Клапан регулировочный для воды: Регулирующие клапаны для воды | «Авангард»

Регулирующие клапаны для воды | «Авангард»

Для управления расходом или давлением рабочей среды в сетях отопления или водоснабжения используют регулирующий клапан. Принцип действия клапана основан на изменении объемов подачи или перекрывании жидкости путем уменьшения пропускного отверстия. Некоторые модели регулирующих клапанов служат для перераспределения среды или смешивания потоков с разными характеристиками.

Особый тип арматуры представляет запорно-регулирующий клапан, который применяют для контроля рабочей среды. Кроме того, такой клапан служит для полного перекрывания жидкости. Герметичность регулирующего клапана обеспечивается за счет особой конструкции запорного механизма и наличия уплотнителей.

Типы приводов и сфера применения

Клапан относится к востребованному виду трубопроводной арматуры и применяется для регулирования среды в коммунальном хозяйстве, теплоэнергетике и в промышленности. По способу управления регулирующие клапаны бывают:

• Ручные. Они устанавливаются на трубопроводах небольшого сечения и обычно используются для регулирования среды в бытовых инженерных сетях.
• Автоматические. Такие регуляторы давления применяют при монтаже труб большого диаметра. Регулирующие клапаны комплектуются датчиками и приводом, который упрощает регулирование расходом жидкости.

Регулирующие клапаны изготавливают с электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом.

Устройства для управления

По направлению перемещения жидкости регулирующая арматура представлена:

• Двухходовыми регулирующими клапанами. Они служат для подачи или перекрывания жидкости в одном из контуров. 2-х ходовые регулирующие клапаны используются в сетях обогрева и системах «теплый пол».
• Трехходовыми регулирующими клапанами. Бывают смесительными или разделительными. Первый вариант регулирующих клапанов применяется для смешивания потоков с разными параметрами и устанавливается в системах «теплый пол». 3-х ходовые регулирующие клапаны разделительного типа используются для перенаправления горячей воды.

Компания «Авангард» производит и реализует двухходовые регулирующие клапаны, которые отличаются длительным сроком эксплуатации. Мы предлагаем трехходовые регулирующие клапаны по приемлемым ценам. Для приобретения регулирующих клапанов, которые изготавливаются и маркируются согласно ГОСТ, позвоните по контактным телефонам или оставьте заявку на сайте.

принцип работы, назначение и преимущества оборудования для стабилизации давления воды в трубопроводе

Организация водоснабжения в жилом доме, особенно если строение многоквартирное,  требует соблюдения множества правил и норм. Часто к поломкам оборудования, появлению протечек, выходу из строя бытового оборудования, подключенного к водопроводу – стиральных и посудомоечных машин, водонагревателей приводит неравномерное давление воды в трубопроводе и резкие его перепады. Помочь с решением этого вопроса поможет регулирующий клапан давления воды.

Какие функции выполняет клапан водяной для регулировки давления

Функции, которые выполняет клапан водяной, состоят в следующем:

• Многие разновидности бытового сантехнического оборудования настроены на работу не выше 3 атм. Система водоснабжения существенно перегружается при повышении этого значения, соединительные переходники и прокладки утрачивают свою надежность, функциональные узлы стиральных и посудомоечных машин выходят из строя. Устройства для регулировки предупреждают поступление воды под высоким давлением, своевременно понижая его до оптимального значения.
• Резкий скачек давления чреват гидравлическим ударом, который влечет за собой прорыв трубы и выход из строя агрегатов на котельных. Большой скачок давления может привести не только к поломке, но даже взрыву накопительного водонагревателя. Регулятор давления защитит от подобных неприятностей.
• За счет регулировки давления воды в трубопроводе приходит ее экономичное потребление до 25 % при уменьшении напора до 3 атм.
• При использовании клапанов регулировки давления снижается шум от работы сантехнического оборудования – кранов и смесителей.
• Уменьшение напора воды приводит к тому, что при образовании протечки, потери от затопления будут сокращены, так как устройство снижает подачу воды при падении давления в трубе.

Какими особенностями обладает регулятор давления «после себя» и «от себя»

В зависимости от места расположения регулятора давления в системе, выделяют две основные группы: регулятор давления «после себя» и «до себя». Из названия понятно, на каком промежутке трубопровода осуществляется регулировка давления – до или после точки установки устройства.
Конструкция РДВ содержит поршень (клапан), пружину «мембрану» и чугунный, латунный или стальной корпус. Дополнительно прибор может иметь манометр, очищающий фильтр, воздушный клапан, шаровой кран.
По долговечности и практичности лидируют мембранные модели. Поршневые более уязвимы перед качеством воды.
Пропускная способность устройств бывает разной. В связи с этим они бывают бытовыми, коммерческими и промышленными.

Как правильно выбирать регулирующие клапаны воды

Выбирая регулирующие клапаны воды, обратить внимание рекомендуется на материал изготовления устройства. Это должен быть прочный металл и сплавы (сталь, латунь, бронза). Широкий ассортимент, предлагаемый множеством специализированных магазинов, состоит не только из достойных товаров этой категории, но и из изделий сомнительного качества. Чтобы правильно выбрать клапан давления, стоит обратить внимание на его стоимость – он не должна быть низкой, и вес – качественное изделие не может быть слишком легким.
Также внимание уделяют качеству литья – на поверхности и стенках изделия не должно быть раковин и обломов.
Специалисты рекомендуют приобретать модели, оснащенные манометрами, благодаря которым настройка оборудования и контроль рабочих параметров будет производиться проще.

Клапаны bermad: преимущества

Клапаны «bermad» широко представлены на российском рынке и более чем за 10 лет зарекомендовали себя, как качественная и долговечная продукция. Являясь собственной разработкой компании Bermad, изделия отвечают всем международным стандартам, сертификатам качества, в том числе ISO 900, требованиям и нормам эксплуатации.
Для изготовления клапанов регулировки давления марки «Bermad» применяется высокотехнологичное оборудование и материалы. Это позволяет получать на выходе функциональные устройства, для которых не принципиально качество и состав воды – изделия работают на высоком уровне в течение многих лет.
Назначение и эксплуатационные условия позволяют приобрести клапаны многоцелевого или специализированного использования.

Применяемый тип оборудования

Клапан регулировочный для воды под электропривод. Регулирующие клапаны с электроприводом

Среди многообразия трубопроводной арматуры особой популярностью пользуется регулирующий клапан. Он предназначен для контроля параметров перемещаемой среды в трубопроводных магистралях разного назначения. Регулировка осуществляется за счет изменения пропускной способности клапана. Для автоматизированного управления регулирующей арматурой применяют различные типы приводов. Они используются в трубопроводах, отдельные элементы которых подвергаются значительным нагрузкам, и могут быть электрическими или пневматическими.

Устройства с электроприводами востребованы в котельных, сетях отопления и вентиляции и на тепловых пунктах. Клапаны с пневмоприводами устанавливают на производствах, где управление осуществляется воздухом. Также клапаны с пневматическим приводом используются на взрывоопасных трубопроводах и для регулировки вне помещений.

Назначение и особенности регулирующих клапанов с приводами

В отличие от запорных клапанов, которые предназначены для полного перекрывания, клапаны для регулировки служат для контроля и изменения объема транспортируемой среды. Такие функции востребованы на промышленных трубопроводах, используемых для перемещения:

• газообразных и жидких веществ;
• пара;
• нефти и ее производных.

Регулирующий клапан с приводом позволяет варьировать показатели давления, регулировать потоки транспортируемой среды и контролировать производительность магистралей.

Управление и использование приводов

По сравнению с бытовыми трубопроводами магистрали промышленного назначения отличаются большей протяженностью и интенсивным режимом эксплуатации. Для регулировки перемещаемой среды требуется множество клапанов, которыми сложно управлять вручную. Оснащение регулирующих клапанов различными вариантами приводов упрощает контроль работы трубопроводов и позволяет изменять параметры дистанционно. Применение клапанных регулирующих механизмов с механическим приводом обеспечивает эффективное управление технологическими процессами. С помощью приводов можно непрерывно контролировать параметры перемещаемых жидкостей или газа, и предотвращать аварии. Исполнительный механизм препятствует обратному движению транспортируемых веществ, и защищает от гидравлических ударов.

Чтобы приводные механизмы выполняли свои функции, необходимо соблюдение следующих правил:

• При монтаже регулирующего клапана направление движения рабочей среды должно совпадать со стрелками, изображенными на корпусе устройства.
• Клапаны могут фиксироваться вертикально и горизонтально. Однако исполнительный механизм, приводящий в движение запорный элемент, нужно располагать сверху.
• Трубопроводы следует прочно закрепить, предусмотрев надежную защиту от вибраций.

В случае выхода привода для клапана из строя, может потребоваться его замена. Для упрощения демонтажных работ необходимо обеспечить доступ к регулирующему клапану и его элементам.

Варианты клапанов с приводами и их отличия

Приводные механизмы применяются для преобразования исходного управляющего сигнала, поступающего от внешнего источника, в перемещение запорного элемента. В зависимости от используемой энергии различают следующие виды клапанов для регулировки расхода транспортируемых веществ:

• Клапаны с пневмоприводом.
  В качестве источника энергии для исполнительных механизмов таких клапанов служит давление сжатого воздуха. В зависимости от вида ПИМ бывают мембранные и поршневые устройства. Если поршневым механизмом оснащен запорный клапан, то он относится к защитной арматуре.
• С электрическим исполнительным механизмом.
  Конструктивно электропривод состоит из электродвигателя, системы управления и редуктора. В качестве источника энергии для таких клапанов служит электричество, а управление транспортируемой средой может осуществляться с помощью дистанционного устройства. У клапанов с электроприводом наблюдается хорошее взаимодействие между двигателем и пультом управления, в том числе и при значительных расстояниях между ними.
• С электромагнитным приводом.
  У клапанов с электромагнитными приводами преобразование энергии для перемещения запорного элемента происходит благодаря электромагнитам. Он является неотъемлемой частью исполнительного механизма, и в зависимости от нюансов конструкции бывает блочным или встроенным.

Клапаны с пневмоприводами
надежны, простоты в управлении и применяются на объектах повышенной опасности. Пневматика дешевле устройств с сервоприводами, но имеет значительные габаритные размеры.

Клапаны с электроприводами
легко устанавливать и перенастраивать. Они взаимодействуют с приборами телеметрии, компьютерами и остальными средствами управления. Клапаны с электроприводами изготавливаются в общепромышленном и во взрывозащищенном исполнении, которое востребовано на газопроводах. Среди недостатков клапанов с электрическим приводом выделяют повышенную чувствительность к влажности и температуре, а также отключение двигателя при повреждениях электропитания.

Клапаны с электромагнитным приводом
пользуются спросом в автоматизированных системах управления, которые регулируют параметры потоков перемещаемых сред. Клапаны с сервоприводом имеют ресурс, который измеряется 10 000 и более циклов срабатывания запорного элемента. Они точностью регулирования и оперативно реагируют на подаваемые сигналы.

Важная информация:
согласно ГОСТу 12893-2005 клапаны с электроприводами и другими видами исполнительных механизмов бывают нормально-открытыми и нормально-закрытыми. НО открываются полностью при отсутствии управляющего сигнала, а НЗ — остаются с закрытым проходным сечением. Грамотное сочетание арматуры разного типа позволяет избежать дополнительных повреждений при отключении электропитания и в других аварийных ситуациях.

Клапаны с механическим приводом различаются и типом рабочего элемента. В зависимости от нюансов конструкции запорного механизма они бывают:

• Золотниковые.
  Функции запорного элемента выполняет золотник, поворот которого позволяет регулировать параметры перемещаемой рабочей среды. Он не обеспечивает полную герметичность, поэтому обычно применяется на магистралях с низкими показателями давления.
• Седельные.
  В качестве запорного устройства служит плунжер, который уменьшает пропускную способность путем перемещения через одно или два седла. По исполнению запорный элемент клапана представлен устройствами стержневого, тарельчатого или игольчатого типа.
• Мембранные.
  Контроль параметров перемещаемой среды выполняют с помощью эластичной мембраны. Для устранения погрешностей, которые иногда возникают при управлении, мембранные клапаны оснащаются элементами, предназначенными для контролирования положения штока.

Полное перекрывание рабочей среды выполняют с помощью запорной арматуры, которая также комплектуется сервоприводом. Конструкция запорного устройства обеспечивает герметичность узлов и незаменима в магистралях, по которым транспортируют жидкости и газ.

Методика подключения

По принципу соединения с трубопроводом выделяют следующие варианты арматуры:

• Фланцевые.
  Такие клапаны укомплектованы фланцами в виде дисков с отверстиями под болты и могут использоваться на магистралях высокого давления. Арматура рассчитана на многократную установку и демонтаж, что позволяет быстро менять оборудование при повреждении.
• Под приварку.
  Клапаны, которые фиксируются с магистралями с помощью сварки, применяются для управления расходом рабочей среды при повышенных требованиях к герметичности. В результате образуется неразъемное соединение, что усложняет замену арматуры.

Важная информация:
монтаж клапанов под приварку проводится согласно положениям ГОСТ 16037-80, если иное не предусмотрено конструкторской документацией на арматуру.

В НАЛИЧИИ

Среда:

Давление среды:
16 бар
Температура среды:
-20…+150°С
Материалы:

Тип привода:

В НАЛИЧИИ

Среда:
воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды:
16 бар
Температура среды:
-20…+150°С
Материалы:
корпус- чугун, уплотнение в затворе — фторопласт
Тип привода:
Электропривод Белимо (Швецария)

Среда:
воздух, вода, пар, и т.п.
Давление среды:
16 бар
Температура среды:
-15…+300°С
Материалы:

Тип привода:
Электропривод Regada (Словакия)

Клапан 25ч945п запорно-регулирующий с электрическим приводом типа REGADA является регулирующим и запорным исполнительным устройством, предназначенным для автоматического регулирования расхода неагрессивных к материалам деталей клапана сред, а также для полного перекрытия потока в системах теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, вентиляции и других технологических системах.

