Válvulas de controle. Compre uma válvula de controle de duas e três vias da LDM

As válvulas de controle são usadas para controlar a pressão de substâncias líquidas e gasosas transmitidas através de tubulações. A válvula de controle permite regular contínua ou discretamente o fluxo do fluido de trabalho na tubulação.

Para sistemas nos quais é especialmente importante distribuir com precisão o fluxo do meio de trabalho, é necessária uma unidade de controle de pressão.

Isto é especialmente verdadeiro, por exemplo, para redes de aquecimento, uma vez que o clima interno depende do volume de refrigerante que entra nas tubulações e radiadores. O rendimento da tubulação diminui ou aumenta, respectivamente, à medida que a seção transversal do orifício dentro da válvula diminui ou aumenta.

O problema é resolvido alterando constantemente a capacidade do tubo através do qual o líquido ou gás se move por meio de uma válvula de controle.

De acordo com a sua finalidade, existem três tipos principais de válvulas de controle:

• bidirecional - serve apenas para controlar o fluxo de líquido ou gás, utilizado em trechos retos do gasoduto;
• canto bidirecional – regula a pressão e muda sua direção, utilizado em pontos de viragem de tubulações;
• três passagens - mistura dois tipos de fluido de trabalho em um fluxo comum ou divide um fluxo em dois.

A válvula de controle mais simples é uma válvula direta e consiste nas seguintes partes:

• corpo em forma de T com orifício de passagem no interior;
• flange ou rosca nas extremidades dos tubos;
• conjunto de vedação que mantém a estanqueidade da válvula;
• comporta – corpo regulador da válvula;
• haste - peça usada para alterar a posição da válvula.

O fluxo do meio de trabalho é regulado alterando o tamanho da abertura de passagem ao mover a posição do portão em relação à abertura de passagem.

O design é parcialmente alterado e complementado com novos elementos dependendo da finalidade da válvula de controle.

Observação! Existem válvulas de corte e controle que são modificadas para que o fluxo do meio de trabalho possa ser completamente interrompido. Neste caso, a válvula é feita de forma que na posição fechada suas partes fiquem hermeticamente fechadas.

Vantagens das válvulas de controle

Este tipo de regulador é utilizado em sistemas de abastecimento de água e gás domésticos e industriais, redes de aquecimento e oleodutos.

Válvulas de controle (fechamento e controle)

As válvulas são projetadas para controlar o fluxo de meios líquidos e gasosos transportados através de tubulações.

As válvulas de controle e de fechamento variam continuamente a vazão do fluxo regulado desde um mínimo quando a válvula está totalmente fechada até um máximo quando a válvula está totalmente aberta.

As válvulas de corte ou corte não controlam o fluxo regulado de forma contínua, mas discretamente (a válvula está completamente aberta ou completamente fechada). As válvulas de controle e de isolamento apresentam pequenos vazamentos de fluido controlado quando a válvula está na posição fechada.

Ressalta-se que a divisão das válvulas em válvulas de controle, fechamento e fechamento-controle existe apenas em nosso país, bem como padrões de vazamento separados para válvulas de controle e fechamento. O resto do mundo simplesmente produz válvulas de controle, cujo vazamento é dividido em seis classes: quanto maior o número da classe, menor o vazamento. As três últimas classes referem-se a válvulas, que chamamos de válvulas de corte e de fechamento e controle.

O diâmetro nominal do furo da válvula (DN) deve ser entendido como o diâmetro interno nominal dos tubos de entrada e saída da válvula (em alguns casos, o diâmetro do tubo de saída pode exceder o diâmetro do tubo de entrada). Cada valor do diâmetro nominal da passagem da válvula corresponde à vazão máxima possível da substância regulada, que, em geral, depende de uma série de parâmetros (queda de pressão, densidade, etc.). Para a conveniência de comparar válvulas e selecionar o tamanho necessário da válvula com base nos resultados dos cálculos hidráulicos, foi introduzido o conceito de capacidade condicional.

A capacidade condicional da válvula (Kvy) mostra quanta água a uma temperatura de 20 ° C a válvula pode deixar passar quando a queda de pressão através dela é de 0,1 MPa (1 kgf/cm2) com a válvula totalmente aberta.

A válvula de controle consiste em três blocos principais: o corpo, o conjunto do acelerador e o atuador da válvula. Design de passagem típico

Uma válvula de corte e controle sem atuador instalado é mostrada na Figura 1.

Dentro do corpo da válvula 1 é instalado um conjunto acelerador, composto por uma sede 2 e um êmbolo 3 conectado a uma haste 4. A sede pode ser feita em vários designs: aparafusada no corpo da válvula conforme mostrado na Figura 1, pressionada contra o corpo com bucha especial ou integrado ao corpo.

