Kontrolni ventili. Kupite dvosmjerni i trosmjerni regulacijski ventil od LDM-a
Kontrolni ventili služe za regulaciju tlaka tekućih i plinovitih tvari koje se prenose cjevovodima. Kontrolni ventil omogućuje kontinuirano ili diskretno reguliranje protoka radne tekućine u cjevovod.
Za sustave u kojima je posebno važna točna raspodjela protoka radnog medija potrebna je jedinica za regulaciju tlaka.
To je osobito istinito, na primjer, za mreže grijanja, budući da unutarnja klima ovisi o volumenu rashladne tekućine koja ulazi u cijevi i radijatore. Protok cjevovoda se smanjuje, odnosno povećava, kako se poprečni presjek otvora unutar ventila smanjuje ili povećava.
Problem se rješava stalnom promjenom kapaciteta cijevi kroz koju se kreće tekućina ili plin pomoću kontrolnog ventila.
Prema njihovoj namjeni, postoje tri glavne vrste regulacijskih ventila:
- dvosmjerni - služi samo za kontrolu protoka tekućine ili plina, koji se koristi na ravnim dijelovima cjevovoda;
- dvosmjerni kut - regulira tlak i mijenja njegov smjer, koristi se na okretnim točkama cjevovoda;
- troprolazni - miješa dvije vrste radne tekućine u zajednički tok ili dijeli jedan tok na dva.
Najjednostavniji regulacijski ventil je ravni prolazni ventil, sastoji se od sljedećih dijelova:
- tijelo u obliku majice s prolaznom rupom iznutra;
- prirubnica ili navoj na krajevima cijevi;
- sklop brtve koji održava nepropusnost ventila;
- zasun – regulacijsko tijelo ventila;
- šipka - dio koji služi za promjenu položaja ventila.
Protok radnog medija regulira se promjenom veličine prolaznog otvora pri pomicanju položaja vrata u odnosu na prolazni otvor.
Dizajn je djelomično izmijenjen i dopunjen novim elementima ovisno o namjeni regulacijskog ventila.
Bilješka! Postoje zaporni i regulacijski ventili koji su modificirani tako da se protok radnog medija može potpuno zaustaviti. U ovom slučaju, ventil je izrađen na takav način da su u zatvorenom položaju njegovi dijelovi hermetički zatvoreni.
Prednosti regulacijskih ventila
Ova vrsta regulatora koristi se u kućanskim i industrijskim sustavima opskrbe vodom i plinom, toplinskim mrežama i naftovodima.
Kontrolni (zaporni i regulacijski) ventili
Ventili su dizajnirani za kontrolu protoka tekućih i plinovitih medija koji se transportiraju kroz cjevovode.
Kontrolni i zaporni regulacijski ventili kontinuirano mijenjaju brzinu protoka reguliranog protoka od minimuma kada je ventil potpuno zatvoren do maksimuma kada je ventil potpuno otvoren.
Zaporni ili zaporni ventili ne kontroliraju regulirani protok kontinuirano, već diskretno (ventil je potpuno otvoren ili potpuno zatvoren). I kontrolni i izolacijski ventili imaju mala curenja kontrolirane tekućine kada je ventil u zatvorenom položaju.
Treba napomenuti da podjela ventila na regulacijske, zaporne i zaporno-regulacijske ventile postoji samo u našoj zemlji, kao i posebni standardi propuštanja za regulacijske i zaporne ventile. Ostatak svijeta jednostavno proizvodi regulacijske ventile, čije je propuštanje podijeljeno u šest klasa, što je veći broj klase, to je manje propuštanja. Zadnje tri klase odnose se na ventile koje nazivamo zapornim i zaporno-regulacijskim ventilima.
Nazivni promjer provrta ventila (DN) treba shvatiti kao nazivni unutarnji promjer ulazne i izlazne cijevi ventila (u nekim slučajevima promjer izlazne cijevi može biti veći od promjera ulazne cijevi). Svaka vrijednost nazivnog promjera prolaza ventila odgovara maksimalnom mogućem protoku regulirane tvari, koji, općenito, ovisi o nizu parametara (pad tlaka, gustoća itd.). Radi praktičnosti usporedbe ventila i odabira potrebne veličine ventila na temelju rezultata hidrauličkih proračuna, uveden je koncept uvjetnog kapaciteta.