КЗР 25ч945п управляется электронными контроллерами типа ТРМ-12, ТРМ-32 и др.
Технические характеристики
Температура окружающей среды –от 5ºС до 50ºС
Относительная влажность воздуха –от 30 до 80 % при температуре 35ºС
Условное давление, Ру –1,6 МПа
Регулируемая среда –жидкие и газообразные среды, неагрессивные к материалам деталей клапана
Температура регулируемой среды: от -25 до +150ºС
Класс герметичности –А (нет видимых протечек) ГОСТ 9544
Пропускная характеристика –линейная
Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей –исполнение 1 ряд 2 ГОСТ 1281
Положение и способ монтажа

Клапан ЗРК 25ч945п устанавливается в любом положении, кроме электроприводом под клапаном. В месте удобном для проведения обслуживания и ревизии. При наклонном расположении клапана под ЭИМ следует установить опоры
Гарантии

Гарантийный срок эксплуатации –12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию.

Срок консервации – 5 лет.

Срок службы – не менее 10 лет.

Наработка на отказ – 100000 часов.
Преимущества клапанов КЗР:
обеспечение точного регулирования в системе
совмещение запорной и регулирующей функций
применение простой и надежной конструкции узла затвора
применение сальникового узла, не требующего сервисного обслуживания
ремонтопригодность, возможность послегарантийного обслуживания
Принцип работы:

Регулирование потока рабочей среды осуществляется путем перемещения плунжера относительно седла и изменения тем самым пропускной способности клапана по сигналу, поступающему на ЭИМ. Усилие, развиваемое ЭИМ, передается на плунжер, который перемещается вверх и вниз, изменяя площадь открытого проходного отверстия седла. Герметичность клапана относительно внешней среды обеспечивается прокладкой и сальниковым уплотнением
Материал основных деталей клапана
Корпус клапана – серый чугун СЧ20 ГОСТ 1412
Плунжер – нержавеющая сталь 40Х13 ГОСТ 5949
Уплотнение на плунжере – Фторопласт Ф4 К15М5
Седло – латунь ЛС59 ГОСТ 5527
Уплотнение сальникового узла – фторкаучук ГОСТ 9833 (6 группа резины)

Для заказа необходимо сообщить Ду и Kvy.

1. На теплоэлектроцентралях (ТЭЦ),
2. На центральных и индивидуальных тепловых пунктах (в системах горячего водоснабжения и отопления, кондиционирования воздуха и приточной вентиляции).
3. На технологических линиях пищевой, нефтехимической, химической и других отраслей промышленности. Управление регулирующими клапанами осуществляется с помощью электроприводов, пневмоприводов и электромагнитных приводов. Наши специалисты предоставляют подробные консультации по подбору регулирующих клапанов.

Устройство регулирующего клапана

В качестве подвижного элемента регулирующего клапана используется плунжер, который может быть тарельчатым, игольчатым либо стержневым. Плунжер, перемещаясь вдоль оси потока рабочей среды через седло или седла, изменяет проходное сечение. Регулирующий седельный клапан может применяться для воды, этиленгликоля 40%, пара без абразивных частиц, воздуха, газа, а также других сред, совместимых с материалом внутренних элементов конструкции.

Виды по конструкции

Клапаны регулирующие односедельные.
Расчетное проходное сечение арматуры данного вида образовано одним затвором.

Клапаны регулирующие двухседельные.
Расчетное проходное сечение арматуры данного вида образовано двумя затворами, которые работают параллельно и находятся на одной оси.

Периодичность проведения технического обслуживания

Раз в месяц

Для проведения ежемесячного технического обслуживания демонтаж регулирующего клапана с электроприводом не требуется. В данном случае проводятся следующие виды работ:

• Устранение повреждений защитного покрытия корпуса арматуры.
• Затяжка стопорных колец гаек и болтов привода.
• Устранение утечек во фланцевых соединениях арматуры данного вида с трубопроводом.

Раз в 5 лет

Для проведения технического обслуживания регулирующий клапан с электроприводом необходимо демонтировать с трубопровода. В данном случае проводятся следующие виды работ:

• Удаление загрязнений и осадков из проточной части арматуры.
• Устранение повреждений внутреннего покрытия и деталей.
• Удаление коррозии с деталей.

Этой статьей мы начинаем цикл материалов, посвященных отдельным элементам систем автоматизации. В первой статье мы познакомимся с назначением, устройством и принципом действия электромагнитных клапанов с электроприводом.

Клапаны представляют собой устройства, которые регулируют: давление, температуру, направление потока жидкости или газа в трубопроводе.

Все клапаны можно разделить на нерегулируемые и регулируемые, в которых геометрические размеры рабочих окон или их число зависят не только от параметров потока жидкости, но и от воздействия извне.
Можно выделить клапаны: переливные, редукционные, предохранительные, обратные и переключающие.

Регулируемый клапан — клапан, изменяющий расход жидкости (газа), который
поступает в объект регулирования или отводится из него.

Регулируемый клапан представляет собой изменяемое гидравлическое сопротивление с переменной площадью проходного сечения от нуля (при посадке плунжера в седло) до максимума (при полностью открытом клапане) и с переменным коэффициентом местного сопротивления, ибо скорость потока меняется по величине и направлению.
Наиболее часто регулируемый клапан сочленяется исполнительными механизмами и
обычно составляет с ними конструктивно один общий узел.

Клапаны с электроприводом
являются одним из самых востребованных типов трубопроводного оборудования. С их помощью можно перекрыть и отрегулировать характеристики движения потока жидкости или газа, устранить аварийную ситуацию. Они нашли широкое применение в коммунальном хозяйстве, газовой и нефтяной промышленности, в сельском хозяйстве.

К достоинствам этих устройств относятся: высокая скорость открытия потока или его перекрытия, надежность и долговечность в эксплуатации. Электропривод обеспечивает возможность проводить работы с клапанами дистанционно, с пульта управления.

Механизмы соответствуют высоким стандартам точного регулирования температуры горячей воды, для подачи ее в систему отопления. Материал, из которого изготовлен клапан, работающий с электроприводо, выдерживают большие перепады давлений. Электроприводы изготовлены с функцией безопасности.

Регулятор давления
— клапан регулирующий, с электроприводом следит за давлением рабочей среды на участке трубопровода или в технологической системе. Такое устройство состоит из функционально зависимых частей: , распределяющее действие на регулирующую часть и регулирующий клапан, который действует на массу газа или жидкости.

Исполнительным механизмом такой системы является . Главное назначение регулирующих механизмов – это управлять технологическими процессами на производстве. Устройство, позволяет, осуществляет непрерывный контроль характеристик рабочей среды (давления, расхода воды или газа, температуры…), а также предотвращает аварийные ситуации, мгновенно включая запирающее оборудование, защищает магистрали от гидравлических ударов, не допускает обратного прохода рабочих сред.

При монтаже регулировочного механизма необходимо проследить направление массы воды или газа по стрелкам, которые изображены на корпусе.

Трубопроводы, на которые устанавливают клапан регулировочный, должны быть ровно проложены и надежно зафиксированы, а также защищены от вибраций. Устройство может укрепляться как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, но привод всегда должен располагаться сверху. Обязательно надо оставлять пространство для демонтажа или монтажа привода.

Трехходовой механизм

Трехходовой клапан с электроприводом не осуществляет изменения направления движения массы жидкости, напор его постоянен, меняются только пропорции прохождения холодной и горячей воды. Конструкция устройства такова, что к нему подходят одновременно холодная и горячая жидкости, а на выходе получают смесь нужной температуры.

Достаточно простая конструкция детали представляет собой корпус, в котором расположены два входных и одно выходное отверстие. Регулирующим элементом служит или шток определенной конструкции, который может перемещаться в вертикальном направлении, или шар, вращающийся вокруг неподвижной оси. Рабочий элемент не перекрывает механизм полностью, а только направляет потоки газа или воды так, чтобы они смешивались.

Система привода, получая команды от датчиков, позволяет изменять температуру жидкости в автоматическом режиме. Наиболее точную регулировку получила трехходовая деталь с электрическим приводом, поэтому наиболее широко используется.

Электрический привод, которым комплектуется устройство, может быть или сервопривод. Соленоид
– это катушка с сердечником, по которой идет электрический ток, т.е. электромагнит. Сервопривод
– это устройство, в котором входной электрический сигнал управляет механическим перемещением с помощью компактного электродвигателя.

К материалам, из которых изготавливают — это оборудование относятся чугун, сталь и латунь. Стальные и чугунные устройства устанавливаются в магистрали с большим проходом воды или газа. Из латуни изготавливаются детали небольших размеров.

Трехходовые приспособления востребованная продукция, так как аналогов, которые могли бы их заменить, просто не существует. Обеспечить поддержание температуры рабочей среды на должном уровне может только это оборудование. Отлично отработана технология исполнения трехходовых механизмов. Номенклатура этой продукции такова, что изделие удовлетворит любые запросы.

Сложное техническое устройство и цену имеет немалую, но зато обеспечивает надежность и долговечность во время эксплуатации.

Запорный механизм

Клапан запорный с электроприводом
– это запирающая арматура, изготовленная в виде задвижки. Элемент, запирающий потоки воды или газа, движется параллельно оси этого потока. Применяются такие устройства для полного перекрытия сечения потока. Таким запирающим элементом является золотник, который может находиться, только в положениях «открыто» или «закрыто» во все время эксплуатации.

Изготавливают также и запорное — регулирующее оборудование, которое имеет дополнительную функцию, регулирования расхода потока проходящей жидкости.

До 1982 года клапаны такого типа назывались вентилями, но Госты отменили это наименование.

Широко распространены данные устройства в качестве запирающей арматуры из-за надежной герметизации золотником и конструкционной простоте исполнения. Их используют для газообразных и жидких сред с широким интервалом рабочих характеристик: температуры от -200 о C до +600 о C; давления от 0,7 Па до 250 МПа.

Устанавливается оборудование такого типа на магистралях с небольшим диаметром, иначе нужны будут большие усилия или усложненная конструкция, для правильной установки затвора в корпус. Новая модификация запирающего приспособления, который имеет червячный механизм, помещенный в корпус с крышкой, электрический привод, фланцы входной и выходной, неподвижное уплотненное седло и подвижный затвор.

Механизм указателя расположения затвора представляет собой корпус с подвижной втулкой, на которую нанесена внутренняя резьба. Стопор вращения и шкала, расположенная снаружи, указывают, в каком положении находится затвор. Механизм указателя расположения затвора укреплен на валу червяка.

Один оборот червяка соответствует перемещению указателя на 1 мм. Результатом явилось увеличение точности измерения положения затвора. Кроме того, такая конструкция клапана позволила уменьшить усилие на то, чтобы передвигать затвор.

Если на каком-то участке используется, запирающий механизм, то для управления им применяют многооборотные электрические приводы. Клапан запорный с электроприводом осуществляет закрытие и открытие системы трубопроводов, при этом изменяя давление в системе, меняют направление потока жидкости в трубопроводе.

Достоинства клапана запорного с электроприводом:

• возможность медленного закрытия или открытия трубопровода, в результате чего снижается сила «гидравлического» удара;
• простая конструкция позволяет упростить обслуживание оборудования;
• широкий интервал рабочих температур и давлений;
• небольшие габариты устройств.

Элемент имеет большую мощность и высокую надежность в эксплуатации. Прибор относится к энергосберегающему оборудованию, так как имеет возможность переключаться на две степени мощности, что и позволяет, экономить электроэнергию.

Клапан регулировочный для воды под электропривод. Особенности использования запорно-регулирующего клапана с электроприводом. Правила монтажа и эксплуатации прибора

1. На теплоэлектроцентралях (ТЭЦ),
2. На центральных и индивидуальных тепловых пунктах (в системах горячего водоснабжения и отопления, кондиционирования воздуха и приточной вентиляции).
3. На технологических линиях пищевой, нефтехимической, химической и других отраслей промышленности. Управление регулирующими клапанами осуществляется с помощью электроприводов, пневмоприводов и электромагнитных приводов. Наши специалисты предоставляют подробные консультации по подбору регулирующих клапанов.

Устройство регулирующего клапана

В качестве подвижного элемента регулирующего клапана используется плунжер, который может быть тарельчатым, игольчатым либо стержневым. Плунжер, перемещаясь вдоль оси потока рабочей среды через седло или седла, изменяет проходное сечение. Регулирующий седельный клапан может применяться для воды, этиленгликоля 40%, пара без абразивных частиц, воздуха, газа, а также других сред, совместимых с материалом внутренних элементов конструкции.

Виды по конструкции

Клапаны регулирующие односедельные.
Расчетное проходное сечение арматуры данного вида образовано одним затвором.

Клапаны регулирующие двухседельные.
Расчетное проходное сечение арматуры данного вида образовано двумя затворами, которые работают параллельно и находятся на одной оси.

Периодичность проведения технического обслуживания

Раз в месяц

Для проведения ежемесячного технического обслуживания демонтаж регулирующего клапана с электроприводом не требуется. В данном случае проводятся следующие виды работ:

• Устранение повреждений защитного покрытия корпуса арматуры.
• Затяжка стопорных колец гаек и болтов привода.
• Устранение утечек во фланцевых соединениях арматуры данного вида с трубопроводом.

Раз в 5 лет

Для проведения технического обслуживания регулирующий клапан с электроприводом необходимо демонтировать с трубопровода. В данном случае проводятся следующие виды работ:

• Удаление загрязнений и осадков из проточной части арматуры.
• Устранение повреждений внутреннего покрытия и деталей.
• Удаление коррозии с деталей.

Регулирующий клапан – почти что автоматический элемент в современном трубопроводе, преимущественно оборудованный механическим приводом.

Клапана предназначаются для управления состоянием рабочей среды в трубопроводе, регулировки количества жидкости, уровня давления и т.д.

Клапана с пневмоприводами или электроприводами разумно применять в крупных трубопроводах, где на отдельные составляющие системы действуют колоссальные нагрузки. Преимущество при выборе подобной продукции отдают промышленники и предприниматели, в гражданском строительстве клапан с электроприводом встречается куда реже.

Cодержание статьи

Назначение и особенности

Клапана по своей структуре и назначению во многом похож на стандартные запорные краны. Вот только они имеют, куда большие габариты и выполняют больший спектр задач.

Простейший вариант – запорный, просто перекрывает поток, то есть позволяет прекратить движение носителя по трубам в любой момент. Отличие промышленного от крана в размерах и принципе действия.

В то время как в гражданском строительстве предпочтение отдают шаровым механизмам, в промышленных клапанах используют золотники и .

