Zawory regulacyjne. Kup dwudrogowy i trójdrogowy zawór regulacyjny firmy LDM

Zawory regulacyjne służą do kontroli ciśnienia substancji ciekłych i gazowych przesyłanych rurociągami. Zawór regulacyjny umożliwia ciągłą lub dyskretną regulację przepływu płynu roboczego do rurociągu.

W przypadku układów, w których szczególnie ważne jest dokładne rozprowadzenie przepływu czynnika roboczego, wymagany jest zespół kontroli ciśnienia.

Jest to szczególnie prawdziwe na przykład w przypadku sieci ciepłowniczych, ponieważ klimat w pomieszczeniu zależy od ilości chłodziwa wchodzącego do rur i grzejników. Przepustowość rurociągu odpowiednio zmniejsza się lub zwiększa w miarę zmniejszania się lub zwiększania przekroju otworu wewnątrz zaworu.

Problem rozwiązuje się poprzez ciągłą zmianę przepustowości rury, przez którą przepływa ciecz lub gaz, za pomocą zaworu sterującego.

Zgodnie z ich przeznaczeniem istnieją trzy główne typy zaworów regulacyjnych:

  • dwukierunkowy - służy wyłącznie do kontroli przepływu cieczy lub gazu, stosowany na prostych odcinkach rurociągu;
  • narożnik dwukierunkowy – reguluje ciśnienie i zmienia jego kierunek, stosowany w punktach zwrotnych rurociągu;
  • trójprzebiegowy - miesza dwa rodzaje płynu roboczego we wspólny przepływ lub dzieli jeden przepływ na dwa.

Najprostszym zaworem regulacyjnym jest zawór przelotowy, składa się z następujących części:

  • korpus w formie trójnika z otworem przelotowym w środku;
  • kołnierz lub gwint na końcach rur;
  • zespół uszczelniający utrzymujący szczelność zaworu;
  • zasuwa – korpus regulacyjny zaworu;
  • pręt - część służąca do zmiany położenia zaworu.

Przepływ czynnika roboczego reguluje się poprzez zmianę wielkości otworu przelotowego przy zmianie położenia zasuwy względem otworu przelotowego.

Konstrukcja jest częściowo zmieniana i uzupełniana o nowe elementy w zależności od przeznaczenia zaworu sterującego.

Notatka! Istnieją zawory odcinające i sterujące, które są modyfikowane w taki sposób, aby można było całkowicie zatrzymać przepływ czynnika roboczego. W tym przypadku zawór jest wykonany w taki sposób, że w pozycji zamkniętej jego części są hermetycznie uszczelnione.

Zalety zaworów regulacyjnych

Ten typ regulatora znajduje zastosowanie w domowych i przemysłowych instalacjach wodociągowych i gazowych, sieciach ciepłowniczych oraz rurociągach naftowych.

Zawory sterujące (odcinające i sterujące).

Zawory przeznaczone są do regulacji przepływu mediów ciekłych i gazowych transportowanych rurociągami.

Zawory sterujące i odcinające w sposób ciągły zmieniają natężenie przepływu regulowanego przepływu od minimum, gdy zawór jest całkowicie zamknięty, do maksimum, gdy zawór jest całkowicie otwarty.

Zawory odcinające lub odcinające nie kontrolują regulowanego przepływu w sposób ciągły, ale dyskretnie (zawór jest całkowicie otwarty lub całkowicie zamknięty). Zarówno zawory sterujące, jak i odcinające wykazują niewielkie wycieki kontrolowanego płynu, gdy zawór jest w pozycji zamkniętej.

Należy zaznaczyć, że podział zaworów na zawory sterujące, odcinające i odcinająco-regulacyjne istnieje tylko w naszym kraju, a także odrębne normy szczelności dla zaworów regulacyjnych i odcinających. Reszta świata po prostu produkuje zawory regulacyjne, których wycieki są podzielone na sześć klas, im wyższy numer klasy, tym mniejszy wyciek. Trzy ostatnie klasy dotyczą zaworów, które nazywamy odcinającymi oraz zaworami odcinająco-regulacyjnymi.