Uvjetni kapacitet ventila (Kvy) pokazuje koliko vode na temperaturi od 20 ° C ventil može propustiti kada je pad tlaka preko njega 0,1 MPa (1 kgf/cm2) s potpuno otvorenim ventilom.
Upravljački ventil sastoji se od tri glavna bloka: tijela, sklopa prigušnice i pokretača ventila. Tipični prolazni dizajn
Zaporni i regulacijski ventil bez ugrađenog pogona prikazan je na slici 1.
Unutar kućišta ventila 1 ugrađen je sklop prigušnice koji se sastoji od sjedišta 2 i klipa 3 spojenog na šipku 4. Sjedište može biti izrađeno u različitim izvedbama: uvijeno u tijelo ventila kao što je prikazano na slici 1, pritisnuto na tijelo sa posebnom čahurom, ili sastavljena s tijelom.
Klip klizi duž vodilice napravljene u poklopcu 5. Brtva za brtvljenje 6 postavljena je između tijela 1 i poklopca 5. Šipka 4 se izvlači kroz kutiju za brtvljenje 7, koja je skup ševronskih prstenova s oprugom fluoroplastike-4 ili njenih modifikacija. Na poklopac 5 ugrađen je aktuator čije je stablo spojeno sa stablom ventila. Pogon može biti pneumatski, ručni, električni ili elektromagnetski.
Sklop prigušnice je element za regulaciju i zatvaranje ventila. U ovoj jedinici provodi se zadatak promjene područja protoka ventila i, kao posljedica toga, promjena njegovih karakteristika protoka.
Specifične kombinacije čahure-sjedala-klipa odabiru se na temelju radnih uvjeta ventila: pad tlaka, podesivi tip
medij i njegova temperatura, prisutnost mehaničkih nečistoća, protok, viskoznost medija itd.
U većini slučajeva za rad ventila važan je ispravan smjer dovoda radne tekućine. Označeno je strelicom na vanjskoj površini kućišta. Ako se medij dovodi kroz lijevi kanal u kućištu prikazanom na slici 1, tada se ovaj smjer dovoda naziva "ispod zatvarača" (medij se približava klipu odozdo), a ako se medij dovodi kroz desni kanal, tada se ovaj smjer opskrbe naziva "do zatvarača" (medij pritišće klip na sjedalo u zatvorenom stanju). Glavni parametri i karakteristike tipičnih regulacijskih ventila koje proizvode domaća poduzeća prikazani su u tablicama 1 i 2.
Stol 1.
Glavni parametri zapornih i regulacijskih ventila
Tablica 2.
Uvjetni kapacitet zapornih i regulacijskih ventila
AKTUATORI
Projektirani su pogoni i aktuatori zaporne i regulacijske, regulacijske i zaporne cjevovodne armature
za pretvaranje upravljačkog signala (pneumatskog, električnog ili mehaničkog) u mehaničko (linearno ili rotacijsko) kretanje šipke pokretača i zapornog elementa kruto spojenog na šipku (ventil, kuglasti ventil, leptir ventil, zasun, itd.) .
Pogoni za upravljanje zapornim i regulacijskim ventilima prema principu rada i vrsti energije kojom se stvara potrebna mehanička sila na radnom ventilu dijele se na:
Pneumatski
Električni
Hidraulički
Kombinirano
Pneumatski aktuatori
Pneumatski aktuatori, zbog ustaljene tradicije, zauzimaju dosta veliko mjesto među pogonima regulacijskih ventila raznih tipova. To je prije svega zbog činjenice da se masovna industrijska automatizacija do 50-ih i 60-ih godina prošlog stoljeća temeljila uglavnom na pneumatici. Pneumatski automatizirani sustavi upravljanja danas, u eri mikroprocesora i raširenosti digitalne elektronike, izgledaju pomalo arhaično, a uz to su prilično glomazni i zahtijevaju organizaciju mreža za pripremu i distribuciju komprimiranog zraka koji se također troši tijekom rada pneumatskih sustava.
