Виды регулирующих клапанов и их особенности

Регулирующие клапаны — типы и сфера применения

Регулирующие клапаны широко применяются в бытовых, технических и промышленных трубопроводах, транспортирующих нефть и газ.

Классификация и область применения регулирующих клапанов

Регулирующие клапаны используются в трубопроводных системах, в которых необходимо точное распределение потоков переносимой среды. Они позволяют изменять пропускную способность трубы, тем самым регулируя уровень давления.

По форме корпуса различают регулирующие клапаны:

• Проходные, в которых рабочая среда не меняет своего направления. Они монтируются на прямых участках трубопровода, сохраняя изначальное направление потока среды.
• Угловые, изменяющие направление перемещения рабочей среды на 90 градусов. Применяются при необходимости поворота трубы.
• Трехходовые, имеющие три патрубка. Два из них отвечают за вход среды, один — за подачу (или наоборот). Используется, когда нужно смешать два потока в один или разделить общий поток на два отдельных.

В качестве материала изготовления корпусных деталей применяется чугун, нержавеющая, легированная и конструкционная сталь. Возможно изготовление из латуни и других сплавов. Материал подбирается исходя из условий использования (окружающей среды, давления и т. п.) и типа рабочей среды.

Регулирующие клапаны устанавливаются на трубопроводы, переносящие горячую и холодную воду, нефть и нефтепродукты, газ, пар и жидкости с разным химическим составом. Они используются в разных областях промышленности — газовой, нефтеперерабатывающей, при производстве химических веществ, в инженерных коммуникациях.

По методу фиксации на трубопроводе различают клапаны: приварные, муфтовые, штуцерные или фланцевые. В быту чаще всего используют муфтовую арматуру, отличающуюся простотой монтажа с помощью резьбового соединения. Промышленные трубопроводы оснащаются фланцевыми и приварными регулирующими клапанами.

По способу управления клапаны делятся на ручные и автоматические. Первые устанавливаются на трубах маленького условного прохода, на технических и бытовых трубопроводах. Для промышленных целей используют автоматические регулирующие клапаны, оснащенные электро-, гидро- или пневмоприводом. Они комплектуются специальными контрольными датчиками, оценивающими уровень давления среды и регулирующими положение затвора, согласно заданному алгоритму.

Преимущества регулирующих клапанов:

• Надежность, работа с разными средами.
• Длительный срок эксплуатации.
• Широкий выбор типоразмеров, конструкций клапанов для трубопроводных систем разного назначения.

Особенности конструкции и принцип работы

Принцип работы регулирующего клапана довольно простой. Шток передает усилие от приводного механизма на затвор, который меняет сечение пропускного отверстия при опускании. Объем проходящей через клапан рабочей среды уменьшается, из-за чего уровень давления в трубопроводе падает, а скорость перемещения жидкость/газа возрастает. При полном перекрытии трубы давление становится нулевым.

Обычный регулирующий клапан включает следующие элементы:

• Корпуса.
• Блока уплотнений, отвечающего за герметичность клапана и препятствующего выход рабочей среды из системы.
• Штока, соединяющего приводной механизм с затвором.
• Затвор — узел, отвечающий за регулировку пропускного отверстия трубопровода.
• Крепления. Детали и элементы, необходимые для монтажа регулирующего клапана на трубе.

При выборе клапана опираются на такие характеристики, как: диаметр пропускного отверстия, давление (пробное и рабочее), материал корпуса, способ управления, тип приводного механизма, метод монтажа и тип рабочей среды.

Виды запорных клапанов в зависимости от конструкции затвора

По конструкции запорного механизма регулирующие клапаны делятся на седельные, клеточные, мембранные и золотниковые.

Седельные клапаны

У седельных моделей в качестве рабочего элемента выступает плунжер (тарельчатый, игольчатый, стержневой) и седло, расположенное между проходным отверстием и внутренней частью клапана.

По конструкции различают одно- и двухседельные клапана. У односедельной арматуры имеется лишь одно пропускное отверстие, поэтому их устанавливают на трубопроводы малого условного прохода (до Ду150 мм). Двухседельные модели отличаются более точной регулировкой давления и применяются в трубопроводных системах с Ду до 300 мм и давлением среды до 6,5 МПа.

Клеточные

Клапаны клеточного типа обладают затвором в форме полого перфорированного цилиндра. Радиальная перфорация узла позволяет регулировать давление в трубопроводе. Затвор перемещается внутри клетки (седла с отверстиями), меняя ее пропускную способность.

Золотниковые

Золотниковые клапаны позволяют регулировать уровень давления транспортируемой среды с помощью поворота золотника на конкретный угол. Механизм работы этой арматуры напоминает крановую. Она отличается простотой управления — для поворота затвора не нужно прикладывать значительные усилия, т. к. рабочая среда не оказывает сопротивления на перемещение затвора.

Наибольшее распространение золотниковые краны нашли в энергетической промышленности. Но эта арматура не может обеспечить полноценную герметичность при закрытии затвора, из-за чего ее нельзя применять в магистральных трубопроводных системах с высоким давлением.

Мембранные

Мембранные клапаны имеют в своей конструкции специальный элемент — эластичную мембрану (из резины или фторопласта), регулирующую давление среды. Для устранения погрешностей показателей арматура оснащается позиционерами, контролирующими расположение штока.

