Седельный регулирующий клапан (линейный) — выполнен на базе седельного клапана. Регулирование осуществляется за счёт изменения проходного сечения между затвором и седлом. Линейными регулирующие клапаны этого типа называются потому, что управляются электрическими приводами с поступательным движением штока. Универсальная конструкция регулирующего клапана позволяет создать практически любую расходную характеристику за счёт модификаций затвора и седла, а отличные регулирующие характеристики и простое устройство регулирующего клапана с седельным затвором способствовали его широкому распространению в инженерных системах зданий. Единственный недостаток линейных клапанов – сложная форма проточной части непригодная для применения с вязкими средами.
Шаровый регулирующий клапан (ротационный) — выполнен на базе шарового крана. Регулирование осуществляется за счёт изменения проходного сечения поворотом шара вокруг оси перпендикулярной направлению потока воды. Проходное сечение шара может быть круглой или иной формы. Ротационными регулирующие клапаны этого типа называются потому, что они управляются приводами с радиальным вращением штока. Шаровые регулирующие клапана используются совместно с ротационными приводами с высоким усилием закрытия и управляются радиальным движением штока. Недостатками шаровых регулирующих клапанов является необходимость использования дорогостоящих электроприводов с высоким усилием закрытия и сложность создания линейной или равнопроцентной расходной характеристики - как следствие низкая точность регулирования. К достоинствам можно отнести простую форму проточной части пригодную для использования с вязкими рабочими средами.
По наличию защитной функции регулирующие клапана делятся на:
- Нормально открытые - при отключении питания открывают проходное сечение.
- Нормально закрытые - при отключении питания перекрывают поток.
- Без защитной функции - при отключении питания электропривода останавливаются.
– это разновидность трубопроводной арматуры, основной задачей которой является изменение давления на участке трубопровода. Изменение состояния рабочей среды осуществляется посредством изменения площади сечения проходного отверстия в корпусе клапана. Регулировочные клапаны подразделяют на два вида: двухходовые и трехходовые.
Двухходовые регулирующие клапаны. В зависимости от направления потока рабочей среды. Проходные монтируются на прямых участках трубопровода, угловые, соответственно, в тех местах, где нужен поворот трубопровода.
Трехходовые регулирующие клапаны одновременно с регулировочной функцией выполняют задачу смешивания или разделения потоков рабочей среды, как правило, этот вид регулирующей арматуры имеет три патрубка входа-выхода, в зависимости от назначения.
Устройство и принцип работы двухходового проходного клапана
Основной устройства является корпус с расположенным внутри его проходным отверстием, на корпусе располагается система фиксации на трубопроводе и механизм регулирования, обычно это плунжерный или золотниковый затвор. Затвор, вследствие изменения своего положения, относительно проходного отверстия, изменяет его площадь, тем самым, регулируя объем проходящей через него, рабочей среды.
Арматура подразделяется по способу регулировки. В зависимости от вида затворного устройства:
- Седельной;
- Золотниковой;
- Мембранной;
- Клетчатой.
Регулировка механизма может осуществляться как вручную, через воздействие на шток, так и посредством системы внешнего управления.
Трехходовой регулирующий клапан имеет задачу разделения или смешивания потока рабочей среды. Используется он чаще всего в системах отопления.
Конструкционно устройство этого типа состоит из металлического корпуса с тремя патрубками. Внутренней перегородки с двумя соосными проходными отверстиями, по одному на каждый патрубок. Запорный механизм, закреплённый на управляемом штоке, может регулировать давление потока рабочей среды, проходящее через каждое отверстие, тем самым регулируя давления в одном или двух выходных патрубках.
Управление регулирующим клапаном может осуществляться как вручную, так и автоматически, в зависимости от состояния системы. В этом случае для управления регулирующим клапаном установлена приводная аппаратура: термостатический привод, изменяет характеристики состояния рабочей среды, контролирует температуру и давление. Кроме этого используются и другие виды привода, электромагнитный например.
Основные преимущества
Регулирующие клапаны, в основном, устанавливаются на системах отопления. Материалом корпуса служит металл, обладающий высокой износостойкостью и прочностью. Это стали, чугун и сплавы цветных металлов. Что позволяет добиться высокой надёжности этого вида арматуры.
Но основная задача регулирующего клапана это регулирование расхода рабочей среды, выравнивание давления и температуры в системе. Трехходовые, кроме этого, ещё экономят энергоноситель.
Технические характеристики
Основными техническими характеристиками регулирующих клапанов, которые нужны для выбора и подключения их к системе трубопроводов являются:
- Диаметр условного прохода;
- Тип запирания;
- Вид фиксации на трубопроводе: фланцевый или резьбовой. Реже встречается приварные устройства;
- Диапазон изменения состояния рабочей среды. Максимальная и минимальная температура и давление, при котором регулирующий клапан сохраняет свою работоспособность;
- Материал корпуса клапана и уплотнительных поверхностей;
- Тип управления: ручной, пневматический, гидравлический и так далее.