Istodobno, jednostavnost dizajna pneumatskih pogona, a kao posljedica toga, njihova prilično visoka pouzdanost i mogućnost održavanja, omogućuju uspješno korištenje takvih pogona u modernim automatiziranim sustavima upravljanja procesima.
Pneumatski aktuatori su dizajnirani da promjene tlaka zraka P na izlazu regulatora pretvaraju u kretanje regulacijskog tijela - ventila, zaklopke, zasuna, slavine itd. Regulacijsko tijelo mijenja protok tekućine, plina, pare itd. na objektu upravljanja i time uzrokovati promjenu parametra kontroliranog procesa.
Prema vrsti pogona pneumatski aktuatori se dijele na membranske, klipne, rotacijske i rotacijske pneumatske motore.
Membranski aktuator (MIM)
Dijagram membranskog aktuatora (MIM) prikazan je na slici 2. Kretanje izlazne šipke 2, spojene na regulacijsko tijelo, u jednom smjeru provodi se silom koju stvara tlak P, u drugom - snagom opruge 3. Signal P ulazi u zatvorenu membransku “glavu” koja sadrži membranu od gumirane tkanine debljine 2-4 mm s krutim središtem. Opruga 3 pritišće membranu odozdo.U membranskim aktuatorima (slika 2) tlak upravljačkog zraka djeluje na membranu 4, stegnutu po obodu između poklopaca aktuatora, i stvara silu koja se izjednačava oprugom 3. Stoga je hod šipke 2 pokretača proporcionalan vrijednosti upravljačkog tlaka. Krutost i predkompresija opruge određuju raspon sile pokretača i nazivni hod.
Membranski aktuatori se klasificiraju prema veličini membranskih "glava". MIMS se obično isporučuju zajedno
s regulacijskim tijelima – ventilima. Budući da kada se pritisak P ukloni, membrana se uvijek pomiče prema gore, ovisno o dizajnu regulacijskog tijela, razlikuju se normalno otvoreni NO i normalno zatvoreni NC ventili.
Slika 2. Membranski aktuator montiran na regulacijski ventil:
1 - regulatorno tijelo; 2 - šipka; 3 - opruga; 4 - membrana; 5 - uljna brtva
Statičke karakteristike većine MIM-ova bliske su linearnim, međutim, imaju zonu histereze od 2-15% najveće vrijednosti P. Ova vrijednost ovisi o silama trenja u brtvi 5, o padu tlaka preko upravljačkog tijela , na karakteristike opruge i efektivnu površinu membrane.
Kako bi se smanjila zona histereze i poboljšala dinamička svojstva MIM-ova, na aktuatoru su ugrađena dodatna pojačala snage, koja se nazivaju pozicioneri. Postoje pozicioneri koji rade prema shemi kompenzacije pomaka i shemi kompenzacije sile. U pozicionerima oba tipa, MIM je pokriven negativnom povratnom spregom o položaju šipke, čime se eliminira utjecaj sila trenja u brtvenoj kutiji, pada tlaka na upravljačkom tijelu itd. na statičke karakteristike.
Istodobno se povećava protok zraka koji se dovodi u MIM, a dinamičke karakteristike potonjeg su značajno poboljšane.
Za sučelje s električnim signalima upravljačkih sustava koriste se elektropneumatski pozicioneri koji, osim što poboljšavaju statičke karakteristike membranskih aktuatora, osiguravaju pretvaranje električnog signala u impuls upravljačkog zraka koji se dovodi u MIM.
Glavne tehničke karakteristike MIM-ova prikazane su u tablici 3.
Tablica 3.
Izgled tipičnih MIM-ova ugrađenih na regulacijske ventile prikazan je na slici 3.