Также они позволяют регулировать силу потока, уменьшать или увеличивать ее в случае необходимости, снижать или повышать давление. Для гражданских систем водоснабжения подобные направления не интересны, там попросту нет столь серьезных нагрузок, по крайней мере, в побочных ветках, куда обычные люди имеют доступ.

Другое дело – трубопроводы промышленные, способные к транспортированию самых разнообразных жидкостей, начиная от обычной воды под давлением и заканчивая нефтью.

Собственно, к регулировке и контролю производительности той или иной ветки задача клапанов и сводится. Вот почему практически – регулирующий.

Встречаются, тем не менее, и другие решения, комбинированные с разными направлениями. Есть , затворные, рассчитанные на работу исключительно с давлением, контролирующие и т.д. Все они рассчитаны на свой спектр задач и направлений.

Управление и использование приводов

Если рассматриваемый образец регулирующий – то его, собственно, нужно как-то регулировать, для чего и были придуманы ручки или вентили. Ручка клапана является увеличенной копией ручки запорного крана на любой трубе. За исключением того, чтобы в гражданских трубопроводах ручки в кранах могут находиться исключительно в двух положениях.

С клапанами дела обстоят иначе. Если , то есть может находиться в разных состояниях, то и ручки его должны давать вам возможность эту самую регулировку осуществить.

Чаще всего ручка вращается вокруг своей оси, позволяя смещать запорный элемент типа задвижки или золотника из полностью открытой позиции в полностью закрытую.

Выше мы уже уточняли, что клапаны разумно ставить только на промышленные трубопроводы
, а в промышленности на одной ветке таких приборов может быть установлено десятки. Очевидно, что закручивать их все вручную – тяжкий и неблагодарный труд.

К счастью, инженеры нашли разумное решение – оборудовав механическим приводом.

Клапан с сервоприводом или электроприводом можно настраивать дистанционно. Вам не придется крутить ручку самостоятельно, для таких задач используется сам приводной механизм, как правило, дистанционный.

Он может быть:

• или электрическим;
• пневматическим.

Преимущество в использовании электромагнитным приводом заключается в его простоте, легкости и эффективности. С электромагнитным приводом клапан становится современным запорным механизмом, способным принимать дистанционные команды или осуществить смещение позиции задвижки по нажатию одной или нескольких кнопок.

Более того, наличие электрического привода позволяет нам ставить на детали автоматику, которая будет сама оценивать уровень давления, количество проходящей жидкости, а затем либо передавать данные в центр принятия решений, либо самостоятельно менять положение запорных элементов.

Основной рабочий элемент – электрический движок.

Могут запускаться вручную или с помощью реле, однако оно только запускает механизм, а самое смещение запорного элемента осуществляет пневматический привод.

Использование клапанов с пневмоприводами обходится дешевле, зато они дольше работают и не столь тонки в плане регулировки.

Виды и отличия

Современные могут работать как на электричестве, так и на пневматике либо сервоприводах. В простейших исполнениях они и вовсе регулируются вручную. Однако не одним только наличием или отсутствием приводных механизмов они отличаются.

Отличия есть и в системе регулировки, конструкции и т.д. Например, по типу рабочего механизма
встречается образец:

• седельный;
• мембранный;
• золотниковый;
• запорный;
• обратный.

Седельные детали работают за счет смещения плунжеров и седелок, которые открывают или закрывают путь для движения потока.

Мембранный клапан отличается усложненной системой. Мембранный образец в своей работе использует специальную мембрану преимущественно из резины.

Золотниковые механизмы способны выполнять свои задачи благодаря золотнику, который перемещается из одного положение в другое. Золотниковый клапан – один из самых древних и самых надежных, сейчас в промышленности встречается довольно редко.

Запорный элемент – скорее отдельный подвид такой продукции. Наличие приставки «запорный» означает, что образец позволяет полностью перекрыть поток носителя в любом направлении.

Позволяет носителю проходит только в одном направлении.

Обзор конструкции регулирующего клапана (видео)

Встречаются на рынке и решения, которые в трубопроводах не задействуют, но в то же время обладают всеми свойствами и характеристиками клапанов с приводами. Яркий пример – перекидкой механизм. Перекидной клапан предназначен для применения в сельском хозяйстве. Задача, которую выполняет перекидной механизм – проста и лаконична. Он регулирует процесс выгрузки и подачи зерна на предприятиях связанных с аграрной обработкой земли или животноводством.

Перекидной механизм оборудован приводом, поэтому каждый раз, когда приходит необходимость, человеку не приходится самостоятельно крутить ручки или вентили, достаточно нажать кнопку и перекидной привод сменит направление подачи зерна.

Тип подключения

По типу подключения различают
образец:

• фланцевый;
• сварной.

Фланцевый вариант – самый удобный для промышленных соединений. Фланцевый тип соединения позволяет крепить любые детали на любые трубы, лишь бы их диаметры условного прохода отвечали друг другу. Не имеет значения, будь то обратный канализационный клапан или устройство для автоматического контроля уровня давления, в любом случае именно фланцевый тип соединения подходит для его монтажа наилучшим образом.

Сварной тип соединения нежелательно использовать, когда нужно монтировать обратный механизм, съемные модели и задвижки. Сварка дает отличную герметичность в ущерб мобильности.

Среди многообразия трубопроводной арматуры особой популярностью пользуется регулирующий клапан. Он предназначен для контроля параметров перемещаемой среды в трубопроводных магистралях разного назначения. Регулировка осуществляется за счет изменения пропускной способности клапана. Для автоматизированного управления регулирующей арматурой применяют различные типы приводов. Они используются в трубопроводах, отдельные элементы которых подвергаются значительным нагрузкам, и могут быть электрическими или пневматическими.

Устройства с электроприводами востребованы в котельных, сетях отопления и вентиляции и на тепловых пунктах. Клапаны с пневмоприводами устанавливают на производствах, где управление осуществляется воздухом. Также клапаны с пневматическим приводом используются на взрывоопасных трубопроводах и для регулировки вне помещений.

Назначение и особенности регулирующих клапанов с приводами

В отличие от запорных клапанов, которые предназначены для полного перекрывания, клапаны для регулировки служат для контроля и изменения объема транспортируемой среды. Такие функции востребованы на промышленных трубопроводах, используемых для перемещения:

• газообразных и жидких веществ;
• пара;
• нефти и ее производных.

Регулирующий клапан с приводом позволяет варьировать показатели давления, регулировать потоки транспортируемой среды и контролировать производительность магистралей.

Управление и использование приводов

По сравнению с бытовыми трубопроводами магистрали промышленного назначения отличаются большей протяженностью и интенсивным режимом эксплуатации. Для регулировки перемещаемой среды требуется множество клапанов, которыми сложно управлять вручную. Оснащение регулирующих клапанов различными вариантами приводов упрощает контроль работы трубопроводов и позволяет изменять параметры дистанционно. Применение клапанных регулирующих механизмов с механическим приводом обеспечивает эффективное управление технологическими процессами. С помощью приводов можно непрерывно контролировать параметры перемещаемых жидкостей или газа, и предотвращать аварии. Исполнительный механизм препятствует обратному движению транспортируемых веществ, и защищает от гидравлических ударов.

Чтобы приводные механизмы выполняли свои функции, необходимо соблюдение следующих правил:

• При монтаже регулирующего клапана направление движения рабочей среды должно совпадать со стрелками, изображенными на корпусе устройства.
• Клапаны могут фиксироваться вертикально и горизонтально. Однако исполнительный механизм, приводящий в движение запорный элемент, нужно располагать сверху.
• Трубопроводы следует прочно закрепить, предусмотрев надежную защиту от вибраций.

В случае выхода привода для клапана из строя, может потребоваться его замена. Для упрощения демонтажных работ необходимо обеспечить доступ к регулирующему клапану и его элементам.

Варианты клапанов с приводами и их отличия

Приводные механизмы применяются для преобразования исходного управляющего сигнала, поступающего от внешнего источника, в перемещение запорного элемента. В зависимости от используемой энергии различают следующие виды клапанов для регулировки расхода транспортируемых веществ:

• Клапаны с пневмоприводом.
  В качестве источника энергии для исполнительных механизмов таких клапанов служит давление сжатого воздуха. В зависимости от вида ПИМ бывают мембранные и поршневые устройства. Если поршневым механизмом оснащен запорный клапан, то он относится к защитной арматуре.
• С электрическим исполнительным механизмом.
  Конструктивно электропривод состоит из электродвигателя, системы управления и редуктора. В качестве источника энергии для таких клапанов служит электричество, а управление транспортируемой средой может осуществляться с помощью дистанционного устройства. У клапанов с электроприводом наблюдается хорошее взаимодействие между двигателем и пультом управления, в том числе и при значительных расстояниях между ними.
• С электромагнитным приводом.
  У клапанов с электромагнитными приводами преобразование энергии для перемещения запорного элемента происходит благодаря электромагнитам. Он является неотъемлемой частью исполнительного механизма, и в зависимости от нюансов конструкции бывает блочным или встроенным.

Клапаны с пневмоприводами
надежны, простоты в управлении и применяются на объектах повышенной опасности. Пневматика дешевле устройств с сервоприводами, но имеет значительные габаритные размеры.

Клапаны с электроприводами
легко устанавливать и перенастраивать. Они взаимодействуют с приборами телеметрии, компьютерами и остальными средствами управления. Клапаны с электроприводами изготавливаются в общепромышленном и во взрывозащищенном исполнении, которое востребовано на газопроводах. Среди недостатков клапанов с электрическим приводом выделяют повышенную чувствительность к влажности и температуре, а также отключение двигателя при повреждениях электропитания.

Клапаны с электромагнитным приводом
пользуются спросом в автоматизированных системах управления, которые регулируют параметры потоков перемещаемых сред. Клапаны с сервоприводом имеют ресурс, который измеряется 10 000 и более циклов срабатывания запорного элемента. Они точностью регулирования и оперативно реагируют на подаваемые сигналы.

Важная информация:
согласно ГОСТу 12893-2005 клапаны с электроприводами и другими видами исполнительных механизмов бывают нормально-открытыми и нормально-закрытыми. НО открываются полностью при отсутствии управляющего сигнала, а НЗ — остаются с закрытым проходным сечением. Грамотное сочетание арматуры разного типа позволяет избежать дополнительных повреждений при отключении электропитания и в других аварийных ситуациях.

Клапаны с механическим приводом различаются и типом рабочего элемента. В зависимости от нюансов конструкции запорного механизма они бывают:

• Золотниковые.
  Функции запорного элемента выполняет золотник, поворот которого позволяет регулировать параметры перемещаемой рабочей среды. Он не обеспечивает полную герметичность, поэтому обычно применяется на магистралях с низкими показателями давления.
• Седельные.
  В качестве запорного устройства служит плунжер, который уменьшает пропускную способность путем перемещения через одно или два седла. По исполнению запорный элемент клапана представлен устройствами стержневого, тарельчатого или игольчатого типа.
• Мембранные.
  Контроль параметров перемещаемой среды выполняют с помощью эластичной мембраны. Для устранения погрешностей, которые иногда возникают при управлении, мембранные клапаны оснащаются элементами, предназначенными для контролирования положения штока.

Полное перекрывание рабочей среды выполняют с помощью запорной арматуры, которая также комплектуется сервоприводом. Конструкция запорного устройства обеспечивает герметичность узлов и незаменима в магистралях, по которым транспортируют жидкости и газ.

Методика подключения

По принципу соединения с трубопроводом выделяют следующие варианты арматуры:

• Фланцевые.
  Такие клапаны укомплектованы фланцами в виде дисков с отверстиями под болты и могут использоваться на магистралях высокого давления. Арматура рассчитана на многократную установку и демонтаж, что позволяет быстро менять оборудование при повреждении.
• Под приварку.
  Клапаны, которые фиксируются с магистралями с помощью сварки, применяются для управления расходом рабочей среды при повышенных требованиях к герметичности. В результате образуется неразъемное соединение, что усложняет замену арматуры.

Важная информация:
монтаж клапанов под приварку проводится согласно положениям ГОСТ 16037-80, если иное не предусмотрено конструкторской документацией на арматуру.

Клапан запорно-регулирующий с электроприводом относится к трубопроводной арматуре непрямого действия. Для его регулировки используется внешний источник энергии. В данном случае это электрическая энергия.

Регулирующие краны, управляемые на расстоянии и способные выдерживать значительное давление, применяют в транспортировочных трубопроводах промышленного значения. Краны с электроприводом востребованы в системах, где регулирование потоков проводят на расстоянии в автоматическом режиме.

Клапан (бытовое – кран или вентиль) на трубопроводе – это специальное устройство, с помощью которого регулируют по силе, перекрывают совсем или открывают поток.

Вентиль, который открывается и закрывается с помощью электропривода, по своей сути и функциям мало отличается от обычных вентилей. Он также служит для регулировки или перекрытия потока в трубе.

Отличие в механизме его действия, в мощности, габаритах, в принципе управления. Если бытовой регулирующий вентиль работает по принципу механического приложения усилия извне (человек крутит ручку крана), то электроприводный клапан работает от электричества.

Клапан с электроприводом может быть:

• запорным – прямое или обратное полное перекрытие потока в магистрали;
• запорно-регулирующим – полное или частичное перекрытие потока, с возможностью регулировки его интенсивности.

Обратите внимание! Особое значение имеют клапаны с электроприводом при магистральной транспортировке нефтепродуктов, природного газа, теплоносителя. Они позволяют дистанционно, в режиме реального времени управлять потоками на расстоянии или установить работу на автоматически заданные параметры.

Наряду с электрическими задвижками, дистанционно могут управляться клапаны:

• пневматические – механизм их работает на сжатом газе;
• электромагнитные (газовые) клапаны – механизм открывается от электрического импульса, закрывается автоматически при прерывании электроснабжения.

Сложность инженерных систем возрастает с каждым годом, повышаются требования к их
энергоэффективности, надёжности, безопасности, что диктует применение современной
трубопроводной арматуры, в первую очередь, регулирующей.

В данной статье мы рассмотрим основные типы регулирующей арматуры, которые играют важную
роль в решении вышеназванных задач, а также разберем некоторые особенности регулирующих
клапанов, поставляемых Компанией АДЛ, с электроприводами PS-Automation (Германия).

