Запорно-регулирующие клапаны
Для контроля технологических процессов и управления параметрами рабочей среды используют регулирующие и запорно-регулирующие клапаны. Они могут быть разных типоразмеров и различаются конструктивными особенностями и областью применения.
САЗ «Авангард» предлагает седельные запорно-регулирующие и регулирующие клапаны собственного производства, которые соответствуют принятым в РФ стандартам качества и требованиям промышленной безопасности. Трубопроводная арматура изготовлена на высокотехнологичном оборудовании согласно ISO 9001:2015 и сертифицирована.
Оглавление статьи
- Сфера применения регулирующих клапанов
- Основные характеристики регулирующих клапанов
- Нюансы конструкции и принцип действия
- Виды и назначение регулирующих клапанов
- Материальное исполнение и характеристики
- Способы управления и особенности приводов
Сфера применения регулирующих клапанов
Клапаны регулирующие (КР) позволяют управлять потоками рабочей среды и контролировать ее расход или температуру. Представленные в каталоге клапаны запорно-регулирующие (КЗР) являются универсальными, поскольку совмещают функции запорного и регулирующего устройств. Требуемая степень герметичности в положении «закрыто» обеспечивается благодаря использованию фторопласта для уплотнения в затворе.
Клапаны запорно-регулирующие и регулирующие востребованы:
- в сетях отопления и горячего водоснабжения;
- в трубопроводах нефтегазового и топливно-энергетического комплексов;
- на индивидуальных и центральных тепловых пунктах;
- в системах приточной вентиляции, кондиционирования и технологических процессов.
В качестве рабочей среды могут использоваться нефтепродукты, пар, вода, масляные фракции и другие вещества в жидком или газообразном состоянии.
Основные характеристики регулирующих клапанов
Определяющими факторами при выборе запорно-регулирующих клапанов являются показатели транспортируемой среды. Кроме того, нужно учитывать конструктивные особенности трубопровода и условия эксплуатации арматуры.
К основным характеристикам регулирующих клапанов относятся:
- условный проход (DN);
- давление (PN) и температура рабочей среды;
- масса и габаритные размеры;
- срок службы, наработка на отказ и назначенный ресурс.
Важным параметром также является пропускная способность (Kv), которая рассчитывается согласно методике РТМ 108.711.02-79.
На основе полученных данных из предлагаемого ряда подбирается клапан КЗР или КР. При этом пропускная способность арматуры не должна превышать расчетные показатели больше, чем на 10-30%. Иначе в зоне закрытия регулирующие клапаны будут работать с повышенной частотой включений, которая приводит к увеличению отказов, быстрому износу деталей и узлов. Тип пропускной характеристики арматуры определяется профилем плунжера: она может быть линейной или равнопроцентной.
Характеристики регулирующих клапанов производитель указывает в паспорте и на корпусе арматуры. Маркировка выполняется в соответствии с ГОСТ 4666-2015 и располагается:
- На табличке, которая прикреплена к крышке клапана регулирующего. В маркировке указывают наименование производителя, дату изготовления, знак обращения на рынке ТС и таблицу фигур, а также давление, диаметр и пропускную способность.
- В виде литья на лицевой стороне корпуса регулирующего клапана. Данные маркировки указывают DN, PN и материальное исполнение.
Схема подачи рабочей среды необходима для правильной установки трубопроводной арматуры и указана на табличке или выполнена с помощью литья на лицевой стороне корпуса. Наружные поверхности клапанов седельных запорно-регулирующих и регулирующих окрашены эмалью НЦ-132, которая образует прочный слой и защищает металл от коррозии. Цвет покрытия соответствует ГОСТ 4666-2015 или подбирается по согласованию с заказчиком.
Основные характеристики регулирующих клапанов
Основные элементы регулирующего клапана — литой корпус с соединительными патрубками, крышка и затвор, конструкция которого зависит от типа арматуры. Он состоит из плунжера и одного или двух седел, и позволяет регулировать процессы в трубопроводе.
Конструкция клапанов регулирующих также включает исполнительный механизм, шток которого соединен с плунжером с помощью резьбовой муфты. Он обеспечивает возможность управления арматурой и может быть мембранным или электрическим (МИМ или ЭИМ).
Герметичность относительно внешней среды достигается благодаря прокладкам и сальниковому уплотнению. Затвор клапанов регулирующих (КР) имеет уплотнение «металл по металлу». В запорно-регулирующих моделях (КЗР) оно «мягкое». Поэтому они помимо регулировки параметров рабочей среды могут выполнять функции запорного клапана и обеспечивают герметичное перекрывание рабочей среды.