Klipni pneumatski aktuatori
Klipni pneumatski aktuatori (PPA) koriste se u slučajevima kada je potrebno linearno kretanje šipke aktuatora
Zaporni i regulacijski ventili koriste se za kontrolu protoka medija u industrijskim proizvodnim pogonima i životnim sustavima kućanstava. Magistralni cjevovodi, naftna i plinska polja i pogoni za njihovu preradu, čeličana i kemijska postrojenja, postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda i gradski vodovod samo su mali dio poduzeća koja zahtijevaju veliku količinu zapornih i regulacijskih ventila.
Postoje mnoge vrste i modifikacije zapornih i regulacijskih ventila. Razmotrit ćemo princip rada najčešćih vrsta proizvoda kao što su kuglasti ventili, leptir ventili, zasuni, zasuni i membranski ventili.
Načelo rada svih gore navedenih tipova zapornih ventila približno je isto. Svi ti uređaji ili ograničavaju protok medija (zrak, tekućine, para, plin, krutine) ili ga potpuno blokiraju. Jedina razlika je u elementima dizajna tipova zapornih ventila (membrana, disk, lopta) uz pomoć kojih se blokira protok.
Kuglasti ventil je jedan od najpouzdanijih elemenata zapornih ventila. Ventili ovog tipa daju vrlo dobru mogućnost potpunog zatvaranja protoka ako se zaporni element okrene za četvrtinu kruga (90°). Prednosti kuglastog ventila također uključuju kratko vrijeme zatvaranja i malu vjerojatnost curenja u slučaju istrošenosti brtve
Kuglasti ventili se mogu podijeliti na djelomičnog i punog provrta. Ventil s djelomičnim provrtom u otvorenom stanju ima promjer prolaza manji od promjera cjevovoda, ventil s punim provrtom ima promjer prolaza jednak promjeru cjevovoda. Kuglasti ventil punog provrta je učinkovitiji jer... omogućuje minimiziranje pada tlaka na ventilu.
Kuglasti ventili se preporučuju samo za upotrebu u potpuno otvorenom ili potpuno zatvorenom položaju. Nisu predviđeni za preciznu kontrolu protoka, niti za rad u djelomično otvorenom položaju, jer bi to stvorilo preveliki pritisak na dio kućišta, što bi moglo dovesti do njegove deformacije. Deformacija kućišta dovodi do curenja i kvarova.
U "otvorenom" položaju |  |
|---|---|
Korak 1 |  |
Korak 2 |  |
U "zatvorenom" položaju |  |
Leptir ventil regulira protok pomoću posebnog elementa - diska postavljenog na osovinu koji se okreće oko svoje osi. Baš kao i kuglasti ventil, leptir ventil se može zatvoriti u prilično kratkom vremenu, budući da disk čini istu rotaciju od 90 °, zbog čega se ovaj ventil naziva i četvrtokretni.
Ovisno o položaju diska i osovine u odnosu na tijelo, leptir ventili mogu biti troekscentrični ili dvoekscentrični. Ventil s pomakom ekscentričnosti znači da je os diska pomaknuta u odnosu na geometrijsku os tijela, što osigurava čvršće prianjanje diska na brtvu ventila, a time i eliminira curenje.
Leptir zaklopke karakterizira jednostavnost dizajna, mala težina i kompaktne dimenzije. Ali materijali koji se koriste u proizvodnji ventila mogu ograničiti njihovu upotrebu na vrlo visokim temperaturama ili ekstremno agresivnim okruženjima. To se uglavnom odnosi na brtve ventila od polimernih materijala.
U "otvorenom" položaju |  |
|---|---|
Korak 1 |  |
Korak 2 |  |
U položaju "Zatvoreno". |  |
Zaporni i regulacijski ventil prikladan je za uporabu u različitim procesnim objektima, s izuzetkom cjevovodi velikog promjera, za kontrolu i regulaciju protoka medija.
Načelo rada ventila ne razlikuje se mnogo od načela rada ostalih zapornih i regulacijskih ventila. Prednosti ovih ventila su u tome što je hod ventila kratak za potpuno otvaranje, stoga je takav ventil obično malih dimenzija i prihvatljive težine. Ventil također ima visoku nepropusnost i nema trenja između brtve ventila i sjedišta, što značajno smanjuje njihovo trošenje.