Регулирующая трубопроводная арматура
прямого действия, как известно, для регулирования параметров потока рабочей
среды на определенном участке технологической системы или трубопровода
использует энергию этой же среды. Благодаря чему преимуществами данного
типа арматуры являются: независимость
от внешних источников энергии, точность
регулирования, а также надёжность. Однако имеется и недостаток, который, нередко, сильно осложняет и ограничивает
применение регуляторов прямого действия – это отсутствие гибкости. Другими
словами, каждый регулятор предназначен для использования в очень узком диапазоне параметров системы. Например,
если мы используем регулятор давления
прямого действия для регулирования
выходного давления величиной 5 бар, то,
чтобы изменить настройку, например, на
10 бар (все остальные параметры неизменны), нам, скорее всего, потребуется совершенно другой клапан.

Встречаются следующие типы регуляторов прямого действия:

• редукционные клапаны (регуляторы
  давления «после себя»), предназна ченные для поддержания постоянно го выходного давления независимо
  от изменений входного давления или
  расхода;
• перепускные клапаны (регуляторы
  давления «до себя»), обеспечиваю щие поддержание постоянного дав ления перед клапаном за счет пере пуска части среды;
• регуляторы перепада давления, слу жащие для поддержания постоянно го перепада давления между двумя
  заданными точками системы;
• специальные регуляторы (следящие
  регуляторы давления, гасители ги дравлического удара и др.)

Регулирующая арматура непрямого действия наоборот использует внешнюю
энергию, например электроэнергию
(электропривод), энергию сжатого газа
(пневмопривод) и т.д. Управляющий сигнал для подобных регуляторов также является внешним. Сигнал поступает от логического устройства, непосредственно
реализующего алгоритмы регулирования
в системе. Таким образом регулирующая
арматура непрямого действия обеспечивает так необходимую нередко гибкость.
Например, для регулирования разных
величин давления или даже для регулирования иных параметров в ряде случаев
может использоваться один и тот же регулирующий клапан с приводом. Конечно,
системы, где применяются регуляторы непрямого действия, значительно сложнее
систем с использованием регуляторов
прямого действия, что зачастую отрицательно сказывается и на скорости регулирования, и на показателях надёжности.
Однако современные электроприводы позволяют исключить названные недостатки. К таким электроприводам относятся, в
частности, приводы производства компании PS-Automation GmbH (Германия), эксклюзивно поставляемые на российский
рынок Компанией АДЛ.

Итак, для управления регулирующими клапанами используют линейные электроприводы. Рассмотрим чуть подробнее
особенности линейных электроприводов
серий PSL и PSL-AMS производства компании PS-Automation (Германия).

Электроприводы серии PSL сконструированы по модульному принципу, что позволяет получить максимум функциональных
возможностей при минимальных затратах.
Приводы PSL отвечают всем требованиям,
предъявляемым к регулирующей арматуре: точное позиционирование, прочность,
надежность и долговечность, даже при
высоких нагрузках. Основу составляет
стандартный привод с трёхпозиционным
управлением и необходимым набором
функций защиты. При этом характеристики привода могут сильно меняться в зависимости от установки дополнительных
опций. Например, установка на привод
платы позиционера и потенциометра позволяет приводу управляться аналоговым
сигналом (например, 4…20 мА, 2-10 В и
т.д.). В соответствии с задачами заказчика,
специалисты Компании АДЛ модифицируют электроприводы регулирующих клапанов, производят необходимые настройки
и тестирование. Важным преимуществом
является и то, что функциональность привода может быть
изменена уже после
его поставки и даже
установки в системе.
Большинство опций
привода можно приобрести отдельно, среди
которых:

• позиционер с ак тивным выходным
  сигналом;
• потенциометр;
• преобразователь
  сигнала положе ния;
• дополнительные концевые выключа тели;
• обогревающий резистор и др.

Для увеличения надёжности работы системы электроприводы PSL комплектуются следующими функциями защиты:

• автоматическое отключение привода
  при достижении крайнего положе ния;
• автоматическое отключение привода
  при достижении максимального ли нейного усилия;
• автоматическое отключение привода
  при риске перегрева обмоток двига теля;
• возможность определения позици онирования при обрыве питающей
  или управляющей сети; Причём это
  положение (нормально-открытое,
  нормально-закрытое, текущее) может
  быть изменено непосредственно на
  трубопроводе с помощью переклю чателя.
• ручной дублёр.

Интеллектуальные линейные электроприводы серии PSL-AMS имеют усовершенствованные электронные схемы на
базе микропроцессора с картой памяти,
что обеспечивает надежность и точность
управления, а также простой ввод в эксплуатацию и легкую настройку.

Функции контроля электрического тока
и напряжения позволяют настраивать
работу привода под конкретные условия
системы. Так, через специальное коммуникационное программное обеспечение
PSCS (поставляется в стандартной комплектации) можно задать различные параметры работы привода, корректирующие
данные, провести диагностику и многое
другое.

Интеллектуальные электроприводы серии PSL-AMS также обладают рядом дополнительных опций, таких как: функция
локального управления на корпусе, позволяющая производить настройку работы привода на месте установки, а также
блокировать доступ к его управлению, интегрированный PID-регулятор процесса,
осуществляющий мониторинг и контроль
заданных параметров работы с возможностью программирования любого нестандартного поведения привода, интеллектуальные протоколы управления (HART,
Ethernet, Bluetooth и т.д) и т.д.

Все вышеназванные серии линейных электроприводов имеют класс защиты IP65
или IP67 и могут изготавливаться в металлическом корпусе.

Электроприводы PS-Automation успешно
используются Компанией АДЛ для комплектации регулирующих клапанов собственного и европейского производств.
Номенклатура регулирующих клапанов
представлена двухходовыми односедельчатыми (как сбалансированной, так
и несбалансированной конструкции) и
трехходовыми клапанами в диапазоне
диаметров от DN 15 до 300 мм, давлений
от PN 16 до 40 бар, для сред температурой
до 300 °С.

Стоит особо отметить, что монтаж электропривода на регулирующий клапан, его
настройка и тестирование осуществляются на производственном комплексе нашей
компании, что гарантирует работоспособность, минимальные сроки поставки, а
также позволяет изготовить специальное
исполнение регулирующего клапана под
требования конкретной системы.

Ниже представим лишь самые основные
характеристики регулирующих клапанов,
поставляемых нашей компанией.

• Пропускная способность клапанов:
  1,7…1030 м3/ч;
• Материал корпуса: латунь, чугун,
  углеродистая сталь, нержавеющая
  сталь;
• Питающее напряжение привода: 10,
  24, 110, 220, 380В;
• Управляющий сигнал: трёхпозиционный, аналоговый, HART и т.д.;
• Линейное усилие электропривода:
  1.000…25.000 Н;
• Температура окружающей среды:
  -40..+80°C;

Регулирующая арматура как прямого, так и
непрямого действия от Компании АДЛ имеет
многолетний опыт эксплуатации на объектах
жилищно-коммунального хозяйства, успешно применяется ведущими предприятиями
различных отраслей промышленности. Среди объектов, где установлена наша регулирующая арматура можно выделить: комплекс
высотных зданий «Город Столиц» делового
центра «Москва-Сити», Храм Христа Спасителя, Реутовская теплосеть и многие другие.

(PDF, 441.79 Кб)

PDF

виды, особенности конструкции и применение

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.

Назначение и конструктивные особенности

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.

Широкая популярность регулирующих клапанов обусловлена их достоинствами:

• Надежность и долговечность. Корпус изготавливают из прочных материалов, таких как нержавеющая сталь, латунь, чугун, легированные сплавы металлов, устойчивых к воздействию агрессивных химических веществ.
• Простота конструкции и эффективность. Механизм работы клапана прост и при этом достаточен для выполнения задачи точного регулирования напора рабочей среды.

Обратите внимание! Использование регулировочных клапанов в отопительных системах позволяет, регулируя климат в помещении, снизить расход теплоносителя. Запорно-регулирующие клапаны упрощают ремонтные работы, позволяя перекрывать отдельные участки трубопровода, не останавливая работу всей системы.

• Разнообразие видов, типов и размеров. Подобрать регулирующий клапан можно для трубопровода любого назначения. Существуют клапаны с корпусами разного размера, с затворами различной конструкции, с ручным и автоматическим управлением, разнообразными датчиками.

Технические характеристики

Выбирают регулировочные клапаны, опираясь следующие технические характеристики:

• диаметр патрубков и пропускного отверстия;
• тип запирания – регулировочный и регулировочно-запорный;
• диапазон применения – давление и температура пропускаемой жидкости или газа, при которых сохраняется работоспособность клапана;
• материалы, из которых изготовлен корпус и уплотнители;
• тип фиксации на трубопроводе;
• способ управления;
• тип регулирующего механизма.

Размер корпуса регулировочного клапана должен совпадать с размером трубы, на которую будет производиться монтаж.

Материалы корпуса и уплотнителей выбираются устойчивые к воздействию того вещества, которое будет поступать через трубопровод.

Существует три типа фиксации клапанов: фланцевый, резьбовой и приварной:

1. В первом случае на конце патрубка располагается фланец – плоская деталь с отверстиями под болты или шпильки. Такое соединение деталей чаще используется в промышленности.
2. В бытовых трубопроводах используют регулировочную арматуру с резьбой на концах патрубков.
3. Сварные устройства требуют дополнительных трудозатрат и используются редко.

По способу управления выделяют ручной и автоматический регуляторы. При ручном управлении пропускную способность меняют путем вращения вентиля или штурвала.

Для вращения штурвала на трубопроводах с большим диаметром требуются значительные трудозатраты, поэтому регулировочные клапаны с ручным управлением применяются чаще в бытовой сфере.

Клапаны с автоматическим управлением оснащаются датчиками, контролирующими давление и температуру. Изменение расхода рабочей среды происходит в соответствии с заложенным в датчики алгоритмом и на основании показаний приборов. Шток, перемещающий затвор, приводится в действие электро–, пневмо– или гидравлическим приводом.

Типы затворов и принцип их действия

Основной рабочей деталью регулирующей арматуры является затвор. По конструкции регулирующего органа выделяют следующие типы арматуры:

• седельная,
• мембранная,
• клеточная,
• золотниковая.

Седельный затвор

Основными элементами седельного затвора являются плунжер и седло. Плунжером называют цилиндрический поршень, у которого длина значительно больше диаметра. Седло – деталь затвора, расположенная между проходным отверстием клапана и его внутренней частью.

При перемещении поршня через седло меняется размер проходного отверстия. Выпускается одно– и двухседельная регулирующая арматура. Односедельная используется на трубах небольшого диаметра.

Двухседельный затвор позволяет точнее регулировать давление в трубах и может использоваться в трубопроводах диаметром до 30 см, так как в двухседельной системе плунжер лучше уравновешен и проще обеспечить герметичность затвора.

Мембранный затвор

В затворах этого типа также имеется седло, но вместо поршня его перекрывает гибкая мембрана. Мембрана не только позволяет регулировать давление рабочей среды, она защищает внутренние части арматуры от воздействия агрессивных веществ. В затворах этого типа высокий показатель герметичности подвижных элементов.

Однако регулирующий клапан с мембранным затвором вынужденно дополнительно оснащают контролирующими положение штока позиционерами. Необходимость усложнения конструкции обусловлена возможным снижением точности регулировки из-за трения между элементами.

Затвор клеточного типа

В качестве направляющего устройства для подвижного элемента затвора такого типа используется клетка – седло с радиальными отверстиями для управления расходом рабочей среды.

Внутри клетки, меняя ее пропускную способность, перемещается полый цилиндр. Таким образом, клетка выполняет функцию седла и пропускного отверстия.

Золотниковый затвор

Золотниковая регулирующая арматура имеет другое название – регулирующий кран, механизм ее работы действительно больше похож на работу крана.

Для изменения давления находящийся внутри корпуса золотник поворачивают на нужный угол, тогда как в затворах остальных типов уменьшение сечения пропускного отверстия происходит при поступательном, а не вращательном движении штока.

Регулирующий клапан двухходовой

Особенности расчета систем отопления с термостатическими клапанами

Термостатические клапаны для радиаторов по сравнению с ручными радиаторными клапанами имеют особенности при гидравлическом расчёте. Эти особенности связаны со спецификой работы клапана в системе отопления.

Эти клапаны управляются термочувствительным элементом (термоголовкой), внутри которого находится сильфонная ёмкость, заполненная рабочим телом (газ, жидкость, твёрдое вещество) с высоким коэффициентом объемного расширения. При изменении температуры воздуха, окружающего сильфон, рабочее тело расширяется или сжимается, деформируя сильфон, который, в свою очередь, воздействует на шток клапана, открывая или закрывая его (рис. 1).

Рис. 1. Схема работы термостатического клапана

Основной гидравлической характеристикой термостатического клапана является пропускная способность Kv. Это расход воды, который способен пропустить через себя клапан при перепаде давления на нем в 1 бар. Индекс «_V» обозначает, что коэффициент отнесен к часовому объемному расходу и измеряется в м³/ч. Зная пропускную способность клапана и расход воды через него, можно определить потерю давления на клапане по формуле:

ΔP_к = (V / K_v)² · 100, кПа.

Регулирующие клапаны, в зависимости от степени открытия, имеют разную пропускную способность. Пропускная способность полностью открытого клапана обозначается Kvs. Потери давления на термостатическом радиаторном клапане при гидравлических расчетах, как правило, определяются не при полном открытии, а для определенной зоны пропорциональности – Xp.

Xp – это зона работы термостатического клапана в интервале от температуры воздуха при полном закрытии (точка S на графике регулирования) до установленного пользователем значения допустимого отклонения температуры. Например, если коэффициент Kv дан при Xp = S – 2, и термоэлемент установлен в такое положение, что при температуре воздуха 22 ˚С клапан будет полностью закрыт, то этот коэффициент будет соответствовать положению клапана при температуре окружающего воздуха 20 ˚С.

Отсюда можно сделать вывод, что температура воздуха в помещении будет колебаться в пределах от 20 до 22 ˚С. Показатель Xp влияет на точность поддержания температуры. При Xp = (S – 1) диапазон поддержания температуры внутреннего воздуха будет в пределах 1 ˚С. При Xp = (S – 2) – диапазон 2 ˚С. Зона Xp = (S – max) характеризует работу клапана без термочувствительного элемента.