Монтаж регулировочных клапанов осуществляется в основном на системы, требующие точного распределения потоков рабочей среды, чаще всего это системы отопления. Также широкое применение регулирующие клапаны нашли в промышленности, при транспортировке жидких и газообразных рабочих сред.
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.
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.
Регулирующие клапаны – разновидность запорной арматуры. Она предназначена для управления потоком газообразной или жидкой среды, которая транспортируется по трубопроводу во всевозможных технологических системах.
- Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны – главные параметры
Регулирующие клапаны. Главные разновидности
В России традиционно их делят на следующие виды:
Регулирующие
Регулирующие проходные клапаны широкого и активно используются для постоянной корректировки расхода рабочей среды от минимального до максимального уровня (регулировка идет с помощью перекрытия условного прохода). В первом случае клапан полностью закрыт, а во втором целиком открыт, обеспечивая беспрепятственный проток жидкой или газообразной среды и соответственно наибольшую подачу.
Запорные
Запорные клапаны (иногда еще их называют отсечными) регулировку потоком ведут дискретно, обеспечивая свободный проход для жидкости (газа) либо его перекрытие, имея фактически два положения. Вместе с этим в закрытом положении запорные клапаны допускают небольшие по величине протечки, то нельзя говорить о полной герметичности подобного соединения и при необходимости в систему устанавливают иное запорное оборудование либо использовать другие решения при проектировании. Если же технологический процесс допускает наличие небольших протечек или, например, перекрытие идет кратковременно, то применение системы на регулирующих клапанах подобного типа вполне допустимо.
Запорно-регулирующие
Запорно-регулирующие клапаны занимают промежуточное положение между первыми двумя типами, сочетая в себе преимущество первых и вторых, что делает их достаточно универсальными.
Интересно, что в западных странах все регулирующие клапаны делят на 6 классов таким образом, что чем выше его номер, тем ниже уровень протечки во время эксплуатации в закрытом положении. Последние 3 по традиционной российской классификации относят к запорным или запорно-регулирующим клапанам. Для упрощения подбора зарубежные производители при поставке продукции на российский рынок издают специальные рекомендации по выбору моделей, где приводятся взаимозаменяемые аналоги, что обеспечивает возможность выполнения необходимых условий по степени герметичности.
Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны. Главные параметры
Главной характеристикой арматуры остается условный диаметр его прохода. Он равен внутреннему у входного и выходного патрубков (иногда эти размеры могут быть неравными между собой). Каждому из величин этого условного диаметра соответствует определенный уровень наибольшего возможного расхода транспортируемой жидкости (также этот параметр в значительной степени зависит от плотности рабочей среды, перепада уровня давления и некоторых иных параметров).
Для упрощения сравнения отдельных моделей и проведения технического расчета на стадии проектирования применяют термин условной пропускной способности. Он подразумевает объем воды в стандартных условиях (температура 20 градусов и перепад 0,1 Мпа), который проходит через клапан в открытом положении.
Основные конструктивные особенности
Регулируемый клапан делят на 3 основных части:
- дроссельный узел;
- корпус клапана;
- привод.
Первый размещается внутри самого корпуса клапана. Регулирующий элемент состоит, включает седло и плунжер, которые непосредственно присоединяется ко штоку. Само же седло может иметь несколько вариантов исполнения с конструктивной точки зрения (вкручиваться в сам корпус, быть единым с ним или прижиматься втулкой).
Плунжер двигается вдоль направляющей, которая расположена в крышке, а для уплотнения между последней и корпусом устанавливается прокладка. Непосредственно шток клапана выведен наружу сквозь специальный сальниковый узел, который собой представляет несколько подпружиненных фторопластовых колец. На крышке самого клапана монтируется ручной, электрический, пневматический или любой иной привод. Последний объединяется со штоком клапана, а если используется привод неручного типа, то это позволяет легко включить регулирующий орган в автоматическую систему и управлять его работой в удаленном формате.
Дроссельный узел представляет собой главный регулирующий орган и запорный элемент всей системы. Именно он обеспечивает корректировку проходного сечения и параметров пропуска рабочей среды.
Конкретные же комбинации втулка-плунжер-седло определяются следующими условиями использования:
- вид регулируемой среды;
- температура;
- уровень давление;
- вязкость;
- величина пропускной способности;
- наличие посторонних твердых примесей и так далее.
Направление тока жидкости.