Фиксация арматуры на месте установки осуществляется с помощью фланцев, исполнение которых соответствует ГОСТ 33259-2015. Такой способ отличается простотой монтажа и не требует при установке клапанов запорно-регулирующие с приводом применения специальной арматуры. Кроме того, соединение с помощью фланцев позволяет неоднократно демонтировать арматуру для ремонта или проведения профилактических работ.
Принцип работы регулирующих клапанов с ЭИМ или МИМ заключается в преобразовании сигнала, поступающего от внешнего автоматического регулятора или питающей сети. Он способствует перемещению плунжера, который позволяет регулировать параметры рабочей среды.
Виды и назначение регулирующих клапанов
Регулирующие клапаны производства САЗ «Авангард» отличаются надежной конструкцией и продолжительным сроком службы, составляющим не менее 10 лет. В зависимости от модели они способны выдержать давление 1,6; 2,5; 4,0 и 6,3 МПа и укомплектованы электрическим или мембранным исполнительным механизмом.
Номенклатура выпускаемой продукции включает следующие виды клапанов:
- Односедельные модели КР и КЗР с ЭИМ и КР с МИМ DN 15-300.
- Угловые клапаны запорно-регулирующие (КЗРУ) и регулирующие (КРУ) с ЭИМ и КРУ с МИМ DN 15-300.
- Двухседельные КР с ЭИМ/МИМ DN 25-200.
- Трехходовые смесительные и разделительные клапаны регулирующие (КР) с ЭИМ/МИМ DN 15-100.
Односедельные и двухходовые модели устанавливаются на прямых участках трубопровода и обеспечивают регулировку параметров рабочей среды, не меняя ее направление.
Клапаны запорно-регулирующие угловые имеют входной и выходной патрубки, оси которых расположены в перпендикулярных друг другу плоскостях. Они востребованы на участках, где направление течение потока рабочей среды меняется на 90°.
Для изменения расхода рабочей среды, а также для смешивания или разделения потоков предназначены трехходовые регулирующие клапаны. В отличие от односедельных и двухходовых моделей они имеют три патрубка, которые также присоединятся к трубопроводу с помощью фланцев.
В зависимости от назначения трехходовые регулирующие клапаны бывают:
- смесительные модели (с двумя входными и одним выходным патрубком);
- разделительные устройства (с одним входным и двумя выходными патрубками).
Представленные на рисунке схемы наглядно отражают принцип действия смесительных и разделительных трехходовых клапанов.
Материальное исполнение и характеристики
Корпус и крышка регулирующих клапанов производятся методом литья и отличаются высокой плотностью структуры и геометрической точностью размеров. Сырьем для изготовления деталей служат:
- Серый чугун СЧ20 (ч).
- Углеродистая сталь 25Л (с).
- Легированная сталь 25ГЛ (лс).
- Нержавеющая сталь 12Х18Н9ТЛ (нж).
Уплотнение сальниковое и прокладки регулирующих клапанов выполнены из ТРГ или фторопласта-4, а плунжер и седло из сталей марок 20Х13 и 14Х17Н2. Уплотнение в затворе зависит от типа арматуры. У запорно-регулирующих моделей оно из фторсодержащего полимера — фторопласта-4 (п), а у регулирующих в качестве материала для уплотнительных поверхностей используют коррозионно-стойкую сталь (нж).
Технические характеристики регулирующих и запорно-регулирующих клапанов указаны в таблице 1.
| Материал корпуса | (ч) | (с) | (лс) | (нж) |
|---|---|---|---|---|
| Температура окружающей среды, °C | -15…+50 | 40..+50 | -60…+50 | -60…+50 |
| Климатическое исполнение | У2 | У1 | ХЛ1 | УХЛ1 |
С допустимой температурой рабочей среды для регулирующих клапанов с разным типом уплотнения затвора можно ознакомиться в таблице 2.
| Материал корпуса | Уплотнение в затворе | Температура рабочей среды, °C |
|---|---|---|
| Чугун (ч) | «мягкое» фторопласт-4 (п) | -15..+150 |
| «металл по металлу» (нж) | -15..+300 | |
| Сталь (с) | «мягкое» фторопласт-4 (п) | -40…+150 |
| «металл по металлу» (нж) | -40…+425 | |
| Легированная (лс) | «мягкое» фторопласт-4 (п) | -60…+150 |
| «металл по металлу» (нж) | -60…+425 | |
| Нержавеющая (нж) | «мягкое» фторопласт-4 (п) | -60…+150 |
| «металл по металлу» (нж) | -60…+560 |
Варианты условно-пропускной способности запорно-регулирующих и регулирующих клапанов отражены в таблице 3.