В соответствии с ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», в холодный период года в жилой комнате оптимальные температуры лежат в пределах от 20 до 22 ˚С, то есть, диапазон поддержания температуры в жилых помещениях зданий должен быть 2 ˚С. Таким образом, для расчёта жилых зданий требуется выбор значений пропускной способности при Xp = (S – 2).

Рис. 2. Термостатический клапан VT.031

На рис. 3 показаны результаты стендового испытания термостатического клапана VТ.031 (рис. 2) с термостатическим элементом VТ.5000 с установленным значением «3». Точка S на графике это теоретическая точка закрытия клапана. Это температура, при которой клапан имеет настолько маленький расход, что его можно считать, практически, закрытым.

Рис. 3. График закрытия клапана VT.031 с термоэлементом VT.5000 (поз. 3) при перепаде давлений 10 кПа

Как видно на графике, клапан закрывается при температуре 22 ˚С. При понижении температуры воздуха, пропускная способность клапана увеличивается. На графике показаны значения расхода воды через клапан при температуре 21 (S – 1) и 22 (S – 2) ˚С.

В табл. 1 представлены паспортные значения пропускной способности термостатического клапана VТ.031 при различных Xp.

Таблица 1. Паспортные значения пропускной способности клапана VT.031

Клапаны испытываются на специальном стенде, показанном на рис. 4. В ходе испытаний поддерживается постоянный перепад давления на клапане равный 10 кПа. Температура воздуха имитируется при помощи термостатической ванны с водой, в которую погружается термоголовка. Температура воды в ванне постепенно повышается, при этом фиксируются расходы
воды через клапан до полного закрытия.

Рис. 4. Стендовые испытания клапана VT.032 на пропускную способность по ГОСТу 30815-2002

Кроме значений пропускной способности термостатические клапаны характеризуются таким показателем, как максимальный перепад давления. Это такой перепад давления на клапане, при котором он сохраняет паспортные регулировочные характеристики, не создает шум, а также при котором все элементы клапана не будут подвержены преждевременному износу.

В зависимости от конструкции, термостатические клапаны имеют различные значения максимального перепада давления. У большинства представленных на рынке радиаторных термостатических клапанов эта характеристика составляет 20 кПа. При этом, согласно п. 5.2.4 ГОСТ 30815-2002, температура, при которой клапан закроется, при максимальном перепаде давления, не должна отличаться от температуры закрытия при перепаде давления 10 кПа более чем на 1 ˚С.

Из графика на рис. 5 видно, что клапан VТ.031 при перепаде давления 10 кПа и уставке термоэлемента «3» закрывается при 22 ˚С.

Рис. 5. Графики закрытия клапана VT.031 с термоэлементом VT.5000 при перепаде давления 10 кПа (синяя линяя) и 100 кПа (красная линия)

При перепаде давления 100 кПа клапан закрывается при температуре 22,8˚С. Влияние дифференциального давления составляет 0,8 ˚С. Таким образом, в реальных условиях эксплуатации такого клапана при перепадах давления от 0 до 100 кПа, при настройке термоэлемента на цифру «3», диапазон температур закрытия клапана составит от 22 до 23 ˚С.

Если в реальных условиях эксплуатации перепад давления на клапане вырастет больше максимального, то клапан может
создавать недопустимый шум, а также его характеристики будут существенно отличаться от паспортных.

Из-за чего же происходит увеличение перепада давления на термостатическом клапане во время эксплуатации? Дело в том, что в современных двухтрубных системах отопления расход теплоносителя в системе постоянно меняется, в зависимости от текущего теплопотребления. Какие-то терморегуляторы открываются, какие-то – закрываются. Изменение расходов по участкам
приводит к изменению распределения давлений.

Для примера рассмотрим простейшую схему (рис. 6) с двумя радиаторами. Перед каждым радиатором установлен термостатический клапан. На общей линии находится регулирующий вентиль.

Рис. 6. Расчетная схема с двумя радиаторами

Допустим, что потери давления на каждом термостатическом клапане составляет 10 кПа, потери давления на вентиле – 90 кПа, общий расход теплоносителя – 0,2 м³/ч и расход теплоносителя через каждый радиатор – 0,1 м³/ч. Потерями давления в трубопроводах пренебрегаем. Полные потери давления в этой системе составляют 100 кПа, и они поддерживаются на постоянном уровне. Гидравлику такой системы можно представить следующей системой уравнений:

где V_о – общий расход, м³/ч, V_р – расход через радиаторы, м³/ч, kv_в – пропускная способность вентиля, м³/ч, kv_т.к. – пропускная способность термостатических клапанов, м³/ч, ΔP_в – перепад давления на вентиле, Па, ΔP_т.к – перепад давления на
термостатическом клапане, Па.

Рис. 7. Расчетная схема с отключенным радиатором

Предположим, что в помещении, где установлен верхний радиатор, температура увеличилась, и термостатический клапан полностью перекрыл поток теплоносителя через него (рис. 7). В этом случае весь расход будет идти только через нижний радиатор. Перепад давления в системе выразится следующей формулой:

где V_о′ – общий расход в системе после отключения одного термостатического клапана, м³/ч, V_p′ – расход теплоносителя через радиатор, в данном случае он будет равен общему расходу; м³/ч.

Если принять во внимание, что перепад давления поддерживается постоянным (равным 100 кПа), то можно определить расход, который установится в системе после отключения одного из радиаторов.

Потери давления на вентиле снизятся, так как общий расход через вентиль уменьшился с 0,2 до 0,17 м³/ч. Потери давления на термостатическом клапане наоборот вырастут, потому что расход через него вырос с 0,1 до 0,17 м³/ч. Потери давления на вентиле и термостатическом клапане составят:

Из приведенных расчетов можно сделать вывод, что перепад давления на термостатическом клапане нижнего радиатора при открытии и закрытии термостатического клапана верхнего радиатора будет варьироваться от 10 до 30,8 кПа.

Но что будет, если оба клапана перекроют движение теплоносителя? В этом случае потери давления на вентиле будут нулевыми, так как движения теплоносителя через него не будет. Следовательно, разница давлений до золотника/после золотника в каждом радиаторном клапане будет равна располагаемому напору и составит 100 кПа.

Если используются клапаны с допустимым перепадом давлений меньше этой величины, то клапан может открыться, несмотря на отсутствии реальной потребности в этом. Поэтому перепад давлений на регулируемом участке сети должен быть ниже
максимально допустимого перепада давления на каждом терморегуляторе.

Предположим, что вместо двух радиаторов в системе установлено некое множество радиаторов. Если в какой-то момент все терморегуляторы, кроме одного, закроются, то потери давления на вентиле будут стремиться к 0, а перепад давления на открытом термостатическом клапане будет стремиться к располагаемому напору, т.е., для нашего примера, к 100 кПа.

В этом случае расход теплоносителя через открытый радиатор будет стремиться к значению:

То есть в самом неблагоприятном случае (если из множества радиаторов открытым останется только один) расход на открытом радиаторе вырастет более чем в три раза.

Насколько же измениться мощность отопительного прибора при таком увеличении расхода? Теплоотдача Q секционного радиатора считается по формуле:

где Q_н – номинальная мощность отопительного прибора, Вт, Δt_ср – средняя температура отопительного прибора, ˚С, t_в – температура внутреннего воздуха, ˚С, V_пр – расход теплоносителя через отопительный прибор, n – коэффициент зависимости теплоотдачи от средней температуры прибора, p – коэффициент зависимости теплоотдачи от расхода теплоносителя.

Предположим, что отопительный прибор имеет номинальную теплоотдачу Qн = 2900 Вт, расчётные параметры теплоносителя 90/70 ˚С. Коэффициенты для радиатора принимаются: n = 0,3, p = 0,015. В расчётный период при расходе 0,1 м³/ч такой отопи-
тельный прибор будет иметь мощность:

Чтобы узнать мощность прибора при Vр’’=0,316 м³⁄ч необходимо решить систему уравнений:

Методом последовательных приближений получаем решение этой системы уравнений:

Отсюда можно сделать вывод, что в системе отопления при самых неблагоприятных условиях, когда все отопительные приборы, кроме одного, на участке перекрыты, перепад давления на термостатическом клапане может вырасти до
располагаемого напора. В приведенном примере при располагаемом напоре 100 кПа расход увеличится в три раза, при этом мощность прибора возрастёт всего на 17 %.

Повышение мощности отопительного прибора приведёт к увеличению температуры воздуха в отапливаемом помещении, что, в свою очередь, вызовет закрытие термостатического клапана. Таким образом, колебание перепада давления на термостатическом клапане во время эксплуатации в пределах паспортного максимального значения перепада является допустимым, и не приведет к нарушению в работе системы.

В соответствии с ГОСТ 30815-2002 максимальный перепад давления на термостатическом клапане определяется производителем из соблюдения требований бесшумности и сохранения регулировочных характеристик. Однако, изготовление клапана с широким диапазоном допустимых перепадов давления сопряжено с определенными конструктивными трудностями.
Особые требования так же предъявляются к точности изготовления деталей клапана.

Большинство производителей выпускают клапаны с максимальным перепадом давления 20 кПа.

Исключение составляют клапаны VALTEC VT.031 и VT.032 (клапан термостатический прямой) с максимальным перепадом давления 100 кПа (рис. 8) и клапаны фирмы Giacomini серии R401–403 с максимальным перепадом давления 140 кПа (рис. 9).

Рис. 8. Технические характеристики радиаторных клапанов VT.031, VT.032

Рис. 9. Фрагмент технического описания термостатического клапана Giacomin R403

Рис. 10. Фрагмент технического описания термостатического клапана

При изучении технической документации необходимо быть внимательным, так как некоторые производители переняли практику банкиров — вставлять мелкий текст в примечаниях.

На рис. 10 представлен фрагмент из технического описания одного из типов термостатических клапанов. В основной графе указано значение максимального перепада давления 0,6 бара (60 кПа). Однако в сноске есть примечание, что действительный диапазон работы клапана ограничен всего лишь 0,2 барами (20 кПа).

Рис. 11. Золотник термостатического клапана с осевым креплением уплотнителя

Ограничение вызвано шумом, возникающим в клапане при высоких перепадах давления. Как правило, это касается клапанов с устаревшей конструкцией золотника, в котором уплотнительная резинка просто крепится по центру заклепкой или болтом (рис. 11).

При больших перепадах давления уплотнитель такого клапана начинает вибрировать из-за неполного прилегания к золотниковой тарелке, вызывая акустические волны (шум).

Повышенный допустимый перепад давления в клапанах VALTEC и Giacomini достигнут за счёт принципиально иной конструкции золотниковых узлов. В частности, у клапанов VT.031 использован латунный золотниковый плунжер, «футерованный» эластомером EPDM (рис. 12).

Рис. 12. Вид золотникового узла клапана VT.031

Сейчас разработка термостатических клапанов с широким диапазоном рабочих перепадов давления является одной из приоритетных задач специалистов многих компаний.

Исходя из изложенного, можно дать следующие рекомендации по проектированию систем отопления с термостатическими клапанами:
1. Коэффициент пропускной способности термостатического клапана рекомендуется определять, исходя из допустимого диапазона температур обслуживаемого помещения. Например, для жилых комнат по ГОСТ 30494-2011 оптимальные пара-
   метры внутреннего воздуха находятся диапазоне 20–22 ˚С. Значение Kv в этом случае принимается при Xp = S – 2.
   
   В помещениях категории 3а (помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды) оптимальный диапазон температур 20–21 ˚С. Для этих помещений значение Kv рекомендуется принимать при Xp = S – 1.
2. На циркуляционных кольцах системы отопления должны быть установлены устройства (перепускные клапаны либо регуляторы перепада давления), ограничивающие максимальный перепад давления таким образом, чтобы перепад давления на клапане не превысил предельного паспортного значения.

Приведем несколько примеров подбора и установки устройств, для ограничения перепада давления на участке с термостатическими клапанами.

Пример 1. Расчётные потери давления в квартирной системе отопления (рис. 13), включая термостатические клапаны, составляют 15 кПа. Максимальный перепад давления на термостатических клапанах равен 20 кПа (0,2 бара). Потери давления на коллекторе, включая потери на теплосчётчиках, балансировочных клапанах и прочей арматуре примем 8 кПа. В итоге перепад давления до коллектора составляет 23 кПа.

Если установить регулятор перепада давления или перепускной клапан до коллектора, то в случае перекрытия всех термостатических клапанов в данной ветке, перепад на них составит 23 кПа, что превышает паспортное значение (20 кПа). Таким образом, в данной системе регулятор перепада давления или перепускной клапан должен устанавливаться на каждом выходе после коллектора, и должен быть настроен на перепад 15 кПа.

Рис. 13. Схема к примеру 1

Пример. 2. Если принять не тупиковую, а лучевую систему поквартирного отопления (рис. 14), то потери давления в ней будут значительно ниже. В приведенном примере коллекторно-лучевой системы потери в каждой радиаторной петле составляют 4 кПа. Потери давления на квартирном коллекторе примем 3 кПа, а потери давления на этажном коллекторе – 8 кПа.

В этом случае регулятор перепада давления можно расположить перед этажным коллектором и настроить его на перепад 15 кПа. Такая схема позволяет сократить количество регуляторов перепада давления и существенно удешевить систему.

Рис. 14. Схема к примеру 2

Пример 3. В данном варианте используются радиаторные термостатические клапаны с максимальным перепадом давления 100 кПа (рис. 15). Так же как и в первом примере, примем, что потери давления в квартирной системе отопления составляют 15 кПа. Потери давления на квартирном узле ввода (квартирной станции) 7 кПа. Перед квартирной станцией перепад давления составит 23 кПа. В десятиэтажном здании общую длину пары стояков системы отопления можно принять порядка 80 м (сумма подающего и обратного трубопроводов).

Рис. 15. Схема к примеру

При средних линейных потерях давления по стояку 300 Па/м, общие потери давления в стояках составят 24 кПа. Отсюда следует, что перепад давления у основания стояков составит 47 кПа, что меньше максимально допустимого перепада давления на клапане.

Если установить регулятор на перепад давления на стояк и настроить его на давление 47 кПа, то даже когда все радиаторные клапаны, подключенные к этому стояку, закроются, перепад давления на них будет ниже 100 кПа.

Таким образом, можно существенно снизить стоимость системы отопления, установив вместо десяти регуляторов перепада давления на каждом этаже, один регулятор у основания стояков.

Автор: Жигалов Д.В.