O êmbolo desliza ao longo de uma guia feita na tampa 5. Uma junta de vedação 6 é instalada entre o corpo 1 e a tampa 5. A haste 4 é trazida para fora através da caixa de gaxeta 7, que é um conjunto de anéis chevron com mola feitos de fluoroplástico-4 ou suas modificações. Um atuador é instalado na tampa 5, cuja haste está conectada à haste da válvula. O acionamento pode ser pneumático, manual, elétrico ou eletromagnético.

O conjunto do acelerador é o elemento regulador e de fechamento da válvula. É nesta unidade que se implementa a tarefa de alterar a área de vazão da válvula e, consequentemente, alterar suas características de vazão.

Combinações específicas de bucha-sede-êmbolo são selecionadas com base nas condições operacionais da válvula: queda de pressão, tipo ajustável

meio e sua temperatura, presença de impurezas mecânicas, rendimento, viscosidade média, etc.

Na maioria dos casos, a direção correta de fornecimento do fluido operacional é importante para o funcionamento da válvula. Está marcado com uma seta na superfície externa das caixas. Se o meio for fornecido através do canal esquerdo no alojamento mostrado na Figura 1, então esta direção de fornecimento é chamada de “sob o obturador” (o meio se aproxima do êmbolo por baixo), e se o meio for fornecido através do canal direito, então esta direção de alimentação é chamada “para a veneziana” (o meio pressiona o êmbolo contra a sede no estado fechado). Os principais parâmetros e características das válvulas de controle típicas produzidas por empresas nacionais são apresentados nas tabelas 1 e 2.

Tabela 1.

Principais parâmetros das válvulas de corte e controle

Mesa 2.

Capacidade condicional de válvulas de corte e controle

ATUADORES

Acionamentos e atuadores de válvulas de fechamento e controle, controle e fechamento de tubulação são projetados

para converter o sinal de controle (pneumático, elétrico ou mecânico) em movimento mecânico (linear ou rotacional) da haste do atuador e um elemento de fechamento rigidamente conectado à haste (válvula, válvula de esfera, válvula borboleta, válvula gaveta, etc.) .

Os atuadores utilizados para controlar válvulas de corte e controle de acordo com o princípio de operação e o tipo de energia utilizada para criar a força mecânica necessária na válvula operacional são divididos em:

Pneumático

Elétrico

Hidráulico

Combinado

Atuadores pneumáticos

Os atuadores pneumáticos, devido à tradição estabelecida, ocupam um lugar bastante amplo entre os acionamentos para válvulas de controle de vários tipos. Isto se deve principalmente ao fato de que a automação industrial em massa até as décadas de 50 e 60 do século passado se baseava principalmente na pneumática. Os sistemas pneumáticos de controle automatizado hoje, na era dos microprocessadores e do uso generalizado da eletrônica digital, parecem um tanto arcaicos e, além disso, são bastante volumosos e exigem a organização de redes de preparação e distribuição de ar comprimido, que também é consumido durante a operação de sistemas pneumáticos.

Ao mesmo tempo, a simplicidade do projeto dos acionamentos pneumáticos e, como consequência, sua confiabilidade e facilidade de manutenção bastante altas, tornam possível o uso bem-sucedido de tais acionamentos em modernos sistemas automatizados de controle de processos.

Os atuadores pneumáticos são projetados para converter mudanças na pressão do ar P na saída do regulador em movimento do corpo regulador - válvula, amortecedor, comporta, torneira, etc. no objeto de controle e, assim, causando uma alteração no parâmetro do processo controlado.

Com base no tipo de acionamento, os atuadores pneumáticos são divididos em motores pneumáticos de membrana, pistão, rotativos e rotativos.

Atuador de diafragma (MIM)

O diagrama do atuador de membrana (MIM) é mostrado na Figura 2. O movimento da haste de saída 2, conectada ao corpo regulador, em uma direção é realizado pela força que é criada pela pressão P, na outra - pela força da mola 3. O sinal P entra na “cabeça” da membrana selada, que contém uma membrana feita de tecido emborrachado de 2 a 4 mm de espessura com centro rígido. A mola 3 pressiona a membrana por baixo. Nos atuadores de membrana (Fig. 2), a pressão do ar de controle atua sobre a membrana 4, fixada ao longo do perímetro entre as tampas do atuador, e cria uma força que é equalizada pela mola 3. Assim, o curso da haste do atuador 2 é proporcional ao valor da pressão de controle. A rigidez e a pré-compressão da mola determinam a faixa de força do atuador e o curso nominal.