| DN | Kvy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,1 | 0,16 | 0,25 | 0,32 | 0,4 | 0,5 | 0,63 | 0,8 | 1,0 | 1,25 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 5,0 | 6,3 | 8,0 | 10 | 12,5 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 320 | 400 | 500 | 630 | 800 | 1000 | 1250 | 1600 | |
| Односедельные, угловые | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 15 | 0,1 | 0,16 | 0,25 | 0,4 | 0,63 | 1,0 | 1,6 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | 1,6 | 2,5 | 4,0 | 6,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 25 | 0,1 | 0,16 | 0,25 | 0,32 | 0,4 | 0,5 | 0,63 | 0,8 | 1,0 | 1,25 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 5,0 | 6,3 | 8,0 | 10 | 16 | |||||||||||||||||||||
| 32 | 4,0 | 6,3 | 10 | 12,5 | 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 40 | 10 | 16 | 25 | 40 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 50 | 10 | 12,5 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 63 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 65 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 100 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 80 | 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 160 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 100 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 250 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 125 | 100 | 160 | 200 | 250 | 320 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 150 | 160 | 250 | 400 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 200 | 250 | 400 | 630 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 250 | 500 | 800 | 1250 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 300 | 1000 | 1250 | 1600 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Двухседельные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 25 | 1,6 | 2,5 | 3,2 | 4,0 | 6,3 | 8,0 | 10 | 12,5 | 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 40 | 10 | 16 | 25 | 40 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 50 | 16 | 25 | 40 | 63 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 80 | 40 | 63 | 100 | 160 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 100 | 63 | 100 | 160 | 250 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 150 | 160 | 250 | 400 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 200 | 250 | 400 | 630 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Трехходовые | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 15 | 4,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | 6,3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 25 | 10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 32 | 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 40 | 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 50 | 40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 65 | 63 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 80 | 100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 100 | 160 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Способы управления и особенности приводов
Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны управляются с помощью электрических исполнительных механизмов (ЭИМ) AUMA (Германия) и Regada (Словения). Они также могут быть укомплектованы пневматическим (мембранным) исполнительным механизмом 200, 250, 320, 400 и 500 производства САЗ «Авангард».
Регулирующие клапаны, которые не предназначены для работы в сложных условиях, комплектуются ЭИМ общепромышленного исполнения. Для моделей, взаимодействующих с взрывопожароопасными средами, требуются ЭИМ во взрывозащищенном исполнении.
Мембранный исполнительный механизм является пневматическим устройством. Он обеспечивает перемещение затвора регулирующего клапана, преобразуя сигнал в механическое движение с помощью давления сжатого воздуха.
Регулирующие клапаны, укомплектованные МИМ, различаются нюансами конструкции и могут быть НО (нормально открытые) и НЗ (нормально закрытые). У первых моделей при прекращении подачи энергии из внешнего источника затвор полностью открывается, а у вторых — полностью закрывается.
Клапаны с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) могут быть оснащены дополнительными блоками ручного управления, контроля и автоматизации. К ним относятся фильтр для стабилизации давления воздуха, пневмопозиционер, концевые выключатели конечных положений, электропневмопозиционер и электропневмоклапан.
При подборе исполнительного механизма для регулирующих и запорно-регулирующих клапанов нужно учитывать следующее:
- Управляющий сигнал и напряжение питания привода должны соответствовать аналогичным параметрам контроллера.
- Максимальный перепад давления клапана, при котором возможно его закрыть, зависит от усилия закрытия привода.
Необходимо также оценивать преимущества и недостатки приводов относительно условий эксплуатации арматуры. К примеру, регулирующие клапаны с мембранным исполнительным механизмом выполняют свои функции в экстремальных условиях и энергонезависимы. Но пневматический привод имеет меньшую производительность, чем электрический, и склонен к появлению конденсата.
Клапаны с ЭИМ отличаются точностью регулировки и не оказывают негативного влияния на экологию, но отключаются при отсутствии электроэнергии. Кроме того, они чувствительны к содержанию влаги в воздухе.
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.
Рекомендуем ознакомиться: Как качественно и безопасно утеплить трубу дымохода?
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:
- В первом случае на конце патрубка располагается фланец – плоская деталь с отверстиями под болты или шпильки. Такое соединение деталей чаще используется в промышленности.
- В бытовых трубопроводах используют регулировочную арматуру с резьбой на концах патрубков.
- 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.
Рекомендуем ознакомиться: Как определить необходимую высоту дымохода относительно конька крыши?
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: Функциональные и конструктивные отличия вентиля от задвижки
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.
Источник https://saz-avangard.ru/poleznaya-informatsiya/zaporno-reguliruyushchie-klapany/
Источник https://infotruby.ru/armatura/reguliruyushhie-koapany