Przez nominalną średnicę otworu zaworu (DN) należy rozumieć nominalną średnicę wewnętrzną rury dolotowej i wylotowej zaworu (w niektórych przypadkach średnica rury wylotowej może przekraczać średnicę rury dolotowej). Każda wartość średnicy nominalnej kanału zaworu odpowiada maksymalnemu możliwemu natężeniu przepływu substancji regulowanej, które na ogół zależy od szeregu parametrów (spadek ciśnienia, gęstość itp.). Dla wygody porównywania zaworów i doboru wymaganej wielkości zaworu na podstawie wyników obliczeń hydraulicznych wprowadzono pojęcie przepustowości warunkowej.

Warunkowa przepustowość zaworu (Kvy) pokazuje, ile wody o temperaturze 20 ° C zawór może przepuścić, gdy spadek ciśnienia na nim wynosi 0,1 MPa (1 kgf/cm2) przy całkowicie otwartym zaworze.

Zawór sterujący składa się z trzech głównych bloków: korpusu, zespołu przepustnicy i siłownika zaworu. Typowa konstrukcja przelotowa

Zawór odcinająco-regulacyjny bez zamontowanego siłownika pokazano na rysunku 1.

Wewnątrz korpusu zaworu 1 zamontowany jest zespół przepustnicy, składający się z gniazda 2 i tłoka 3 połączonych z trzpieniem 4. Gniazdo może być wykonane w różnych wersjach: wkręcane w korpus zaworu, jak pokazano na rysunku 1, dociskane do korpusu ze specjalną tulejką lub w wersji integralnej z korpusem.

Tłok przesuwa się po prowadnicy wykonanej w pokrywie 5. Pomiędzy korpusem 1 a pokrywą 5 zainstalowana jest uszczelka 6. Trzpień 4 jest wyprowadzany przez dławnicę 7, która jest zestawem sprężynowych pierścieni jodełkowych wykonanych fluoroplastiku-4 lub jego modyfikacji. Na pokrywie 5 zamontowany jest siłownik, którego trzpień jest połączony z trzpieniem zaworu. Napęd może być pneumatyczny, ręczny, elektryczny lub elektromagnetyczny.

Zespół przepustnicy jest elementem regulującym i zamykającym zaworu. To w tym urządzeniu realizowane jest zadanie zmiany obszaru przepływu zaworu, a w konsekwencji zmiana jego charakterystyki przepływu.

Konkretne kombinacje tuleja-gniazdo-tłok dobierane są w oparciu o warunki pracy zaworu: spadek ciśnienia, typ regulowany

medium i jego temperatura, obecność zanieczyszczeń mechanicznych, przepustowość, lepkość medium itp.

W większości przypadków dla działania zaworu istotny jest prawidłowy kierunek podawania cieczy roboczej. Jest on oznaczony strzałką na zewnętrznej powierzchni obudów. Jeżeli medium podawane jest lewym kanałem w obudowie pokazanej na rysunku 1, to taki kierunek podawania nazywamy „pod przesłoną” (medium zbliża się do tłoka od dołu), a jeżeli medium podawane jest kanałem prawym, wówczas ten kierunek zasilania nazywany jest „do żaluzji” (medium dociska tłok do gniazda w stanie zamkniętym). Główne parametry i charakterystyki typowych zaworów regulacyjnych produkowanych przez przedsiębiorstwa krajowe przedstawiono w tabelach 1 i 2.

Tabela 1.

Główne parametry zaworów odcinających i regulacyjnych

Tabela 2.

Warunkowa wydajność zaworów odcinających i regulacyjnych


SIŁOWNIKI

Projektuje się napędy i siłowniki zaworów odcinająco-sterujących, sterujących i odcinających rurociągów

do przetwarzania sygnału sterującego (pneumatycznego, elektrycznego lub mechanicznego) na ruch mechaniczny (liniowy lub obrotowy) tłoczyska siłownika i elementu odcinającego sztywno połączonego z drążkiem (zawór, zawór kulowy, przepustnica, zasuwa itp.) .

Siłowniki służące do sterowania zaworami odcinającymi i regulacyjnymi ze względu na zasadę działania i rodzaj energii użytej do wytworzenia niezbędnej siły mechanicznej na działającym zaworze dzielą się na:

Pneumatyczny

Elektryczny

Hydrauliczny

Łączny

Siłowniki pneumatyczne

Siłowniki pneumatyczne, zgodnie z ugruntowaną tradycją, zajmują dość duże miejsce wśród napędów do zaworów regulacyjnych różnego typu. Wynika to przede wszystkim z faktu, że masowa automatyka przemysłowa do lat 50. i 60. ubiegłego wieku opierała się głównie na pneumatyce. Pneumatyczne systemy automatycznego sterowania dzisiaj, w dobie mikroprocesorów i powszechnego stosowania elektroniki cyfrowej, wyglądają nieco archaicznie, a w dodatku są dość nieporęczne i wymagają organizacji sieci przygotowania i dystrybucji sprężonego powietrza, które również jest zużywane podczas pracy układów pneumatycznych.