© Правообладатель ООО «Веста Регионы», 2010

Все авторские права защищены. При копировании статьи ссылка на правообладателя
и/или на сайт www.valtec.ru обязательна.

Клапаны управления потоком

: какие типы клапанов наиболее распространены?

Существует бесчисленное множество типов клапанов для использования в самых разных отраслях и сферах применения. Когда дело доходит до регулирующих клапанов, типы клапанов варьируются от простых до сложных; некоторые клапаны достаточно сложны, чтобы автоматически адаптироваться к колебаниям давления и температуры. Независимо от их конструкции, клапаны управления потоком предназначены для регулирования потока или давления жидкостей и обычно реагируют на сигналы, генерируемые расходомерами или датчиками температуры.

Какова функция клапана управления потоком?

Клапаны управления потоком

могут выполнять ряд различных функций в гидравлической системе потока в зависимости от конкретного используемого типа. Одно из наиболее распространенных применений клапана управления потоком — регулирование скорости двигателей или цилиндров в системе. Эта функция возможна благодаря способности клапана управления потоком влиять на скорость передачи энергии в любой заданной точке системы, воздействуя на скорость потока.

Способность снижать или увеличивать давление в системе имеет ряд преимуществ. Системные операторы могут использовать клапан управления потоком для быстрого сброса давления в исправном шланге и быстрой замены фитингов. Они также используются во многих потребительских приложениях, таких как душевые, краны и системы полива газонов, чтобы легко уменьшить количество потребляемой воды, не влияя на общую производительность системы. Клапаны управления потоком также известны своей надежностью и, как правило, имеют длительный срок службы, поскольку они не склонны к засорению из-за своей конструкции.

Благодаря этим гибким рабочим параметрам клапаны управления потоком нашли широкое применение в погрузочно-разгрузочных работах, пищевой промышленности, а также в автоматизированном заводском и складском оборудовании.

Наиболее распространенные типы клапанов в отраслях управления потоком включают:

Продолжайте читать, чтобы узнать больше о каждом из этих типов клапанов управления потоком и их функциях.

1. Задвижки

Задвижки

— это клапаны общего назначения, которые в основном используются для двухпозиционных, не дросселирующих клапанов.В частности, задвижки используются в приложениях, требующих прямолинейного потока жидкости с минимальным ограничением

. Задвижки срабатывают, когда пользователь поворачивает шток по часовой стрелке для закрытия (CTC) или по часовой стрелке для открытия (CTO). Затвор перемещается вверх или вниз по ступеньке с резьбой, когда оператор перемещает шток, поэтому это многооборотный клапан; клапан должен повернуться несколько раз, чтобы он перешел из открытого в закрытое, и именно медленная работа предотвращает воздействие гидроудара.Инженеры также используют задвижки, когда требуются минимальные потери давления и свободный проход. Типичные задвижки не имеют препятствий на пути потока, что приводит к минимальной потере давления.

Задвижки могут использоваться для нескольких жидкостей. Как правило, задвижки применимы для питьевой воды, сточных вод и нейтральных жидкостей; при температуре от -20 до 70 градусов по Цельсию; максимальная скорость потока 5 метров в секунду; и перепад давления до 16 бар. Задвижки также применимы для газов с температурой от -20 до 60 градусов Цельсия; максимальная скорость потока 20 метров в секунду; и перепад давления до 16 бар.

Задвижки бывают двух типов: параллельные и клиновидные. Параллельные задвижки имеют плоскую задвижку между двумя параллельными седлами. Клиновидные задвижки состоят из двух наклонных седел и наклонного затвора, который немного не совпадает.

Изображение из Flickr Elsie esq

2. Клапаны запорные

Клапан линейного перемещения, шаровые краны останавливают, запускают и регулируют поток. Запорные клапаны инициируют закрытие через заглушку с плоским или выпуклым дном, которая опускается на горизонтальное седло, расположенное в центре клапана.Когда пользователь открывает клапан, заглушка поднимается, позволяя жидкости течь. Проходные клапаны используются для включения / выключения и дросселирования, поскольку диск клапана может быть полностью удален с пути потока или он может полностью перекрыть путь потока. Хотя этот тип клапана управления потоком действительно производит несколько более высокие перепады давления, чем прямоточные клапаны, такие как задвижки, пробки и шаровые клапаны, они применимы в ситуациях, когда падение давления через клапан не является контролирующим фактором.

Практический предел размера для шаровых клапанов составляет NPS 12 (DN 300), поскольку все давление системы, оказываемое на диск, передается на шток клапана.Однако возможны шаровые клапаны размером более NPS 12 (DN 300), и производители и инженеры создали и использовали шаровые краны до NPS 48 (DN 1200).

3. Пережимные клапаны

Недорогой регулирующий клапан, пережимные клапаны идеально подходят для работы с суспензиями или жидкостями, содержащими значительные количества взвешенных твердых частиц. Пережимные клапаны уплотняются с помощью одного или нескольких гибких элементов, таких как резиновые трубки, которые сжимаются, перекрывая поток. Эти резиновые втулки являются единственной смачиваемой частью клапана, а их гибкость позволяет пережимным клапанам плотно закрываться вокруг захваченных твердых частиц.Воздух или гидравлическое давление подается непосредственно на эластомерную втулку для срабатывания пережимных клапанов. Корпус пережимного клапана действует как встроенный привод, что исключает использование дорогостоящих гидравлических, пневматических или электрических операторов и приводит к экономической эффективности этого типа клапана управления потоком.

4. Мембранные клапаны

Мембранные клапаны характеризуются гибким диском, который контактирует с седлом в верхней части корпуса клапана и образует уплотнение. Диафрагма гибкая и чувствительная к давлению; он передает силу для открытия, закрытия или управления клапаном.Хотя мембранные клапаны относятся к пережимным клапанам, они используют эластомерную диафрагму, а не эластомерный вкладыш в корпусе клапана. Эластомерная диафрагма прикреплена к компрессору и отделяет поток от запорного элемента. Мембранные клапаны идеально подходят для работы в коррозионных, эрозионных и грязных средах.

Использование мембранных клапанов дает множество преимуществ: они очень чистые, имеют герметичное уплотнение, плотно закрываются, просты в обслуживании и уменьшают утечку в окружающую среду.Мембранные клапаны также можно ремонтировать без прерывания трубопровода. С другой стороны, к недостаткам использования мембранных клапанов можно отнести возможность использовать их только при умеренных температурах от -60 до 450 градусов по Фаренгейту и при умеренном давлении примерно 300 фунтов на квадратный дюйм. Мембранные клапаны нельзя использовать в многооборотных операциях, и их межфланцевые размеры не соответствуют отраслевым стандартам. Также корпус мембранного клапана должен быть изготовлен из коррозионно-стойких материалов.

Изображение с Flickr Уильямом Херроном

5.Игольчатые клапаны

Игольчатые клапаны — это клапаны регулировки объема, которые ограничивают поток в небольших линиях. Жидкость, проходящая через клапан, поворачивается на 90 градусов и проходит через отверстие, которое служит седлом для стержня с коническим наконечником. Размер отверстия изменяется, когда пользователь помещает конус относительно сиденья. Игольчатые клапаны похожи на шаровые клапаны в том, что у них есть несколько общих конструктивных особенностей и аналогичные преимущества; например, как игольчатые, так и шаровые клапаны позволяют операторам изменять скорость потока с помощью вращающегося штока с резьбой.Разница между игольчатыми клапанами и шаровыми клапанами заключается в точности, которую могут обеспечить игольчатые клапаны. Фактически, игольчатые клапаны являются идеальным выбором для калибровки, поскольку их можно точно настраивать.

Игольчатые клапаны могут обеспечивать принудительную отсечку, что позволяет безопасно устанавливать или снимать манометры и другие измерительные приборы. Вот почему игольчатые клапаны могут использоваться в различных отраслях промышленности, от нефтехимии до биотоплива. Шток клапана игольчатого клапана с мелкой резьбой дает ему значительное механическое преимущество, позволяя операторам герметизировать его с минимальным усилием.Однако одним из недостатков игольчатых клапанов является то, что одного только визуального осмотра недостаточно, чтобы определить, открыт или закрыт игольчатый клапан.

Клапаны регулирования расхода являются необходимыми компонентами в широком спектре отраслей промышленности. Определение того, какой тип клапана управления потоком лучше всего подходит для вашей конкретной ситуации, зависит от множества критериев, но наиболее часто используемые типы включают задвижки, шаровые клапаны, пережимные клапаны, мембранные клапаны и игольчатые клапаны.
Изображение из Flickr by nalundgaard

Другие типы регулирующих клапанов

Хотя пять типов регулирующих клапанов, описанных выше, являются одними из наиболее часто используемых типов клапанов, существуют и другие типы регулирующих клапанов с особенностями, которые делают их пригодными для различных применений.Вот несколько других типов регулирующих клапанов.

Дисковый затвор. Дроссельная заслонка приводится в действие путем вращения диска в пределах проходного сечения, и из-за этой конструкции у него нет линейных характеристик потока. Это делает эти клапаны менее точными, чем более распространенные типы регулирующих клапанов, указанные выше. По этой причине его часто можно отклонить как выбор клапана управления потоком, хотя он полезен в некоторых приложениях, не требующих очень высокой степени точности.Они также являются очень доступным вариантом клапана, поэтому их стоит рассматривать в правильных приложениях.

Пробковый клапан. Пробковые клапаны бывают различных конфигураций и приводятся в действие путем вращения цилиндрической или конической пробки внутри корпуса клапана для регулирования потока через полую область пробки. Для приложений управления потоком наиболее распространенной конструкцией является эксцентриковый плунжерный клапан, в котором используется половина плунжера для создания более высокого усилия посадки с минимальным трением при открытии и закрытии.Преимущество этого заключается в большей способности отключения, что идеально для ситуаций с регулированием потока.

Шаровой кран. Шаровые краны обычно используются в проточных системах во многих отраслях промышленности из-за их низкой стоимости, долговечности и отличных запорных характеристик. Подобно дроссельным клапанам, они не так эффективны для приложений управления потоком, которые требуют высокой степени точности и контроля. Одна из причин этого заключается в том, что шаровой кран требует высокого крутящего момента для открытия и закрытия, что не позволяет оператору выполнять точную регулировку.Между штоком и шаром также имеется определенный «люфт», который может затруднить определение конкретных значений расхода. Для приложений управления потоком, где возможен шаровой кран, например, для наполнения резервуара с разумной степенью точности, конструкция шарового клапана с цапфой или v-образным отверстием обычно является лучшим выбором.

Клапаны управления потоком

используются в различных приложениях, таких как водопроводные, механические и газовые. При выборе подходящего клапана регулирования расхода для конкретного применения необходимо учитывать множество факторов, таких как характеристики жидкости, условия эксплуатации, частота использования клапана, а также требования к техническому обслуживанию и охране окружающей среды.Поскольку доступно множество типов клапанов, сравнение функций и характеристик различных клапанов с характеристиками вашего приложения поможет вам определить наиболее подходящий клапан управления потоком для вашего приложения.

Регулирующий клапан | Зачем использовать и как это работает

Что такое редукционный регулирующий клапан и как он работает?

Редукционный регулирующий клапан автоматически снижает более высокое давление на входе до более низкого давления на выходе независимо от изменений расхода или давления на входе.

Пилот понижения давления определяет давление на выходе через соединение на выпускном отверстии клапана. В условиях потока пилотный клапан снижения давления реагирует на небольшие изменения выходного давления, регулируя положение клапана, модулируя давление в камере управления. Когда выходное давление изменяется в соответствии с заданным значением пилота, пилот модулирует, чтобы обеспечить контроль давления.

Пример: Давление составляет 7-8 бар, что подходит для питания потребителей в зоне A, но слишком высоко для потребителей в зоне B.Поэтому установлен редукционный регулирующий клапан для снижения давления до 3 бар в зоне B.

Что такое клапан поддержания / сброса давления и как он работает?

Регулирующий клапан поддержания давления автоматически поддерживает минимальное заданное давление на входе, сбрасывая избыточное давление, независимо от изменений расхода.

Пилот поддержания давления реагирует на небольшие изменения давления на входе, регулируя положение клапана. Если давление на входе падает ниже заданного значения, главный клапан закрывается или регулируется для обеспечения минимального давления на входе.Поддерживающий клапан поддерживает минимальное противодавление на входе и обычно пропускает поток. Предохранительный клапан обычно остается закрытым и открывается только тогда, когда давление превышает предварительно определенную уставку.

Пример: Когда резервуар для воды наполняется, давление падает, и потребители остаются без воды. Поэтому для поддержания давления для потребителей устанавливается регулирующий клапан поддержания давления.

Что такое регулирующий клапан постоянного потока и как он работает?

Регулирующий клапан постоянного потока автоматически контролирует поток и при необходимости регулирует его, чтобы гарантировать, что поток не превышает максимально допустимый поток независимо от изменений давления питания.

Падение давления на диафрагме определяется пилотом постоянного расхода. Когда расход низкий, а падение давления ниже уставки пилотного клапана, пилотный клапан постоянного потока и главный клапан будут полностью открыты. Если расход высокий и падение давления превышает заданное значение, клапан начинает регулировать максимальный поток в соответствии с заданным значением, чтобы гарантировать, что поток не превышает максимально допустимый поток.

Клапаны регулирующие для водоснабжения

После семинара в AVK по обнаружению утечек и минимизации потерь воды с помощью регулирующих клапанов, к AVK обратился один из обслуживающих предприятий водоснабжения, Strømmen Vandværk в Раннерсе, Дания, который столкнулся с проблемой трещин в трубах из-за чрезмерного давления в воде. линий.

Распределительная сеть имеет перепад высот 40 метров, а водопровод, расположенный в верхнем конце, дает очень высокое давление воды в нижнем конце распределительной сети. Это приводит к тому, что район в зоне снабжения подвергается частым поломкам труб, следствием чего являются высокие затраты на ремонт и увеличение потерь воды.

Коммунальное предприятие уже оснащено системой SCADA, но им также нужны интеллектуальные регулирующие клапаны для управления давлением в определенных зонах давления на основе потребления и циркадного ритма.Кроме того, для предприятия водоснабжения было важно иметь возможность удаленно закрывать регулирующие клапаны через свою систему SCADA. Благодаря этой дополнительной функции они смогут очень легко и быстро закрыть каждую секцию в случае разрыва трубы. Это даст водоканалу возможность контролировать свою систему, а не наоборот. Расходомер будет установлен вместе с каждым регулирующим клапаном. Счетчик также отправляет данные на программируемый логический компьютер (ПЛК) и в систему SCADA. Таким образом, водоканал может обнаруживать даже небольшие утечки и получать сигнал тревоги в случае увеличения потребления, что указывает на утечку.