В подавляющем большинстве случаев для нормальной работы запорно-регулирующих клапанов огромную роль играет правильность направления подачи жидкой рабочей среды. Оно определяется по стрелке, нанесенной на корпус. Если жидкость или газ подаются в клапан таким образом, что рабочая среда подается к плунжеру с нижней части, то подобное направление иначе еще называют «под затвор». В противном случае подачу на запорные и запорно-регулирующие клапаны часто называют «на затвор».
Таблица 1. Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны. Основные технические характеристики
| Наименование параметра | Значение |
| Диаметр условного прохода (ДУ),мм | 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 150; 200; 250 |
| Условное давление (Ру), кгс/см 2 | 16;25;40;63;100;160;250 |
| от минус 196 до 550 | |
| Температура окружающей среды в зависимости от климатического исполнения, °C | |
| У | минус 40...+70; 80% при 15°C |
| УХЛ | минус 60...+70; 80% при 15°C |
| Т | минус 10...+85; 80% при 27°C |
Уплотнение плунжер-седло |
Металл-металл |
| Металл-эластомер | |
| Исполнение присоединительных фланцев | ГОСТ 12815-80DINANSI под приварку |
| Условная пропускная способность | СМ. таблицу 2 |
| Пропускная характеристики | Линейная, равнопроцентная, модифицированная |
| Привод | |
| Время аварийного закрытия/открытия при комплектации пневматическим приводом НО или НЗ | Пневматический, ручной, электромагнитный, электрический (электромеханический) |
Таблица 2. Условная пропускная способность регулирующих клапанов
| Ду, мм |
|||||||||||||||||
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,6 | 1,0 | 1,6 | 2,5 | 4,0 | 6,3 | 8,0 | 10,0 | 12,0 | 16,0 | 20,0 | 25,0 | 32,0 | |
| 15 | |||||||||||||||||
| 20 | |||||||||||||||||
| 25 | |||||||||||||||||
| 32 | |||||||||||||||||
| 40 | |||||||||||||||||
| Ду, мм |
Условная пропускная способность Kvy м 2 /ч | ||||||||||||||||||
| 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 300 | 400 | 500 | 630 | |
| 50 | |||||||||||||||||||
| 65 | |||||||||||||||||||
| 80 | |||||||||||||||||||
| 100 | |||||||||||||||||||
| 150 | |||||||||||||||||||
| 200 | |||||||||||||||||||
Регулируемые клапаны. Исполнительные механизмы (ИМ)
Привод запорной арматуры с ИМ предназначен для преобразования исходного управляющего сигнала непосредственно в перемещение привода вместе со штоком используемого запорного органа. В качестве последнего может выступать задвижка, дисковая заслонка, шаровый или иной элемент.
В зависимости от принципа действия и вида энергии, требуемой для придания необходимого усилия, исполнительные механизмы для существующих регулирующих и запорных клапанов делят на следующие группы:
- пневматические;
- электрические;
- гидравлические;
- комбинированные;
- ручные.
Пневматический исполнительный механизм
ИМ на основе сжатого воздуха, устанавливаемые на запорно-регулирующие клапаны, достаточно активно применяются в российских условиях. Связано это с традициями, так как подавляющее большинство систем промышленной автоматизации еще 50-60 лет назад базировались на использовании сжатого воздуха. Вместе с этим подобный регулирующий орган имеет высокую надежность и возможность ремонта, хотя на фоне современных систем на базе микропроцессоров выглядят несколько устаревшими. Кроме этого пневматические системы регулируемого потока достаточно габаритны и требуют установки для подготовки сжатого воздуха. Одновременно отсутствие в системе даже теоретической вероятности появления искры позволяет применять подобное оборудование во взрывоопасных помещениях и запыленных цехах.
В зависимости от типа привода все пневматические исполнительные механизмы делят на следующие группы:
- мембранные;
- поршневые;
- поворотные;
- вращающиеся.
Мембранные приводы
Принципиальная схема мембранного исполнительного механизма.
1 - регулирующий орган; 2 - шток; 3 - пружина; 4 - мембрана; 5 - сальник
Движение выходного штока, который соединен с регулируемой арматурой, идет с помощью силы, созданной давлением, а возврат идет за счет повышения усилия пружины. Управляющий сигнал поступает в герметичную головку, где расположена мембрана с жесткой центральной частью. В результате действия давления сжатого воздуха возникает усилие на мембрану, которое выравнивается пружиной. В итоге суммарный ход штока напрямую определяется величиной давления управления. Общая жесткость и предварительное сжатие пружины формируют конкретный диапазон усилий с номинальным ходом.
Поставляются на рынок мембранные ИМ регулирующего потока вместе с клапаном. Особенность механизма в автоматическом движении мембраны в вертикальном направлении, поэтому в зависимости от конструкции клапаны делят на нормально закрытые (НЗ) и нормально открытые (НО).
