проходной, он состоит из следующих деталей:
- корпус в виде тройника, имеющего внутри проходное отверстие;
- фланец или резьба на концах патрубков;
- узел уплотнения, поддерживающий герметичность клапана;
- затвор – регулирующий орган клапана;
- шток – деталь, служащая для изменения положения затвора.
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.
Преимущества регулирующих клапанов
Этот вид регулятора используется в бытовых и промышленных системах водо– и газоснабжения, теплосетях и нефтяных магистралях.
– это разновидность трубопроводной арматуры, основной задачей которой является изменение давления на участке трубопровода. Изменение состояния рабочей среды осуществляется посредством изменения площади сечения проходного отверстия в корпусе клапана. Регулировочные клапаны подразделяют на два вида: двухходовые и трехходовые.
Двухходовые регулирующие клапаны. В зависимости от направления потока рабочей среды. Проходные монтируются на прямых участках трубопровода, угловые, соответственно, в тех местах, где нужен поворот трубопровода.
Трехходовые регулирующие клапаны одновременно с регулировочной функцией выполняют задачу смешивания или разделения потоков рабочей среды, как правило, этот вид регулирующей арматуры имеет три патрубка входа-выхода, в зависимости от назначения.
Устройство и принцип работы двухходового проходного клапана
Основной устройства является корпус с расположенным внутри его проходным отверстием, на корпусе располагается система фиксации на трубопроводе и механизм регулирования, обычно это плунжерный или золотниковый затвор. Затвор, вследствие изменения своего положения, относительно проходного отверстия, изменяет его площадь, тем самым, регулируя объем проходящей через него, рабочей среды.
Арматура подразделяется по способу регулировки. В зависимости от вида затворного устройства:
- Седельной;
- Золотниковой;
- Мембранной;
- Клетчатой.
Регулировка механизма может осуществляться как вручную, через воздействие на шток, так и посредством системы внешнего управления.
Трехходовой регулирующий клапан имеет задачу разделения или смешивания потока рабочей среды. Используется он чаще всего в системах отопления.
Конструкционно устройство этого типа состоит из металлического корпуса с тремя патрубками. Внутренней перегородки с двумя соосными проходными отверстиями, по одному на каждый патрубок. Запорный механизм, закреплённый на управляемом штоке, может регулировать давление потока рабочей среды, проходящее через каждое отверстие, тем самым регулируя давления в одном или двух выходных патрубках.
Управление регулирующим клапаном может осуществляться как вручную, так и автоматически, в зависимости от состояния системы. В этом случае для управления регулирующим клапаном установлена приводная аппаратура: термостатический привод, изменяет характеристики состояния рабочей среды, контролирует температуру и давление. Кроме этого используются и другие виды привода, электромагнитный например.
Основные преимущества
Регулирующие клапаны, в основном, устанавливаются на системах отопления. Материалом корпуса служит металл, обладающий высокой износостойкостью и прочностью. Это стали, чугун и сплавы цветных металлов. Что позволяет добиться высокой надёжности этого вида арматуры.
Но основная задача регулирующего клапана это регулирование расхода рабочей среды, выравнивание давления и температуры в системе. Трехходовые, кроме этого, ещё экономят энергоноситель.
Технические характеристики
Основными техническими характеристиками регулирующих клапанов, которые нужны для выбора и подключения их к системе трубопроводов являются:
- Диаметр условного прохода;
- Тип запирания;
- Вид фиксации на трубопроводе: фланцевый или резьбовой. Реже встречается приварные устройства;
- Диапазон изменения состояния рабочей среды. Максимальная и минимальная температура и давление, при котором регулирующий клапан сохраняет свою работоспособность;
- Материал корпуса клапана и уплотнительных поверхностей;
- Тип управления: ручной, пневматический, гидравлический и так далее.
Монтаж регулировочных клапанов осуществляется в основном на системы, требующие точного распределения потоков рабочей среды, чаще всего это системы отопления. Также широкое применение регулирующие клапаны нашли в промышленности, при транспортировке жидких и газообразных рабочих сред.