Если регулирующие клапаны установлены с управлением ПЛК, можно снизить и поддерживать давление на постоянном уровне. Кроме того, можно составить график и снизить давление до различных заданных значений, так что давление в дневное время будет 3 бара и только 1,5 бара ночью, когда потребление низкое.

Теперь задача состоит в том, чтобы разделить всю зону подачи на секции и зоны давления, а затем контролировать давление подачи в каждой зоне в зависимости от требований и зоны наращивания.Следующим шагом будет проверка клапанов, установленных на границе различных зон. Это делается для обеспечения плотного перекрытия труб, соединяющих различные зоны давления, перед установкой регулирующих клапанов. Если вы хотите контролировать давление внутри зоны, обязательно, чтобы эти клапаны были герметичными, чтобы давление из соседней зоны не мешало работе. В случае большего количества входов важно, чтобы каждый вход управлялся собственным регулирующим клапаном.

Размер регулирующего клапана

для водных систем

Двухходовые клапаны

Когда в водяной системе используется двухходовой клапан, при закрытии клапана поток будет уменьшаться, а давление перед клапаном увеличиваться. Изменения напора насоса будут происходить по мере того, как регулирующий клапан дросселируется в сторону закрытого положения. Эффекты показаны на рисунке 6.3.9.

Падение расхода не только увеличивает давление насоса, но также может увеличить мощность, потребляемую насосом.Изменение давления в насосе может использоваться в качестве сигнала для работы двух или более насосов с различными режимами работы или для подачи сигнала на привод (ы) насоса с регулируемой скоростью. Это позволяет подбирать скорость откачки в соответствии с потребностями, сокращая затраты на перекачиваемую мощность.

Двухходовые регулирующие клапана используются для управления потоком воды в технологический процесс, например, для контроля уровня в паровом котле или для поддержания уровня воды в питательном баке.

Их также можно использовать в процессах теплообмена, однако, когда двухходовой клапан закрыт, поток воды в секции трубы, предшествующей регулирующему клапану, останавливается, создавая «тупик».Вода в тупике может потерять температуру по сравнению с окружающей средой. Когда регулирующий клапан снова открывается, более холодная вода поступает в теплообменные змеевики и нарушает температуру технологического процесса. Чтобы избежать этой ситуации, система управления может включать устройство для поддержания минимального потока через трубу с малым диаметром и регулируемый шаровой клапан, которые обходят регулирующий клапан и цепь нагрузки.

Двухходовые клапаны успешно используются в больших отопительных контурах, где множество клапанов включены в общую систему.В больших системах очень маловероятно, что все двухходовые клапаны закрываются одновременно, что приводит к присущей им характеристике «самобалансировки». В этих типах систем также обычно используются насосы с регулируемой скоростью, которые изменяют свои характеристики потока в зависимости от требований к системной нагрузке; это помогает операции самобалансировки.

При выборе двухходового регулирующего клапана для приложения:

• Если бы в системе был установлен двухходовой регулирующий клапан очень маленького размера, насос использовал бы большое количество энергии просто для того, чтобы пропустить через клапан достаточное количество воды.

Предполагая, что через клапан можно нагнетать достаточное количество воды, управление будет точным, потому что даже небольшие приращения движения клапана могут привести к изменению расхода. Это означает, что весь ход клапана может быть использован для управления.

• Если бы двухходовой регулирующий клапан очень большого размера был установлен в той же системе, энергия, требуемая от насоса, снизилась бы с небольшим перепадом давления на клапане в полностью открытом положении.

Однако начальный ход клапана из полностью открытого в закрытое положение мало повлияет на расход технологического процесса. Когда будет достигнута точка, в которой достигается контроль, большое отверстие клапана будет означать, что очень маленькие приращения хода клапана будут иметь большое влияние на расход. Это может привести к неустойчивому управлению с плохой стабильностью и точностью.

Требуется компромисс, который уравновешивает хорошее управление, достигаемое с помощью небольшого клапана, с уменьшенными потерями энергии от большого клапана.Выбор клапана будет влиять на размер насоса, а также на капитальные и эксплуатационные расходы. Эти параметры рекомендуется учитывать, поскольку они влияют на общую стоимость срока службы системы.

Эти балансы могут быть реализованы путем расчета «авторитета клапана» относительно системы, в которой он установлен.

Управляющий клапан

Авторитет клапана можно определить с помощью уравнения 6.3.4.

Значение N должно быть близко к 0.5 (но не более) и, конечно, не менее 0,2.

Это гарантирует, что каждое приращение движения клапана будет влиять на расход без чрезмерного увеличения стоимости мощности накачки.
мощность.

Пример 6.3.3
Контур имеет полное падение давления ΔP1 + ΔP2 125 кПа, включая регулирующий клапан.
a) Если регулирующий клапан должен иметь коэффициент усиления (Н) 0,4, какой перепад давления используется для определения размера клапана?
b) Если расход контура / системы () равен 3.61 л / с, какой нужен клапан K _v ?

Часть a) Определите ΔP

Следовательно, Δ P, равное 50 кПа, используется для определения размера клапана, оставляя 75 кПа (125 кПа — 50 кПа) для остальной части контура.

Часть b) Определите K _v

В качестве альтернативы можно использовать диаграмму воды K _v (рисунок 6.3.2).

Трехходовые регулирующие клапаны и управляющий клапан

Трехходовые регулирующие клапаны используются либо в смесительных, либо в отводных приложениях, как объяснялось ранее в этом Модуле.При выборе клапана для отвода:

• Трехходовой регулирующий клапан очень маленького размера повлечет за собой высокие расходы на перекачку, а небольшие приращения движения повлияют на количество жидкости, направляемой через каждое из выпускных отверстий.
• Клапан очень большого размера снизит расходы на перекачку, но движение клапана в начале и в конце хода клапана будет иметь минимальное влияние на распределение жидкости. Это может привести к неточному управлению при резких резких изменениях нагрузки.Излишне крупногабаритный клапан также будет дороже, чем клапан подходящего размера.

Та же логика может быть применена к приложениям смешивания.

Опять же, авторитет клапана обеспечит компромисс между этими двумя крайностями.

Для трехходовых клапанов авторитет клапана всегда рассчитывается с использованием P2 по отношению к контуру с переменным расходом. На рисунке 6.3.10 это схематично показано.

Примечание: Поскольку в смесительных и отводных приложениях используются трехходовые клапаны в «сбалансированном» контуре, падение давления, ожидаемое для трехходового клапана, обычно значительно меньше, чем для двухходового клапана.

В качестве приблизительного ориентира:

• Трехходовой клапан будет соответствовать «линейному размеру», если вода движется с рекомендованной скоростью (обычно в диапазоне от 1 м / с для DN25 до 2 м / с для DN150).
• 10 кПа можно рассматривать как типичное падение давления на трехходовом регулирующем клапане.
• Стремитесь, чтобы авторитет клапана (N) составлял от 0,2 до 0,5, чем ближе к 0,5, тем лучше.

Кавитация и гидроизоляция

Другие симптомы, иногда связанные с протеканием воды через двухходовые клапаны, связаны с «кавитацией» и «миганием».

Кавитация в жидкостях

Кавитация может возникать в клапанах, управляющих потоком жидкости, если падение давления и, следовательно, скорость потока достаточны для того, чтобы локальное давление после седла клапана упало ниже давления пара жидкости. Это вызывает образование пузырьков пара. Затем давление может восстанавливаться дальше по потоку, вызывая быстрое схлопывание пузырьков пара. Когда пузырьки схлопываются, создается очень высокое локальное давление, которое, если оно находится рядом с металлическими поверхностями, может вызвать повреждение трима клапана, корпуса клапана или трубопроводов ниже по потоку.Это повреждение обычно имеет очень грубый, пористый или губчатый вид, который легко распознать. Другие эффекты, которые можно заметить, включают шум, вибрацию и ускоренную коррозию из-за многократного удаления защитных оксидных слоев.

Кавитация будет иметь место в регулирующих клапанах:

• В приложениях с высоким перепадом давления из-за высокой скорости в зоне седла клапана, вызывающей локальное снижение давления.

• Если давление на выходе ненамного превышает давление пара жидкости.Это означает, что кавитация более вероятна при горячих жидкостях и / или при низком давлении на выходе.

Кавитация, вероятно, будет более серьезной с клапанами большего размера из-за увеличения мощности потока.

Промывка в жидкостях

Мигание аналогично кавитации, но происходит, когда давление на выходе клапана ниже давления пара. В этих условиях давление в корпусе клапана не восстанавливается, и пар будет продолжать поступать в соединительную трубу.Давление пара в конечном итоге восстановится в трубе, и схлопывающийся пар вызовет шум, аналогичный тому, который возникает при кавитации. Мигание снижает производительность клапана из-за дросселирования пара, имеющего больший объем, чем вода. На рисунке 6.3.11 показаны типичные профили давления через клапаны из-за явления кавитации и вспышки.

Предотвращение кавитации

Не всегда возможно гарантировать, что перепад давления на клапане и температура воды таковы, что кавитация не возникнет.В этих условиях одним из возможных решений является установка клапана с плунжером и седлом, специально разработанными для решения этой проблемы. Такой набор внутренних устройств можно классифицировать как «антикавитационный» трим.

Антикавитационный трим состоит из стандартного равнопроцентного плунжера клапана, работающего внутри седла клапана, снабженного перфорированной клеткой. Используется нормальное направление потока. Падение давления разделяется между характерной пробкой и клеткой, что ограничивает падение давления на каждой ступени, и, следовательно, возникают самые низкие давления.Множественные пути потока в перфорированной клетке также увеличивают турбулентность и уменьшают восстановление давления в клапане. Эти эффекты действуют как для предотвращения кавитации в случае незначительной кавитации, так и для уменьшения интенсивности кавитации в несколько более жестких условиях. Типичные характеристики вилки и клетки показаны на рисунке 6.3.12.

Падение давления разделяется между областью прохода отверстия и клеткой. Во многих случаях давление не опускается ниже давления пара жидкости, и кавитация устраняется.Рисунок 6.3.12 показывает, как ситуация улучшается.

Регулирующие клапаны

: Fleck, Clack, Aquamatic, Autotrol Регулирующие клапаны

Что такое регулирующий клапан?

Регулирующие клапаны бывают разных стилей, от простых до сложных; некоторые из них достаточно развиты, чтобы мгновенно реагировать на колебания давления и температуры. Клапаны регулирования воды, независимо от их формы, предназначены для предотвращения движения или давления воды, и они обычно реагируют на показания, выдаваемые манометрами расхода или манометрами.Регулирующие клапаны могут выполнять множество функций в системе в зависимости от типа используемого клапана. Возможность водного регулирующего клапана влиять на количество энергообмена в любом конкретном случае в системе, влияя на скорость потока, делает эту функцию возможной.

Клапаны регулирования подачи воды доступны во многих различных конфигурациях и моделях в зависимости от области применения наших клиентов. Каждый регулирующий клапан изготовлен из высококачественных компонентов, и каждый клапан адаптирован к конкретным потребностям наших клиентов в воде.Регулирующие клапаны, предлагаемые Pure Aqua, полностью регулируются, легко программируются, просты в установке и требуют минимального обслуживания, что делает линейку регулирующих клапанов Pure Aqua обязательной. Будь то клапан фильтра или клапан умягчителя, будь то клапан с дозатором или клапан с таймером, у нас есть все необходимое.

Регулирующие клапаны чрезвычайно важны для защиты дефицитных водных ресурсов во всем мире. Регулирующие клапаны могут помочь поддерживать достаточное количество воды для нашего постоянно растущего населения за счет сокращения потерь воды и обеспечения временного управления производственной водой.Это может быть достигнуто путем сохранения определенных расходов воды, давления и уровней, независимо от изменений в водоснабжении.

Последствия нехватки водных ресурсов
Окружающей среде нанесен огромный ущерб в результате значительных потерь доступной воды. Энергия, используемая для очистки и снабжения этих потерянных источников воды, также растрачивается.

Что касается водоснабжения, то вода, которая была произведена, но стала бесполезной до того, как стала доступной для населения в результате неправомерного использования или растраты, является источником нежелательных затрат.

Преимущества гидрораспределителей

Методическое управление давлением и потоком может быть достигнуто за счет использования клапана регулировки воды. Клапан регулирования подачи воды позволяет персоналу системы легко сбросить давление в пригодной для использования трубе и поменять фитинги. Они также используются во многих домах, чтобы снизить количество используемой воды, не влияя на общую функцию системы. Регулирующие клапаны часто отличаются превосходной надежностью, длительным сроком службы и менее подвержены засорению.Другие известные преимущества:

• Уменьшение помех клиентам
• Меньшая вероятность загрязнения
• Минимальные утечки, уменьшающие потери воды
• Низкий риск повреждения трубопровода и гидравлического удара
• Большая экономия для предприятий водоснабжения

Регулирующий клапан

решает сложные проблемы управления потоком и давлением на модернизированной станции очистки воды Доннакона

Авторы : Ален Гравел, Dessau Engineering, и Марк Гимсон, Singer Valve

Доннакона — промышленный город к западу от Квебека.Городская водоочистная станция была построена в 1969 году и с тех пор претерпела три крупных модернизации: в 1995 году (новые насосы высокого давления и модернизация электрооборудования), в 2000 году (замена днища фильтров) и в 2005 году (модернизация водозабора в речную воду). Установка включает в себя традиционные обработки для коагуляции, осаждения (пульсатор), фильтрации (песочные фильтры) и дезинфекции (Cl ₂ ). Насосная станция сырой воды находится в 1,5 км от завода и включает в себя два односкоростных насоса.

Чтобы обеспечить соответствие последним требованиям по качеству питьевой воды ^[1] , в 2008 году городские власти решили модернизировать завод.Процесс обработки был пересмотрен, и было определено, что пульсаторы и фильтры необходимо разобрать и заменить на фильтр тонкой очистки, новую камеру коагуляции и новую ступень фильтрации с ультрафильтрационной мембраной, которой должен был стать Zeeweed 1000.