Большим преимуществом мембранных исполнительных механизмов для регулируемых клапанов остается близость к линейным характеристикам, что делает более точной корректировку расхода рабочей среды. Вместе с этим в районе наибольшего значения давления они имеют зону гистерезиса, находящуюся в пределах 2-15%. Конкретная величина последнего параметра зависит от эффективной площади самой мембраны, параметрами пружины и перепадом давления. Для сокращения подобной зоны на ИМ клапана монтируют дополнительный усилитель мощности (позиционер), который может работать по схеме компенсации сил или перемещения.
Если планируется управление клапаном с помощью электросигнала, то на мембранные исполнительные механизмы монтируют специальные позиционеры, которые преобразуют полученный сигнал в импульс управляющего воздуха.
Поршневые пневматические приводы - подобные приводы на регулируемые клапаны устанавливают в тех случаях, когда необходимо обеспечить линейных ход штока в пределах 300 мм. Для роста общей точности и повышения реальных динамических характеристик используют также позиционеры (в этом случае сам поршневой привод называют следящим).
С конструктивной точки зрения весь механизм представляет собой цилиндр, который установлен на кронштейне и расположен поршень со штоком. Движение ему передается от привода, и пружины, которые ориентируются относительно поршня специальным образом. Внутренняя поверхность цилиндра для повышения срока эксплуатации имеет специальное покрытие для уменьшения трения.
Во время работы входной сигнал от системы управления поступает непосредственно на привод, который оказывает воздействие на поршень клапана. Одновременно пружины создают противодействие повышению давления со стороны сжатого воздуха, поэтому общее перемещение штока определяется уровнем жесткости установленных пружин.
Таблица 4. Главные параметры поршневого пневматического привода
| Площадь поршня, см 2 | 1250 |
| Вид действия | Нормально-открытый (НО) |
| Нормально-закрытый (Н3) | |
| Температура рабочей среды, °C | от минус 196 до 550 |
| Диапазон температур окружающей среды, °C и относительная средне-годовая влажность, % для климатического исполнения по ГОСТ 15150: | |
| У | минус 40...+70; 80% при 15°C |
| УХЛ | минус 60...+70; 80% при 15°C |
| Т | минус 10...+85; 80% при 27°C |
| Входный сигнал, Мпа (кгс/см 2): | |
| Номинальный | 0,02...0,1 (0,2...1,0) |
| Максимальный | 0,6 (6) |
| Наибольшее усилие, необходимое для вращения на маховике бокового дублера, кгс | 35 |
Привод используется для управления трубопроводной арматурой в случаях, когда для действия на шток необходимо приложение вращающего момента. Фактически, подобные систему можно рассматривать как один из подтипов поршневого пневматического вида, так как в качестве силового элемента выступает лепесток, который перемещается под подаваемым сжатым возlухом в специальной изолированной камере. Движение своеобразного поршня непосредственно передается приводному валу запорного элемента и обеспечивает ему необходимое положение.
Дополнительно привод может комплектоваться блоками, которые обеспечивают дискретное или аналоговое управление запорно-регулирующей арматурой, имеют сигнализацию актуального положения исходного вала. На рынке также есть блоки во взрывозащитном исполнении, что позволяет их устанавливать в пыльных и иных помещениях.
Основные характеристики поворотного привода пневматического ИП указаны в следующей таблице:
Таблица 5. Основные технические характеристики поворотных пневмоприводов типа ППР
| Давление сжатого воздуха питания пневмопривода, Мпа | 0,25-0,6 |
| Расход воздуха питания в установившемся режиме при давлении воздуха 0,6 Мпа и температуре окружающего воздуха 25±15 °C, м 3 /ч, не более | 0,5 |
| Время поворота выходного вала из одного крайнего положения в другое при нагрузке, соответствующей номинальному крутящему моменту, с, не более | 3 |
| Климатическое исполнение | У2 по ГОСТ 15150-69 |
| Температура окружающего воздуха - без дополнительных устройств управления и сигнализации, а также с пневматическим сигнализатором крайних положений | от минус 30 до +70 °C |
| от минус 30 до +100 °C |
Дополнительно
Иные виды исполнительных механизмов
Исполнительные механизмы электрические предусматривают управление всей системой с использованием специальных приводов или мотор-редукторов. Их удобство в возможности управления на большом удалении, что удобно для протяженных систем и минимальных расходах при обустройстве.
Гидравлические исполнительные механизмы аналогичны по принципу действия пневматическим, но отличием здесь будет использование в качестве рабочей среды жидкости. Последнее неудобно из-за необходимости обеспечить должную герметичность, приобретать гидростанции и другое оборудование.