Мембранные клапаны оснащены пневматическим или гидравлическим приводом, который может быть встроенным или выносным.

Основное преимущество конструкции арматуры этого типа — устойчивость к воздействию коррозии и агрессивных веществ. Это позволяет применять на предприятиях нефтехимической промышленности.

Пример маркировки регулирующих клапанов

Регулирующие клапаны маркируются в соответствии с ГОСТ 12893 и ГОСТ Р 52720, в которых указаны таблицы фигур и данные различных типов арматуры, нюансы их конструкции.

Расшифровка обозначения клапана 25лс947нж:

• 25 — тип арматуры, регулирующий клапан;
• лс — обозначение материала, легированная сталь;
• 947 — тип привода, электрический;
• нж — материал уплотнений, нержавеющая сталь.

В маркировку могут быть включены другие буквы. Например, «бж» означает, что регулировка давления выполняется без уплотнительных колец.

Виды регулирующих клапанов и их особенности

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.

Рекомендуем ознакомиться: Арматура трубопроводная муфтовая и особенности применения резьбовых соединений

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.

Принцип работы регулирующего клапана

В данной статье рассмотрим, как работает регулирующий клапан. И на что обратить внимание при установке.

Описание основных элементов регулирующего клапана:

Клапан состоит из трех основных узлов:

Регулирующий клапан – один из ключевых и необходимых типов регулирующей арматуры.

Его применяют во многих сферах промышленности, как

• Инженерные системы зданий
• Тепловые сети
• Вентиляция
• Кондиционирование
• Котельные установки

Подбор вида регулирующего клапана зависит от нескольких факторов.

1.С какой средой будет взаимодействовать клапан: неагрессивным природным газом, с турбинными маслами, углекислым газом, водой, механическими примесями или паром.

Материал изготовления корпуса напрямую зависит от качества среды, с которой клапан будет взаимодействовать.

Стандарты производства допускают несколько видов корпуса: литой, сварной, штампованный, чугунный, комбинированный.

2. Необходимо понимать, какую задачу будет выполнять регулирующий клапан.

Перекрывать подачу среды, смешивать среду или разделять среду.

В зависимости от проекта магистрали устанавливают двухходовые, трехходовые или четырехходовые регулирующие клапана.

Двухходовый клапан применяется в инженерных системах зданий с центральным теплоснабжением, в вентиляционных системах, а так же в локальных тепловых системах как основной элемент управления. Имеет 2 патрубка для подключения к трубопроводу.

Трехходовый регулирующий клапан устанавливается при смешении или разделении потока. Имеет 3 патрубка для подключения к трубопроводу.

Чаще всего применяются в системах теплоснабжения подключённых от автономных котельных.

Так же его можно устанавливать в системах вентиляции, горячего водоснабжения и отопления, подключённых по независимой схеме. На предприятиях химической, нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности.

Опытными инженерами компании КВиП успешно поставлены и установлены трехходовые клапана на крупные предприятия России и стран СНГ.

Четырёхходовый регулирующий клапан — предназначен для смешения потока теплоносителя. У него 4 патрубка для присоединения к трубопроводу. Данный тип арматуры применяют редко, строго в соответствии с чертежами магистрали. Как правило, в системах теплоснабжения подключённых от автономных котельных.

3.Как будет идти поток среды

Для прямого потока применяют проходной клапан. Самый несложный по конфигурации.

Если поток надо повернуть под углом, то используют угловой регулирующий клапан.

Если надо смешать 2 потока, используют смесительный или трехходовой клапан

4.Каким способом клапан будет приводиться в движение

-С помощью электромагнитного привода

Приводом запускается управление затвором (плунжером). Сигнал от привода с помощью штока передается на затвор. Плунжер совершает возвратно-поступательные движения во втулке. За счет изменения проходного сечения при открытиизакрытии затвора происходит изменение и в гидравлическом сопротивлении.

Чаще всего используются электромагнитные приводы. Управляющий орган таких приводов — программируемый контроллер, который считывает параметры рабочей среды.

Во многих сферах промышленности используют клапаны с пневматическим приводом.

По типу затворов выделяют

Односедельный и двухседельный. Основные элементы- плунжер и седло. Подвижным элементом является плунжер. Применяются в магистралях от небольшого диаметра до 30см в диаметре.

Мембранный затвор- в таком клапане так же имеется седло. Но вместо плунжера его перекрывает гибкая мембрана. С ее помощью регулируется давление рабочей среды. Так же она выступает защитой от загрязнения устройства агрессивной средой. Клапаны с мембранным затвором часто применяются в сетях, где требуется полная автоматическая регулировка потока. Производители специально проектируют изделия для точной регулировки любых технологических процессов.

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

Золотниковый тип. К нему применяют название регулирующий кран. Так как принцип работы похож на работу крана.

При покупке регулирующего клапана необходимо смотреть на описание и маркировку изделия.

Источник https://nhi-group.ru/articles/regulirujuschie_klapany_tipy/

Источник https://infotruby.ru/armatura/reguliruyushhie-koapany

Источник https://vc.ru/u/787088-koroli-vody-i-para/274573-princip-raboty-reguliruyushchego-klapana