Перед проведением модернизации уровень питьевой воды в резервуаре контролировался путем управления потоком неочищенной воды с помощью 14-дюймового дроссельного клапана. Точный контроль уровня в резервуаре с питьевой водой не требовался абсолютно, однако операторы жаловались на недостаточную управляемость клапана, особенно при малых расходах.В конечном итоге он стал работать в ручном режиме. Эта плохая управляемость и тот факт, что отверстия клапана были слишком малы, приводят к износу внутренних компонентов клапана. Эта ситуация была терпимой, учитывая демпфирующий эффект большого объема воды, содержащейся в пульсаторах.

Однако с появлением нового процесса очистки воды воду необходимо было подавать непосредственно из контактной камеры (время удерживания около 12 минут) на мембраны. Кроме того, тонкая промывка сита и обратная импульсная очистка мембраны могут вызвать внезапные колебания потока сырой воды.Ален Гравел, инженер-технолог компании Dessau, выбранной для этой работы инженерной консалтинговой фирмой, сказал: «Было ясно, что перед установкой новых мембран требовалось лучшее решение для контроля уровня». Кроме того, философия управления, рекомендованная GE Water & Process Technologies, основана на контроле уровня воды в распределительном канале, питающем мембраны. По соображениям стоимости установка частотно-регулируемых приводов на насосы для сырой воды не рассматривалась.

Расход неочищенной воды широко варьируется от 1 200 до 100 галлонов США в минуту, что приводит к большой разнице напора односкоростных насосов.Следовательно, диапазон давления на входе в установку варьируется от 10 до 58 фунтов на квадратный дюйм с низким обратным давлением (ниже 10 фунтов на квадратный дюйм) для клапана. Это приводит к перепаду давления на клапане от 2 до 53 фунтов на квадратный дюйм и представляет собой тяжелую работу для большинства клапанов. Выбранный клапан должен был иметь очень низкий перепад давления в полностью открытом состоянии и при этом работать без кавитации при высоком перепаде давления.

Моделирование показало, что кавитация происходит ниже 1000 галлонов США в минуту с дроссельными заслонками.Две дроссельные заслонки в ряд лучше, но все же не могут должным образом управлять нижней половиной потоков. По этой причине этот тип клапана также не применялся, и поэтому были рассмотрены различные конфигурации шаровых клапанов. Дэниел Форест, менеджер Provan Control Associates, который поставлял клапаны, сказал: «Мы порекомендовали установить параллельно два 8-дюймовых гидравлических шаровых клапана, причем один из них имеет антикавитационную клетку. Для этого лучше всего подходили модели 106-PT-4SC-AC и 106-2SC-PCO компании Singer Valve.”

При малых расходах давление на входе достаточно, чтобы вызвать кавитацию; однако при более высоких расходах давление на входе падает до такой степени, что антикавитационному клапану становится трудно работать из-за низкого перепада давления. Для этого случая компания Singer использует двухкамерный электромагнитный регулирующий клапан для учета изменений давления на входе.

Панель управления запрограммирована на получение заданного значения расхода от центральной системы управления, которая контролирует уровень в канале распределения (Примечание: панель также может получать заданное значение уровня при необходимости).Этот уровень контролируется путем управления потоком корма (каскадное управление). Оператор устанавливает заданное значение расхода, а контроллер регулирует расход, чтобы гарантировать, что требуемый уровень поддерживается в канале распределения.

При малых расходах контроллер управляет антикавитационным клапаном (8 ”106-PT-4SC-AC) в зависимости от уставок регуляторов уровня и расхода. Когда антикавитационный клапан достигает заданного положения и заданное значение расхода не достигается, контроллер переключается на 8 ”106-2SC-PCO и управляет клапаном.Когда заданное значение понижается, когда положение клапана 106-2SC-PCO ниже заданного положения, клапан 106-2SC-PCO полностью закрывается, и управление возобновляется на антикавитационном клапане.

Клапаны были установлены прошлой осенью и находятся в эксплуатации с декабря 2011 года. Учитывая этапность работ, на заводе были задействованы клапаны для поддержания уровня в резервуаре с питьевой водой. Когда последняя последовательность мембран будет готова, клапаны будут контролировать уровень в мембранном распределительном канале, как и планировалось.Ален Мартель, директор Donnacona по техническим услугам и гигиене окружающей среды, сказал: «Установка и эксплуатация прошли гладко и без каких-либо проблем, поэтому мы очень рады, что выбрали решение Singer Valve».

Об авторах:

Ален Гравель был инженером-технологом в течение 15 лет и четыре года работал в Департаменте водных ресурсов компании Dessau Engineering. Ален обладает обширными знаниями в области механического оборудования, в частности насосных станций.Его опыт включает проектирование, авторский надзор и эксплуатацию.

Марк Гимсон — менеджер по развитию бизнеса и маркетингу компании Singer Valve. У Марка инженерное образование, которое дает ему глубокое понимание механики клапана. Он проработал в арматурной промышленности по всему миру более 35 лет. Марк также проводит курсы обучения операторов по всему миру и выступает на отраслевых конференциях.

[1] Правительство Квебека, июнь 2001 г.

Основы регулирующих клапанов системы водоснабжения

«CV» — это термин, который постоянно используется при выборе клапанов. Коэффициент CV является стандартом, используемым всеми производителями клапанов. CV обозначает «коэффициент расхода» клапана и далее определяется как расход в галлонах 60 ° F воды, которая будет проходить через клапан за один раз. минута при падении давления в один фунт . CV, равный 1, означает, что один галлон воды прошел через клапан за 1 минуту при перепаде давления в 1 фунт.

При выборе клапана для управления потоком определенной среды необходимо определить CV, решив формулу:

(для водяного клапана)

Найденный коэффициент CV — это коэффициент CV, необходимый для получения полного номинального расхода при полностью открытом клапане.

Производители клапанов определяют CV клапана путем реальных испытаний. Эта испытательная установка проиллюстрирована на рис. 1 .

Рисунок 1.

Эта процедура испытания требует, чтобы на протяжении всего хода клапана поддерживалось постоянное падение давления, либо поддерживая уровень воды в резервуаре, либо путем приложения давления воздуха к герметичному резервуару для воды, поддерживающего постоянное давление. Секундомер используется для измерения расхода в мерной емкости.

Каталогизированная распечатанная CV для клапана — это CV, найденная при испытании, когда клапан был полностью открыт. По специальному запросу некоторые производители клапанов предоставляют коэффициенты CV для различных положений между полностью открытым и полностью закрытым.Такое изменение CV редко требуется при выборе клапана, особенно если помнить, что перепад давления на клапане был постоянным во время испытания, что привело к истинному линейному потоку. Линейный поток определяется как: «поток, когда перепад давления на клапане остается постоянным для всех положений хода штока клапана». Такое состояние редко, если вообще существует, в установленной системе. Когда регулирующий клапан закрывается для уменьшения потока, перепад давления на клапане увеличивается, частично компенсируя намерение уменьшить поток. Когда это происходит, клапан теряет свои линейные характеристики.

Когда вода циркулирует центробежным насосом, когда клапан или клапаны в системе закрываются, напор насоса увеличивается. Как уже отмечалось, это увеличение напора будет компенсировать действие закрывающего клапана, относящееся к расходу. Насколько увеличивается давление, зависит от характеристики насоса. Насосы для небольших жилых помещений редко бывают критичными, но для более крупных систем разработчик системы должен тщательно выбирать правильный насос. В очень больших приложениях, где часто используются высоконапорные насосы и много клапанов, становится необходимым использовать байпасную систему, чтобы попытаться поддерживать постоянный поток и, следовательно, давление подачи.См. Рисунок 2 .

Рисунок 2.

Когда вода является теплоносителем, необходимо учитывать проблемы, связанные с характеристиками змеевика, поскольку тепловая мощность змеевика не связана линейно с расходом. Например, большинство систем горячего водоснабжения были рассчитаны на падение температуры на 20 ° F. Предполагалось, что вода, выходящая из котла при температуре 200 ° F, возвращается в котел при температуре 180 ° F. Даже если это произойдет, вода все равно будет обладать огромным тепловым потенциалом, фактически потеряв около 13% доступного тепла (исходя из температуры воздуха на входе в змеевик 70 ° F).

Хороший размер трубы, факторы безопасности и т. Д. Приводят к тому, что температура в системе может упасть всего на 6–10 ° F. Таким образом, только от 5 до 7% общего тепла извлекается из воды. Эта вода сопротивляется попыткам снизить тепловыделение. Уменьшение расхода приводит к большему падению температуры, поскольку вода остается в змеевике в течение более длительного периода. Это отменяет предполагаемый эффект уменьшения потока.

На рисунке 3 показано, что происходит в типичном змеевике, когда клапан снижает расход. Обратите внимание, что клапан мало что делает, пока не приблизится к закрытому положению.Когда расход уменьшается до точки, когда температура воды, выходящей из змеевика, равна температуре входящего воздуха, тогда тепловая мощность будет напрямую связана с расходом. Это происходит потому, что падение температуры больше не может увеличиваться.

Рисунок 3.

Разработчики систем обнаружили, что, выбирая более высокие перепады температуры при проектировании систем, потенциал системы снижается, и вода быстрее достигает температуры входящего воздуха. В настоящее время широко используются перепады температуры до 60 ° F.Таким образом, перепад давления на регулирующем клапане будет высоким по сравнению с катушкой, и отрицательные последствия изменения перепада давления будут практически устранены.

При использовании высокого перепада давления для регулирующего клапана, регулирования давления насоса, проектирования с учетом более высоких перепадов температуры и использования равнопроцентных клапанов порта можно получить разумную линейную кривую тепловой мощности системы.

Насколько клапан может уменьшить поток, называется его «динамическим диапазоном». Клапан с диапазоном изменения 10: 1 означает, что расход может быть уменьшен до 10% от его максимального расхода.Ниже этого любое изменение положения штока практически не влияет на поток до момента отключения.

Идеальным клапаном была бы дроссельная заглушка, которая вклинивалась бы в свое седло для отключения. См. Рисунок 4 .

Рисунок 4.

К сожалению, клапан такой конструкции непрактичен. Чтобы открутить пробку, потребуется очень большое усилие. Любое изменение температуры приведет к деформации сиденья из-за расширения и сжатия. Он будет закрываться или не сможет плотно закрываться.

Производители клапанов модифицировали идеальный клапан и сделали дроссельный плунжерный клапан, на который не влияют нормальные условия эксплуатации.

На рисунке 5 показана основная конструкция такого клапана. Зазор 0,010 дюйма между плунжером и седлом решил проблему прилипания и потребность в огромном мощном приводе. Однако чем меньше размер клапана, тем больший эффект имеет этот зазор, поскольку он представляет собой больший процент полного открытия.

Рисунок 5.

Водные системы разбиваются на все больше и больше индивидуально контролируемых зон. Это приводит к использованию клапанов меньшего размера, и, следовательно, становится важным коэффициент диапазона изменения.

Дроссельный плунжерный клапан при испытании можно охарактеризовать как имеющий отношение диапазона изменения от 30 до 1. Однако при установке в системе более высокий перепад давления на клапане, особенно при приближении к закрытому положению, приводит к более близкому диапазону установленного диапазона изменения. от 20 до 1 или 5% от максимального расхода. Это важно.Система, рассчитанная на 20 ° F DT с расходом 5%, будет иметь тепловую мощность змеевика около 35%. Это становится минимально контролируемым условием. Ниже клапана закроется. Двухпозиционное управление обычно возникает из-за того, что клапан не может пропорционально распределить тепловую мощность ниже 35%. Производительность системы неудовлетворительна.

Есть способы решить эти проблемы. См. Рисунок 6 .

Рисунок 6.

Использование отдельного насоса и трехходового клапана для каждого змеевика работает хорошо.Расход постоянный, а температура подаваемой воды варьируется. Поскольку тепловая мощность водонагревателя линейно зависит от температуры подаваемой воды, эта система работает хорошо. Это дорого.

Другой способ — использование торцевых и байпасных заслонок с наружным сбросом. В мягкую погоду желаемая температура змеевика будет низкой. В системах, где один и тот же змеевик обрабатывает горячую и охлажденную воду, следует использовать торцевые и байпасные заслонки. Эти системы будут иметь змеевики увеличенного размера с точки зрения нагрева.Система с трехходовым клапаном не даст хороших результатов, так как более высокая температура охлажденной воды при небольшой нагрузке приведет к потере скрытого эффекта змеевика. Температура в помещении может оставаться нормальной, но влажность будет слишком высокой. В этих системах лицевая сторона и байпас с внешним сбросом для горячей воды и постоянной холодной водой для охлаждения дают удовлетворительные характеристики. Эти системы также дороги.

Промышленность HVAC обнаружила шаровой кран с приводом как очень экономичное решение проблем водных систем.

Разработка недорогих приводов с высоким разрешением, соединенных с шаровыми кранами, решила проблемы, связанные с отношениями диапазона изменения. Коэффициент диапазона изменения от 160 к 1 является обычным, даже до 400 к 1. Минимальный расход теперь не проблема, поскольку он управляем (см. Info-Tec 33 для полного обсуждения управления потоком с помощью шаровых кранов).

Конечно, даже самая лучшая система может быть испорчена из-за неправильной установки. Подрядчик, выполняющий установку, должен знать и соблюдать надлежащие правила прокладки трубопроводов, такие как длина трубопровода до и после регулирующего клапана, надлежащая опора трубопровода и т. Д.

Таким образом, вода является идеальной контролируемой средой, поскольку ее температура и поток могут варьироваться в зависимости от конкретного применения.

Разработчик системы гидроники — самый важный человек в процессе получения хорошо работающей водной системы.

Хорошо спроектированная система с использованием клапанов управления потоком будет спроектирована вокруг:

• Высокое DT, около 60 ° F

• Используйте 50% или более перепада давления для регулирующих клапанов

• При необходимости используйте регулировку насоса

• Наружный сброс горячей воды

• Используйте регулирующие клапаны с большим диапазоном изменения

• Используйте качественные термостаты, способные перемещать регулирующие клапаны с небольшим шагом.(Клапан будет работать не лучше, чем регулирующий его термостат.)

Когда проектировщик принимает во внимание все эти факторы, правильно установленная система, использующая воду в качестве теплоносителя, обеспечит максимальную производительность и комфорт.

.