Регулюючі клапани Купити регулюючий двоходовий та триходовий клапан компанії ЛДМ
Регулюючі клапани використовують для керування тиском рідких і газоподібних речовин, що передаються трубопроводами. Регулюючий клапан дозволяє безперервно або дискретно регулювати надходження робочого середовища в трубопровід.
Для систем, у яких особливо важливо точно розподілити потоки робочого середовища, необхідний вузол регулювання тиску.
Це особливо актуально, наприклад, для тепломереж, тому що від об'ємів теплоносія, що надходить у труби і радіатори, залежить клімат у приміщеннях. Пропускна здатність трубопроводу знижується або збільшується відповідно при зменшенні або збільшенні перерізу отвору всередині клапана.
Проблема вирішується шляхом постійної зміни пропускної здатності труби, якою рухається рідина або газ за допомогою регулюючого клапана.
За призначенням розрізняють три основні види регулюючих клапанів:
- двоходовий прохідний - служить тільки для керування витратою рідини або газу, що використовується на прямих ділянках трубопроводу;
- двоходовий кутовий – регулює натиск та змінює його напрямок, використовується на місцях повороту трубопроводу;
- триходовий - змішує два види робочого середовища в загальний потік або поділяє один потік на два.
Найпростіший регулюючий клапан – прохідний, він складається з наступних деталей:
- корпус у вигляді трійника, що має усередині прохідний отвір;
- фланець або різьблення на кінцях патрубків;
- вузол ущільнення, що підтримує герметичність клапана;
- затвор – регулюючий орган клапана;
- шток – деталь, що служить зміни положення затвора.
Регулювання потоку робочого середовища відбувається шляхом зміни розміру прохідного отвору при переміщенні положення затвора до прохідного отвору.
Конструкція частково змінюється та доповнюється новими елементами залежно від призначення регулювального клапана.
Зверніть увагу! Існують запірно-регулюючі клапани, які доопрацьовані так, щоб можна було повністю припинити надходження робочого середовища. В цьому випадку затвор виготовляється таким чином, щоб у закритому положенні його частини герметично змикалися.
Переваги регулюючих клапанів
Цей вид регулятора використовується в побутових та промислових системах водо- та газопостачання, тепломережах та нафтових магістралях.
Регулюючі (запірно-регулюючі) клапани
Клапани призначені для керування потоками рідких та газоподібних середовищ, що транспортуються трубопроводами.
Регулюючі та запірно-регулюючі клапани здійснюють безперервну зміну витрати регульованого потоку від мінімального коли клапан повністю закритий до максимального коли клапан повністю відкритий.
Запірні або відсікові клапани керують регульованим потоком не безперервно, а дискретно (клапан повністю відкритий або закритий повністю). Як у регулюючих, так і запірних клапанів є невеликі протікання регульованого середовища при закритому положенні клапана.
Слід зазначити, що розподіл клапанів на регулюючі, запірні та запірно-регулюючі є тільки в нашій країні, так само як і окремі стандарти на протікання для регулюючих та запірних клапанів. Весь решта світу виробляє просто регулюючі клапани, протікання у яких поділяються на шість класів, чим вище номер класу – тим менше протікання. Останні три класи відносяться до клапанів, які у нас називають запірними та запірно-регулюючими.
Під умовним діаметром проходу клапана (Ду) слід розуміти номінальний внутрішній діаметр вхідного та вихідного патрубків клапана (у ряді випадків діаметр вихідного патрубка може перевищувати діаметр вхідного). Кожному значенню умовного діаметра проходу клапана відповідає максимально можливе значення витрати регульованої речовини, яка, у випадку, залежить від низки параметрів (перепаду тиску, щільності та інших.). Для зручності порівняння клапанів та вибору за результатами гідравлічного розрахунку необхідного типорозміру клапана введено поняття умовної пропускної спроможності.
Умовна пропускна здатність клапана (Kvy) показує, скільки води при температурі 20 °С може пропустити клапан при перепаді тиску на ньому 0,1 МПа (1 кгс/см2) при повністю відкритому затворі.
Регулюючий клапан складається з трьох основних блоків: корпусу, дросельного вузла та приводу клапана. Типова конструкція прохідного
запірно-регулюючого клапана без встановленого приводу представлена малюнку 1.
Всередині корпусу клапана 1 встановлюється дросельний вузол, що складається з сідла 2 і плунжера 3, пов'язаного зі штоком 4. Сідло може бути виконане в різних конструктивних виконаннях: ввертатися в корпус клапана як показано на малюнку 1, притискатися до корпусу спеціальною втулкою або виконуватися заєднувати .