Os atuadores de membrana são classificados de acordo com o tamanho das “cabeças” da membrana. MIMS geralmente são fornecidos juntos

com órgãos reguladores - válvulas. Como quando a pressão P é removida, a membrana sempre se move para cima, dependendo do projeto do corpo regulador, é feita uma distinção entre válvulas NO normalmente abertas e válvulas NC normalmente fechadas.

Figura 2. Atuador de diafragma montado em uma válvula de controle:

1 – órgão regulador; 2 - haste; 3 - primavera; 4 - membrana; 5 - selo de óleo

As características estáticas da maioria dos MIMs são próximas de lineares, porém, possuem uma zona de histerese de 2-15% do maior valor de P. Este valor depende das forças de atrito na vedação 5, da queda de pressão no corpo de controle , nas características da mola e na área efetiva da membrana.

Para reduzir a zona de histerese e melhorar as características dinâmicas dos MIMs, amplificadores de potência adicionais, chamados posicionadores, são instalados no atuador. Existem posicionadores que operam de acordo com um esquema de compensação de deslocamento e um esquema de compensação de força. Nos posicionadores de ambos os tipos, o MIM é coberto por feedback negativo sobre a posição da haste, o que elimina a influência das forças de atrito na caixa de empanque, queda de pressão no corpo de controle, etc.

Ao mesmo tempo, o fluxo de ar fornecido ao MIM aumenta e as características dinâmicas deste são visivelmente melhoradas.

Para fazer interface com os sinais elétricos dos sistemas de controle, são utilizados posicionadores eletropneumáticos, que, além de melhorar as características estáticas dos atuadores de membrana, garantem a conversão do sinal elétrico em pulso de ar de controle fornecido ao MIM.

As principais características técnicas dos MIMs são apresentadas na Tabela 3.

Tabela 3.

A aparência de MIMs típicos instalados em válvulas de controle é mostrada na Figura 3.

Atuadores pneumáticos de pistão

Atuadores pneumáticos de pistão (PPA) são usados ​​em casos onde o movimento linear da haste do atuador é necessário

Válvulas de corte e controle são usadas para controlar o fluxo de meios em instalações de produção industrial e sistemas domésticos. Dutos troncais, campos de petróleo e gás e suas plantas de processamento, siderurgias e fábricas de produtos químicos, estações de tratamento de águas residuais e abastecimento de água municipal são apenas uma pequena parte das empresas que exigem uma enorme quantidade de válvulas de fechamento e controle.

Existem muitos tipos e modificações de válvulas de corte e controle. Veremos o princípio de funcionamento dos tipos de produtos mais comuns, como válvulas de esfera, válvulas borboleta, válvulas gaveta, válvulas gaveta e válvulas de diafragma.

O princípio de operação de todos os tipos de válvulas de corte acima é aproximadamente o mesmo. Todos esses dispositivos limitam o fluxo do meio (ar, líquidos, vapor, gás, sólidos) ou o bloqueiam completamente. A única diferença está nos elementos estruturais dos tipos de válvulas de corte (membrana, disco, esfera) com a ajuda das quais o fluxo é bloqueado.

A válvula esférica é um dos elementos mais confiáveis ​​das válvulas de corte. Válvulas deste tipo oferecem uma possibilidade muito boa de interromper completamente o fluxo se o elemento de corte for girado um quarto de volta (90°). As vantagens da válvula esfera também incluem baixo tempo de fechamento e baixa probabilidade de vazamento em caso de desgaste da vedação

As válvulas esfera podem ser divididas em passagem parcial e passagem total. Uma válvula de passagem parcial no estado aberto tem um diâmetro de passagem menor que o diâmetro da tubulação, uma válvula de passagem total tem um diâmetro de passagem igual ao diâmetro da tubulação. Uma válvula de esfera full bore é mais eficiente porque... permite que a queda de pressão na válvula seja minimizada.

As válvulas esfera são recomendadas apenas para uso na posição totalmente aberta ou totalmente fechada. Não foram projetados para controle preciso de fluxo, nem para operar em posição parcialmente aberta, pois isso criaria pressão excessiva em parte da carcaça, o que poderia levar à sua deformação. A deformação da carcaça leva a vazamentos e quebras.

Na posição "aberta"
Passo 1
Passo 2
Na posição "fechada"

Uma válvula borboleta regula o fluxo usando um elemento especial - um disco montado em um eixo e girando em torno de seu eixo. Assim como uma válvula esfera, uma válvula borboleta é capaz de fechar em um tempo bastante curto, já que o disco faz a mesma rotação de 90°, por isso essa válvula também é chamada de quarto de volta.

