Регулирующий клапан устройство: виды запорного вентиля (ручной, фланцевый, шаровый), отличия от крана и задвижки, монтаж своими руками

Страница не найдена — Все о трубах

Вентиляция и дымоход


18 488 просмотров

Здравствуй, мой дорогой собеседник. Ежегодно от отравления угарным газом гибнет более полутора миллионов человек.

Полимерные


2 777 просмотров

Современные пластики и трубы из них отлично подходят для быстрого и легкого монтажа сантехнических

Вентиляция и дымоход


6 581 просмотров

Добрый день, уважаемые читатели! Не кажется ли вам, что установка газовых отопительных приборов с

Отопление


6 001 просмотров

Современный человек – существо теплолюбивое. В российском климате весной и осенью холодно, а зимой

Вентиляция и дымоход


4 781 просмотров

Доброе время суток, уважаемый читатель! Естественная вентиляция, если она конечно имеется в квартире, явно не в состоянии

Другие


1 531 просмотров

Здравствуйте, уважаемый читатель! Трубы керамические канализационные довольно редкое и экзотическое явление в сантехнических сетях.

Страница не найдена — Все о трубах

Водосток


8 050 просмотров

Я приветствую моего уважаемого читателя! В этой статье речь пойдет о том, что такое

Канализация


5 765 просмотров

Система отвода стоков в частном или многоэтажном доме — это сложная инженерная конструкция, состоящая

Вентили и задвижки


1 444 просмотров

Здравствуйте, уважаемый читатель! Среди запорной арматуры кран шаровый трехходовой занимает особое место. Рассмотрим подробно

Полимерные


489 просмотров

Здравствуйте, уважаемый читатель! Среди пластиковой трубной продукции, ставшей сегодня популярной во многих сферах, выделяются

Водосток


951 просмотров

Приветствуем тебя наш дорогой читатель! Система водостоков – неотъемлемая часть любого дома. Наличие правильного

Полимерные


2 724 просмотров

Здравствуйте, уважаемый читатель! Труба нпвх обсадная все чаще применяется в обустройстве водяных скважин. Чем

Регулирующие клапаны – типы и сфера применения

Востребованный вид трубопроводной арматуры представляют регулирующие клапаны, которые отличаются нюансами конструкции и областью применения. Согласно положениям ГОСТ 24856-2014 они устанавливаются в трубопроводах разного назначения и служат для управления рабочей средой, обеспечивая изменение ее объема или проходного сечения. Используя клапаны, выполняют контроль давления и других параметров, обеспечивая эффективное регулирование технологических процессов.

Классификация и сфера применения клапанов

Согласно положениям ГОСТ 12893-2005 регулировочные клапаны классифицируют по нескольким параметрам. По способу движения рабочей среды различают следующие варианты арматуры:

• проходные, которые размещаются на прямых отрезках и позволяют сохранить прежнее направление транспортировки среды;
• угловые модели, изменяющие перемещение на 90°.

Проходной регулирующий клапанУгловой регулирующий клапан

Перемешивание двух вариантов рабочей среды с разными характеристиками происходит с помощью трехходовых моделей, которые комплектуются тремя патрубками.

Сырьем для производства регулировочных клапанов служат чугун, нержавеющая и легированная сталь, латунь и другие сплавы. Корпус изготавливают с помощью сварки, ковки, литья, штамповки и комбинированных методов. Выбор материалов определяет тип среды, с которой будет взаимодействовать арматура. Бытовые и промышленные клапаны устанавливают на трубопроводах, предназначенных для транспортировки:

• горячей и холодной воды;
• нефтепродуктов;
• воздуха;
• пара;
• химических составов в жидком и газообразном состоянии.

По способу управления клапаны бывают ручные и автоматические. Арматура первого типа предназначена для трубопроводов малого сечения и чаще всего используется для контроля технических параметров транспортируемых веществ в быту. На промышленных объектах востребованы автоматические клапаны, укомплектованные специальными датчиками. Средства измерения оценивают величину уровня давления и способствуют изменению потребляемого объема среды. Механизм перекрывания автоматического клапана приводится в движение с помощью привода, который бывает пневматическим, электрическим или гидравлическим.

Монтаж клапана на трубопроводе выполняется несколькими вариантами соединения. По способу фиксации арматуру разделяют на фланцевую, приварную, муфтовую и штуцерную. Разнообразие оборудования для регулировки давления и способов крепежа позволяет использовать клапаны при монтаже инженерных коммуникаций. Также они востребованы в газовой промышленности и применяются для контроля давления в трубопроводах на нефтеперерабатывающих предприятиях и на производстве химических веществ и продуктов питания.