Jednocześnie prostota konstrukcji napędów pneumatycznych, a co za tym idzie ich dość wysoka niezawodność i łatwość konserwacji, pozwalają z powodzeniem stosować tego typu napędy w nowoczesnych zautomatyzowanych systemach sterowania procesami.

Siłowniki pneumatyczne przeznaczone są do zamiany zmian ciśnienia powietrza P na wyjściu reduktora na ruch korpusu regulacyjnego – zaworu, przepustnicy, zasuwy, kranu itp. Korpus regulacyjny zmienia natężenie przepływu cieczy, gazu, pary itp. na obiekcie sterowania, powodując w ten sposób zmianę parametru kontrolowanego procesu.

Ze względu na rodzaj napędu siłowniki pneumatyczne dzielą się na silniki membranowe, tłokowe, obrotowe i pneumatyczne obrotowe.

Siłownik membranowy (MIM)

Schemat siłownika membranowego (MIM) pokazano na rysunku 2. Ruch pręta wyjściowego 2, połączonego z korpusem regulacyjnym, w jednym kierunku odbywa się pod wpływem siły wytwarzanej przez ciśnienie P, w drugim - siłą sprężyny 3. Sygnał P wchodzi do uszczelnionej „głowicy” membrany, która zawiera membranę wykonaną z gumowanej tkaniny o grubości 2-4 mm ze sztywnym środkiem. Sprężyna 3 naciska na membranę od dołu.W siłownikach membranowych (rys. 2) ciśnienie powietrza sterującego działa na membranę 4, zaciśniętą na obwodzie pomiędzy osłonami siłownika, i wytwarza siłę, którą wyrównuje sprężyna 3. Zatem skok drążka siłownika 2 jest proporcjonalny do wartości ciśnienia sterującego. Sztywność i wstępne ściśnięcie sprężyny określa zakres siły siłownika i skok nominalny.

Siłowniki membranowe są klasyfikowane według wielkości „głowic” membran. MIMS są zwykle dostarczane razem

z organami regulacyjnymi - zaworami. Ponieważ po usunięciu ciśnienia P membrana zawsze przesuwa się do góry, w zależności od konstrukcji korpusu regulacyjnego, rozróżnia się zawory normalnie otwarte NO i normalnie zamknięte zawory NC.

Rysunek 2. Siłownik membranowy zamontowany na zaworze regulacyjnym:

1 - organ regulacyjny; 2 - pręt; 3 - wiosna; 4 - membrana; 5 - uszczelka olejowa

Charakterystyka statyczna większości MIM jest zbliżona do liniowej, jednak mają one strefę histerezy wynoszącą 2-15% największej wartości P. Wartość ta zależy od sił tarcia w uszczelce 5, od spadku ciśnienia na korpusie sterującym , na charakterystyce sprężyny i efektywnej powierzchni membrany.

Aby zmniejszyć strefę histerezy i poprawić właściwości dynamiczne MIM, na siłowniku instalowane są dodatkowe wzmacniacze mocy, zwane pozycjonerami. Istnieją pozycjonery, które działają według schematu kompensacji przemieszczenia i schematu kompensacji siły. W pozycjonerach obu typów MIM objęty jest ujemnym sprzężeniem zwrotnym położenia pręta, co eliminuje wpływ sił tarcia w dławnicy, spadku ciśnienia na korpusie sterującym itp. na charakterystyki statyczne.

Jednocześnie zwiększa się przepływ powietrza dostarczanego do MIM, a właściwości dynamiczne tego ostatniego ulegają zauważalnej poprawie.

Do współpracy z sygnałami elektrycznymi układów sterowania stosuje się pozycjonery elektropneumatyczne, które oprócz poprawy właściwości statycznych siłowników membranowych zapewniają konwersję sygnału elektrycznego na impuls powietrza sterującego dostarczanego do MIM.

Główne parametry techniczne MIM przedstawiono w tabeli 3.

Tabela 3.


Wygląd typowych MIM-ów zainstalowanych na zaworach regulacyjnych pokazano na rysunku 3.