Плунжер ковзає по напрямній, виконаній у кришці 5. Між корпусом 1 і кришкою 5 встановлена ущільнювальна прокладка 6. Шток 4 виводиться назовні через сальниковий вузол 7, що представляє собою набір підпружинених шевронних кілець з фторопласту-4 або його модифікацій. На кришці 5 встановлюється привід, шток якого з'єднується зі штоком. Привід може бути пневматичним, ручним, електричним або електромагнітним.
Дросельний вузол є регулюючим та замикаючим елементом клапана. Саме в цьому вузлі реалізується завдання зміни прохідного перерізу клапана та, як наслідок, зміна його витратної характеристики.
Конкретні комбінації втулка-сідло-плунжер вибираються виходячи з умов експлуатації клапана: перепаду тиску, типу регульованого
середовища та її температури, наявності хутряних домішок, величини пропускної спроможності, в'язкості середовища і т.д.
У більшості випадків важливе значення для роботи клапана має правильний напрямок подачі робочого середовища. Воно маркується стрілкою на зовнішній поверхні корпусів. Якщо середовище подається через лівий канал у корпусі, зображеному на малюнку 1, такий напрямок подачі називається «під затвор» (середовище підходить до плунжера знизу), а якщо середовище подається по правому каналу, то такий напрямок подачі називається «на затвор» (середовище) притискає плунжер до сідла у закритому стані). Основні параметри та характеристики типових регулюючих прохідних клапанів, що випускаються вітчизняними підприємствами, представлені у таблицях 1 та 2.
Таблиця 1.
Основні параметри запірно-регулюючих клапанів
Таблиця 2.
Умовна пропускна здатність запірно-регулювальних клапанів
ВИКОНАВЧІ МЕХАНІЗМИ
Приводи та виконавчі механізми запірно-регулюючої, регулюючої та запірної трубопровідної арматури призначені
для перетворення керуючого сигналу (пневматичного, електричного або механічного) в механічне (лінійне або обертальне) переміщення штока приводу та жорстко пов'язаного зі штоком запірного органу (клапана, кульового затвора, дискової заслінки, засувки тощо).
Виконавчі механізми, що застосовуються для управління запірно-регулюючою арматурою за принципом дії та видом енергії для створення необхідного механічного зусилля на робочому затворі поділяють на:
Пневматичні
Електричні
Гідравлічні
Комбіновані
Пневматичні виконавчі механізми
Пневматичні виконавчі механізми в силу традиції займають досить велике місце серед приводів для регулюючої арматури різного типу. Це обумовлено насамперед тим, що масова промислова автоматизація до 50-х, 60-х років минулого століття базувалася здебільшого на пневматиці. Пневматичні системи автоматизованого управління сьогодні, в епоху мікропроцесорів та широкого застосування цифрової електроніки, виглядають дещо архаїчно, і крім того, вони досить громіздкі, вимагають організації мереж підготовки та розподілу стиснутого повітря, яке до того ж витрачається під час роботи пневматичних систем.
Разом з тим, простота конструкції пневмоприводів, а як наслідок цього - досить висока надійність та ремонтопридатність їх дозволяють успішно використовувати такі приводи і в сучасних системах автоматизованого управління технологічними процесами.
Пневматичні виконавчі механізми призначені для перетворення змін тиску повітря Р на виході регулятора в переміщення регулюючого органу - клапана, заслінки, шибера, крана тощо. Регулюючий орган змінює витрату потоку рідини, газу, пари тощо на об'єкті управління, цим викликає зміна регульованого технологічного параметра.
За типом приводу пневматичні виконавчі механізми діляться на мембранні, поршневі, поворотні, пневмодвигуни, що обертаються.
Мембранний виконавчий механізм (МІМ)
Схема мембранного виконавчого механізму (МІМу) показана на малюнку 2. Переміщення вихідного штока 2, з'єднаного з регулюючим органом, в один бік здійснюється силою, яка створюється тиском Р, в іншу - зусиллям пружини 3. Сигнал Р надходить у герметичну мембранну «головку», в якій знаходиться мембрана із прогумованої тканини товщиною 2-4 мм із жорстким центром. Знизу на мембрану тисне пружина 3. У мембранних виконавчих механізмах (рис. 2) тиск керуючого повітря впливає на мембрану 4, затиснуту по периметру між кришками приводу, і створює зусилля, яке вирівнюється пружиною 3. Таким чином, хід штока 2 приводу пропорційний величині керуючого тиску. Жорсткість та попереднє стиснення пружини визначає діапазон зусиль приводу та номінальний хід.