Nedostaci ove vrste ventila su veliki hidraulički otpor i shodno tome veliki gubici energije, ograničenje maksimalnog promjera cjevovoda na koje se mogu ugraditi, kao i postojanje stagnirajućih zona (zbog unutarnjeg križa u obliku slova S). -odjeljak) gdje se mogu nakupljati nečistoće i smeće.
U "otvorenom" položaju |  |
|---|---|
Korak 1 |  |
Korak 2 |  |
U "zatvorenom" položaju |  |
Dizajn zasuna nalikuje brani - protok se regulira dijeljenjem pomoću metalne ploče - vrata. Zasun je jedan od najjednostavnijih uređaja za regulaciju protoka.
Zasuni, ovisno o izvedbi elementa za zaključavanje, mogu biti vaferski, dvostrani ili nožni.
Prednosti zasuna uključuju činjenicu da ovaj tip ventila, kada je otvoren, ne sadrži elemente koji ometaju protok.
U "otvorenom" položaju |  |
|---|---|
Korak 1 |  |
Korak 2 |  |
U "zatvorenom" položaju |  |
Membranski ventili koriste fleksibilnu membranu (dijafragmu) kao element za zatvaranje, metodu "stiskanja" za zaustavljanje protoka ventila pomoću fleksibilne membrane.
Jedna od prednosti membranskog ventila je što su komponente samog ventila odvojene od protoka medija, što u slučaju agresivnih medija produljuje životni vijek ventila, uz redovito održavanje i pravovremenu zamjenu membrane.
Ove vrste ventila općenito nisu prikladne za agresivna okruženja i okruženja s visokim temperaturama; uglavnom se koriste za vodovodne sustave.
Ispod je video koji jasno prikazuje princip rada trostrukog ekscentričnog leptir ventila
Kontrolni ventil sjedala (linearni)— izrađen na osnovi ventila sa sjedištem. Regulacija se provodi promjenom područja protoka između ventila i sjedišta. Ovaj tip regulacijskog ventila naziva se linearnim jer se njime upravlja pomoću električnih pogona s postupnim kretanjem stabla. Univerzalni dizajn regulacijskog ventila omogućuje vam stvaranje gotovo bilo koje karakteristike protoka zbog modifikacija ventila i sjedišta, a izvrsne regulacijske karakteristike i jednostavan dizajn regulacijskog ventila s ventilom sa sjedištem pridonijeli su njegovoj širokoj upotrebi u građevinskim inženjerskim sustavima. Jedini nedostatak linearnih ventila je složeni oblik protočnog dijela, koji nije prikladan za uporabu s viskoznim medijima.
Kuglasti kontrolni ventil (rotirajući)— napravljeno na bazi kuglastog ventila. Regulacija se provodi promjenom površine protoka rotacijom kuglice oko osi okomite na smjer strujanja vode. Protočni dio lopte može biti okrugao ili drugog oblika. Rotacijski regulacijski ventili ove vrste nazivaju se jer ih kontroliraju pogoni s radijalnom rotacijom stabljike. Kuglasti regulacijski ventili koriste se zajedno s rotacijskim aktuatorima velike sile zatvaranja i njima se upravlja radijalnim pomicanjem vretena. Nedostaci kuglastih regulacijskih ventila su potreba za korištenjem skupih električnih pogona s velikom silom zatvaranja i poteškoća u stvaranju linearne ili jednako postotne karakteristike protoka - kao rezultat, niska točnost upravljanja. Prednosti uključuju jednostavan oblik protočnog dijela, prikladan za korištenje s viskoznim radnim medijima.
Prema prisutnosti zaštitne funkcije, regulacijski ventili se dijele na:
- Normalno otvoren - kada je napajanje isključeno, područje protoka je otvoreno.
- Normalno zatvoreni - kada je struja isključena, blokiraju protok.
- Bez zaštitne funkcije - kada se napajanje isključi, električni pogon se zaustavlja.