Siłowniki pneumatyczne tłokowe

Siłowniki pneumatyczne tłokowe (PPA) stosowane są w przypadkach, gdy wymagany jest liniowy ruch tłoczyska siłownika

Zawory odcinająco-regulacyjne służą do regulacji przepływu mediów w przemysłowych zakładach produkcyjnych i instalacjach bytowych w gospodarstwie domowym. Rurociągi magistralne, pola naftowe i gazowe oraz ich zakłady przetwórcze, zakłady hutnicze i chemiczne, oczyszczalnie ścieków i wodociągi miejskie to tylko niewielka część przedsiębiorstw wymagających ogromnej liczby zaworów odcinających i regulacyjnych.

Istnieje wiele typów i modyfikacji zaworów odcinających i regulacyjnych. Przyjrzymy się zasadzie działania najpopularniejszych typów produktów, takich jak zawory kulowe, przepustnice, zasuwy, zasuwy i zawory membranowe.

Zasada działania wszystkich powyższych typów zaworów odcinających jest w przybliżeniu taka sama. Wszystkie te urządzenia albo ograniczają przepływ medium (powietrza, cieczy, pary, gazu, ciał stałych) albo całkowicie go blokują. Jedyna różnica polega na elementach konstrukcyjnych typów zaworów odcinających (membrana, dysk, kula), za pomocą których blokowany jest przepływ.

Zawór kulowy jest jednym z najbardziej niezawodnych elementów zaworów odcinających. Zawory tego typu zapewniają bardzo dobrą możliwość całkowitego odcięcia przepływu w przypadku obrócenia elementu odcinającego o ćwierć obrotu (90°). Do zalet zaworu kulowego zalicza się również krótki czas zamykania oraz niskie prawdopodobieństwo wycieku w przypadku zużycia uszczelki

Zawory kulowe można podzielić na częściowe i pełne przeloty. Zawór częściowy w stanie otwartym ma średnicę przelotu mniejszą niż średnica rurociągu, zawór pełnoprzelotowy ma średnicę przelotu równą średnicy rurociągu. Zawór kulowy o pełnym przekroju jest bardziej wydajny, ponieważ... pozwala zminimalizować spadek ciśnienia na zaworze.

Zawory kulowe są zalecane do stosowania wyłącznie w pozycji całkowicie otwartej lub całkowicie zamkniętej. Nie są przeznaczone do precyzyjnej kontroli przepływu, ani do pracy w pozycji częściowo otwartej, gdyż spowodowałoby to nadmierny nacisk na część obudowy, co mogłoby doprowadzić do jej odkształcenia. Odkształcenie obudowy prowadzi do nieszczelności i awarii.

W pozycji „otwartej”.

Krok 1

Krok 2

W pozycji „zamkniętej”.

Przepustnica reguluje przepływ za pomocą specjalnego elementu – tarczy zamontowanej na wale i obracającej się wokół własnej osi. Podobnie jak zawór kulowy, przepustnica jest w stanie zamknąć się w dość krótkim czasie, ponieważ dysk wykonuje ten sam obrót o 90 °, dlatego zawór ten nazywany jest również ćwierćobrotem.

W zależności od położenia tarczy i wału względem korpusu przepustnice mogą być trzy-mimośrodowe lub dwu-mimośrodowe. Zawór z przesuniętym mimośrodem oznacza, że ​​oś dysku jest przesunięta względem osi geometrycznej korpusu, co zapewnia lepsze dopasowanie dysku do uszczelnienia zaworu, a tym samym eliminuje nieszczelności.

Przepustnice charakteryzują się prostotą konstrukcji, niewielką wagą i kompaktowymi wymiarami. Jednak materiały użyte do produkcji zaworów mogą ograniczać ich zastosowanie w bardzo wysokich temperaturach lub środowiskach wyjątkowo agresywnych. Dotyczy to głównie uszczelnień zaworów wykonanych z materiałów polimerowych.

W pozycji „otwartej”.

Krok 1

Krok 2

W pozycji „Zamknięte”.

Zawór odcinająco-regulacyjny nadaje się do stosowania w różnych obiektach technologicznych, z wyjątkiem rurociągi o dużej średnicy, do kontroli i regulacji przepływu medium.