Мембранні виконавчі механізми класифікують за розмірами мембранних «головок». МІми поставляються зазвичай спільно
з регулюючими органами – клапанами. Так як при знятті тиску Р мембрана завжди переміщається вгору, то в залежності від конструкції регулюючого органу розрізняють нормально відкриті АЛЕ і нормально закриті НЗ клапани.
Малюнок 2. Мембранний виконавчий механізм, встановлений на регулювальному клапані:
1 – регулюючий орган; 2 – шток; 3 – пружина; 4 – мембрана; 5 - сальник
Статичні характеристики більшості МІМів близькі до лінійних, однак вони мають зону гістерези, що становить 2-15% від найбільшого значення Р. Ця величина залежить від зусиль тертя в сальнику 5, від перепаду тисків на регулювальному органі, від характеристик пружини та ефективної площі мембрани.
Для зменшення зони гістерези та покращення динамічних характеристик МІМів на виконавчий механізм встановлюють додаткові підсилювачі потужності, звані позиціонерами. Розрізняють позиціонери, що працюють за схемою компенсації переміщень та за схемою компенсації сил. У позиціонерах обох типів МІМ охоплюється негативним зворотним зв'язком за положенням штока, що виключає вплив на статичні характеристики сил тертя в сальнику, перепаду тисків на регулювальному органі і т.п.
Одночасно з цим збільшення витрат повітря, що подається в МІМ, і помітно покращуються динамічні характеристики останнього.
Для сполучення з електричними сигналами систем управління застосовують електропневматичні позиціонери, які крім поліпшення статичних характеристик мембранних виконавчих механізмів забезпечують перетворення електричного сигналу в імпульс керуючого повітря, що подається на МІМ.
Основні технічні характеристики МІМів представлені у таблиці 3.
Таблиця 3.
Зовнішній вигляд типових МІМів, що встановлюються на клапанах, що регулюють, представлений на малюнку 3.
Поршневі пневматичні приводи
Поршневі пневматичні приводи (ППП) застосовують у тих випадках, коли потрібне лінійне переміщення штока виконавчого
Запірно-регулююча арматура використовується для контролю потоку середовища на об'єктах промислового виробництва та побутових системах життєдіяльності. Магістральні трубопроводи, родовища нафти і газу та заводи з їх переробки, сталеплавильні та хімічні підприємства, очисні споруди та міський водогін – ось лише невелика частина підприємств, де потрібна величезна кількість запірно-регулюючої арматури.
Існує безліч типів та модифікацій запірно-регулюючої арматури. Ми розглянемо принцип дії найбільш поширених типів виробів, таких як кульові крани, дискові поворотні затвори, шиберні засувки, запірні клапани та мембранні клапани.
Принцип дії всіх перерахованих вище типів запірної арматури приблизно однаковий. Всі ці пристрої або обмежують потік середовища (повітря, рідин, пари, газу, сипких тіл) або повністю перекриває його. Розрізняються лише елементи конструкції типів запірної арматури (мембрана, диск, куля) за допомогою яких і відбувається перекриття потоку.
Кульовий кран – один із найнадійніших елементів запірної арматури. Крани такого типу забезпечують дуже хорошу можливість повного перекриття потоку у разі повороту запірного елемента на чверть обороту (90°). До переваг кульового крана слід також віднести низький час закриття, і низьку ймовірність протікання, у разі зносу ущільнення
Кульові крани можна розділити на неповнопрохідні та повнопрохідні. Неповнопрохідний кран у відкритому стані має діаметр проходу менший, ніж діаметр трубопроводу, повнопрохідний кран має діаметр проходу, що дорівнює діаметру трубопроводу. Повнопрохідний кульовий кран ефективніший, т.к. дозволяє мінімізувати падіння тиску в клапані.
Кульові крани рекомендуються лише для використання у повністю відкритому або повністю закритому положенні. Вони не пристосовані для точного регулювання потоку або функціонування в частково відкритому положенні, оскільки створюється надлишковий тиск на частину корпусу, що може призвести до його деформування. Деформування корпусу призводить до протікання та поломок.
У положенні "відкрито" |  |
|---|---|
Крок 1 |  |
Крок 2 |  |
У положенні "закрито" |  |
Дисковий поворотний затвор регулює потік за допомогою спеціального елемента - диска, закріпленого на валу, і навколо своєї осі, що повертається. Також, як і кульовий кран, дисковий затвор здатний здійснити перекриття за досить короткий час, так як диск здійснює такий самий оборот на 90°, через що цей затвор називають також чверть-оборотним.
Залежно від положення диска та валу щодо корпусу, дискові затвори можуть бути триексцентриковими та двоексцентриковими . Затвор зі зміщеним ексцентриситетом означає, що вісь диска зміщена щодо геометричної осі корпусу, що забезпечує щільніше прилягання диска до ущільнення затвора, а отже виключає протікання.