Dependendo da posição do disco e do eixo em relação ao corpo, as válvulas borboleta podem ser três excêntricas ou duas excêntricas. Uma válvula com excentricidade deslocada significa que o eixo do disco é deslocado em relação ao eixo geométrico do corpo, o que garante um encaixe mais justo do disco na vedação da válvula e, portanto, elimina vazamentos.

As válvulas borboleta são caracterizadas pela simplicidade de design, peso leve e dimensões compactas. Mas os materiais utilizados na fabricação das válvulas podem limitar seu uso em temperaturas muito altas ou em ambientes extremamente agressivos. Isto diz respeito principalmente a vedações de válvulas feitas de materiais poliméricos.

Na posição "aberta"
Passo 1
Passo 2
Na posição "Fechada"

A válvula de corte e controle é adequada para uso em diversas instalações de processo, com exceção de tubulações de grande diâmetro, para controlar e regular o fluxo do meio.

O princípio de funcionamento das válvulas não difere muito do princípio de funcionamento de outras válvulas de corte e controle. As vantagens dessas válvulas são que o curso da válvula é curto para abertura total; portanto, tal válvula geralmente tem dimensões pequenas e um peso aceitável. A válvula também possui alta estanqueidade e ausência de atrito entre a vedação da válvula e a sede, o que reduz significativamente seu desgaste.

As desvantagens deste tipo de válvulas são a forte resistência hidráulica e, consequentemente, grandes perdas de energia, a limitação do diâmetro máximo das tubulações nas quais podem ser instaladas, bem como a existência de zonas estagnadas (devido à cruz interna em forma de S -seção) onde impurezas e lixo podem se acumular.

Na posição "aberta"
Passo 1
Passo 2
Na posição "fechada"

O design de uma válvula gaveta se assemelha a uma eclusa - o fluxo é regulado dividindo-o por meio de uma placa de metal - uma comporta. Uma válvula gaveta é um dos dispositivos mais simples para regular o fluxo.

As válvulas gaveta, dependendo do desenho do elemento de travamento, podem ser do tipo wafer, dupla face ou tipo faca.

As vantagens de uma válvula gaveta incluem o fato de que este tipo de válvula, quando aberta, não contém nenhum elemento que impeça o fluxo.

Na posição "aberta"
Passo 1
Passo 2
Na posição "fechada"

As válvulas de diafragma usam uma membrana flexível (diafragma) como elemento de fechamento, um método de "pinçamento" para interromper o fluxo da válvula usando a membrana flexível.

Uma das vantagens de uma válvula de diafragma é que os componentes da própria válvula são separados do fluxo do meio, o que no caso de meios agressivos aumenta a vida útil da válvula, sujeita a manutenção regular e substituição oportuna da membrana.

Estes tipos de válvulas geralmente não são adequados para ambientes agressivos e ambientes com altas temperaturas; são usados ​​principalmente para sistemas de encanamento.

Abaixo está um vídeo que mostra claramente o princípio de funcionamento de uma válvula borboleta três excêntrica

Válvula de controle de sede (linear)— feito com base em uma válvula de sede. A regulação é realizada alterando a área de fluxo entre a válvula e a sede. Este tipo de válvula de controle é chamada de linear porque é controlada por atuadores elétricos com movimento progressivo da haste. O design universal da válvula de controle permite criar quase qualquer característica de fluxo devido a modificações na válvula e na sede, e as excelentes características de controle e o design simples da válvula de controle com válvula de sede contribuíram para seu amplo uso na construção de sistemas de engenharia. A única desvantagem das válvulas lineares é o formato complexo da parte do fluxo, que é inadequada para uso com meios viscosos.

Válvula de controle de esfera (rotativa)— feito com base em uma válvula de esfera. A regulação é realizada alterando a área do fluxo girando a bola em torno de um eixo perpendicular à direção do fluxo da água. A seção de fluxo da bola pode ser redonda ou de outro formato. Válvulas de controle rotativo deste tipo são chamadas porque são controladas por atuadores com rotação radial da haste. As válvulas de controle de esfera são usadas em conjunto com atuadores rotativos de alta força de fechamento e são controladas pelo movimento radial da haste. As desvantagens das válvulas de controle de esfera são a necessidade de usar acionamentos elétricos caros com alta força de fechamento e a dificuldade de criar uma característica de fluxo linear ou de porcentagem igual - como resultado, baixa precisão de controle. As vantagens incluem o formato simples da peça de fluxo, adequada para uso com meios de trabalho viscosos.

De acordo com a presença de função protetora, as válvulas de controle são divididas em:

• Normalmente aberto - quando a energia é desligada, a área de fluxo é aberta.
• Normalmente fechados - quando a energia é desligada, eles bloqueiam o fluxo.
• Sem função de proteção - quando a energia é desligada, o acionamento elétrico para.