Zasada działania zaworów nie różni się zbytnio od zasady działania innych zaworów odcinających i regulacyjnych. Zaletami tych zaworów jest to, że skok zaworu jest krótki do pełnego otwarcia, dlatego taki zawór ma zwykle małe wymiary i akceptowalną wagę. Zawór charakteryzuje się także dużą szczelnością i brakiem tarcia pomiędzy uszczelką zaworu a gniazdem, co znacznie zmniejsza ich zużycie.

Wadami tego typu zaworów są duży opór hydrauliczny i co za tym idzie duże straty energii, ograniczenie maksymalnej średnicy rurociągów, na których można je instalować, a także występowanie stref stagnacji (ze względu na wewnętrzny krzyż w kształcie litery S) -sekcja), w której mogą gromadzić się zanieczyszczenia i śmieci.

W pozycji „otwartej”.

Krok 1

Krok 2

W pozycji „zamkniętej”.

Konstrukcja zasuwy przypomina śluzę – przepływ reguluje się poprzez jego podzielenie za pomocą metalowej płytki – zasuwy. Zasuwa jest jednym z najprostszych urządzeń regulujących przepływ.

Zasuwy w zależności od konstrukcji elementu ryglującego mogą być typu płytkowego, dwustronnego lub nożowego.

Do zalet zasuwy zalicza się fakt, że tego typu zasuwa w stanie otwartym nie zawiera żadnych elementów utrudniających przepływ.

W pozycji „otwartej”.

Krok 1

Krok 2

W pozycji „zamkniętej”.

Zawory membranowe wykorzystują elastyczną membranę (membranę) jako element odcinający, metodę „zaciskową” mającą na celu zatrzymanie przepływu zaworu za pomocą elastycznej membrany.

Jedną z zalet zaworu membranowego jest to, że elementy samego zaworu są oddzielone od przepływu medium, co w przypadku agresywnych mediów zwiększa żywotność zaworu, pod warunkiem regularnej konserwacji i terminowej wymiany membrany.

Tego typu zawory na ogół nie nadają się do środowisk agresywnych i środowisk o wysokich temperaturach; są one stosowane głównie w instalacjach wodno-kanalizacyjnych.

Poniżej film, który wyraźnie pokazuje zasadę działania przepustnicy trójmimośrodowej

Zawór sterujący gniazdem (liniowy)— wykonany w oparciu o zawór gniazdowy. Regulacja odbywa się poprzez zmianę powierzchni przepływu pomiędzy zaworem a gniazdem. Ten typ zaworu sterującego nazywany jest liniowym, ponieważ sterowany jest za pomocą siłowników elektrycznych z progresywnym ruchem trzpienia. Uniwersalna konstrukcja zaworu regulacyjnego pozwala na stworzenie niemal dowolnej charakterystyki przepływu dzięki modyfikacjom zaworu i gniazda, a doskonałe właściwości regulacyjne i prosta konstrukcja zaworu regulacyjnego z zaworem gniazdowym przyczyniły się do jego szerokiego zastosowania w instalacjach budowlanych. Jedyną wadą zaworów liniowych jest złożony kształt części przepływowej, która nie nadaje się do stosowania z lepkimi mediami.

Kulowy zawór sterujący (obrotowy)— wykonany w oparciu o zawór kulowy. Regulacja odbywa się poprzez zmianę powierzchni przepływu poprzez obrót kuli wokół osi prostopadłej do kierunku przepływu wody. Sekcja przepływowa kuli może być okrągła lub mieć inny kształt. Obrotowe zawory regulacyjne tego typu nazywane są, ponieważ sterowane są za pomocą siłowników z promieniowym obrotem trzpienia. Kulowe zawory sterujące są stosowane w połączeniu z siłownikami obrotowymi o dużej sile zamykania i są sterowane promieniowym ruchem trzpienia. Wadą zaworów kulowych jest konieczność stosowania drogich napędów elektrycznych o dużej sile zamykania oraz trudność w uzyskaniu liniowej lub stałoprocentowej charakterystyki przepływu – w efekcie mała dokładność regulacji. Do zalet należy prosty kształt części przepływowej, odpowiedni do stosowania z lepkimi mediami roboczymi.

W zależności od funkcji ochronnej zawory regulacyjne dzielą się na:

  • Normalnie otwarty – po wyłączeniu zasilania obszar przepływu zostaje otwarty.
  • Normalnie zamknięte – po wyłączeniu zasilania blokują przepływ.
  • Bez funkcji ochronnej - po wyłączeniu zasilania napęd elektryczny zatrzymuje się.