Дискові поворотні затвори характеризуються простотою конструкції, легкістю ваги та компактними розмірами. Але матеріали, що використовуються при виробництві затворів, можуть обмежити їх застосування при дуже високих температурах або вкрай агресивних середовищах. В основному це стосується ущільнень затвора, які виготовляються з полімерних матеріалів.
У положенні "відкрито" |  |
|---|---|
Крок 1 |  |
Крок 2 |  |
У положенні "Закрито" |  |
Запірно-регулюючий клапан підходить для використання на різних технологічних об'єктах, крім лише трубопроводи великих діаметрів, Для контролю та регуляції потоку середовища.
Принцип дії клапанів не сильно відрізняється від принципу дії іншої запірно-регулюючої арматури. Переваги цих клапанів полягають у малому ході затвора для повного відкриття, відповідно такий клапан зазвичай має малі габарити та прийнятну масу. Також клапан має високу герметичність, і відсутність тертя ущільнення затвора об сідло, що значно скорочує їх знос.
Недоліки подібного типу клапанів полягають у сильному гідравлічному опорі, і, відповідно, у великих втратах енергії, обмеженні максимального діаметра трубопроводів, на які їх можна встановити, а також у існуванні застійних зон (через S-подібний внутрішній переріз), де можуть накопичуватися домішки та сміття.
У положенні "відкрито" |  |
|---|---|
Крок 1 |  |
Крок 2 |  |
У положенні "закрито" |  |
Конструкція шиберної засувки нагадує шлюз – потік регулюється шляхом його поділу за допомогою металевої пластини – шибера. Шиберна засувка – одна з найпростіших пристроїв для регуляції потоку.
Шиберні засувки, залежно від конструкції замикаючого елемента, можуть бути міжфланцевими, двосторонніми та ножовими.
До переваг шиберної засувки слід віднести те, що цей тип засувок у відкритому стані не містить жодних елементів, що перешкоджають потоку.
У положенні "відкрито" |  |
|---|---|
Крок 1 |  |
Крок 2 |  |
У положенні "закрито" |  |
Мембранні клапани використовують як запірний елемент гнучку мембрану (діафрагму) метод «щипати», щоб зупинити потік клапана, використовуючи гнучку мембрану.
Однією з переваг мембранного клапана є те, що компоненти самого клапана відокремлені від потоку середовища, що у разі агресивних середовищ збільшує термін служби клапана за умови регулярного обслуговування та своєчасної заміни мембрани.
Ці типи клапанів, як правило, не підходить для агресивних середовищ, і середовищ з високими температурами, в основному вони застосовуються для водопровідних систем.
Нижче наведено відео, в якому наочно показано принцип роботи триексцентрикового дискового затвора
Сідельний регулюючий клапан (лінійний)- Виконаний на базі сідельного клапана. Регулювання здійснюється рахунок зміни прохідного перерізу між затвором і сідлом. Лінійними регулюючі клапани цього називаються тому, що управляються електричними приводами з поступальним рухом штока. Універсальна конструкція регулюючого клапана дозволяє створити практично будь-яку витратну характеристику за рахунок модифікацій затвора та сідла, а відмінні регулюючі характеристики та простий пристрій регулюючого клапана з сідельним затвором сприяли його поширенню в інженерних системах будівель. Єдиний недолік лінійних клапанів – складна форма проточної частини непридатна до застосування з в'язкими середовищами.
Кульовий регулюючий клапан (ротаційний)- Виконаний на базі кульового крана. Регулювання здійснюється рахунок зміни прохідного перерізу поворотом кулі навколо осі перпендикулярної напрямку потоку води. Прохідний переріз кулі може бути круглою чи іншою формою. Ротаційними регулювальними клапанами цього типу називаються тому, що вони управляються приводами з радіальним обертанням штока. Кульові регулюючі клапани використовуються спільно з ротаційними приводами з високим зусиллям закриття та керуються радіальним рухом штока. Недоліками кульових регулюючих клапанів є необхідність використання дорогих електроприводів з високим зусиллям закриття та складність створення лінійної або рівновідсоткової витратної характеристики – як наслідок, низька точність регулювання. До переваг можна віднести просту форму проточної частини придатну для використання з в'язкими робочими середовищами.
За наявності захисної функції регулюючі клапани поділяються на:
- Нормально відкриті – при відключенні живлення відкривають прохідний переріз.
- Нормально закриті – при відключенні живлення перекривають потік.
- Без захисної функції – при відключенні живлення електроприводи зупиняються.