Особенности конструкции и принцип действия регулирующих клапанов

Конструкция регулирующего клапана

Нюансы регулирующего устройства, которое применяется для контроля рабочей среды, определяются типом рабочего механизма и способом фиксации арматуры к бытовому или промышленному трубопроводу. Среднестатистический регулировочный клапан состоит из следующих элементов:

• корпуса;
• уплотнительного блока, который обеспечивает герметичность арматуры после установки и препятствует выходу рабочей среды;
• запорного узла;
• штока, соединяющего ручной или механический привод клапана с запорным механизмом;
• пропускного отверстия;
• деталей крепления, с помощью которых арматура для управления давлением и другими показателей закрепляется на трубопроводе.

Принцип функционирования арматуры, которая используется для контроля давления рабочей среды, заключается в уменьшении пропускного отверстия. Оно происходит с помощью запорного механизма, приходящего в движение благодаря приводу клапана. В результате объем транспортируемых продуктов уменьшается, а уровень давления падает.

При выборе арматуры, которая регулирует перемещение рабочей среды по трубам, нужно обращать внимание на следующие параметры оборудования:

• условный диаметр прохода;
• рабочее и пробное давление;
• пропускную способность.

К важным параметрам регулирующей арматуры относятся материалы, которые необходимы для изготовления оборудования, а также вид привода.

Разновидности регулирующих клапанов

По типу затворного механизма арматура для контроля давления в трубопроводе разделяется на следующие устройства:

Седельный клапанКлеточный клапанЗолотниковый клапанМембранный клапан

• Седельные. Функции рабочего элемента клапана выполняет плунжер, который по своей конструкции бывает тарельчатым, игольчатым или стержневым. Он передвигается через одно или два седла арматуры, уменьшая ее проходное сечение. Односедельные модели устанавливают на трубопроводы малого диаметра, а клапаны с двумя седлами востребованы на магистралях значительных размеров.
• Клеточные. При использовании арматуры контроль и регулировка давления в трубопроводе происходят за счет затвора, который имеет форму полого цилиндра с радиальной перфорацией. Он двигается по клетке, выполняющей функции направляющего элемента и пропускного узла. Благодаря нюансам конструкции клеточные клапаны отличаются малой вибрацией и небольшим уровнем шума.
• Золотниковые. Регулирование параметров транспортируемых веществ выполняется с помощью золотника, который поворачивается на определенный угол. Управление золотниковым арматурным устройством не требует больших усилий, поскольку транспортируемые жидкие и газообразные вещества почти не оказывают сопротивления при перемещении запорного механизма клапана. Однако такая арматура не в состоянии обеспечить полную герметичность, поэтому ее не следует устанавливать на магистралях высокого давления.
• Мембранные. Перекрытие сечения трубопровода в арматуре такого типа происходит с помощью мембраны, изготовленной из эластичной резины или фторопласта. Чтобы избежать погрешностей при регулировании мембранные клапаны комплектуются специальными элементами, которые обеспечивают контроль положения штока. Среди преимуществ арматуры выделяют устойчивость к коррозии и агрессивным средам, что позволяет ее использовать в нефтехимической промышленности. Мембранные клапаны выпускаются с гидравлическим или пневматическим приводом, который бывает встроенным или выносным.

Востребованы при монтаже трубопроводов разного назначения и запорно-регулирующие клапаны, которые помимо изменения расхода транспортируемых веществ позволяют полностью перекрывать их циркуляцию. Функции запорного устройства в арматуре выполняет плунжер. При контакте с седлом в полном объеме он обеспечивает герметичное отсечение, а при частичном — уменьшение проходного отверстия.

Пример маркировки регулирующих клапанов

Маркировка выпускаемых регулирующих клапанов выполняется согласно ГОСТ Р 52720-2007 и таблицам фигур, в которых представлены данные об обозначениях по типу арматуры и ее конструктивным нюансам. Кроме того, в нормативной документации указаны материал, используемый для производства корпуса и уплотняющих элементов.

Пример расшифровки для 25с947нж:

• первые две цифры обозначают тип арматуры: 25 — регулирующий клапан;
• буква указывает материал корпуса: с — изготовлен из углеродистой стали;
• при наличии трех цифр первая обозначает тип привода, а две следующих номер модели: 947 — модель 47 с электрическим приводом;
• последние буквы указывают материал уплотнителей: нж — уплотнительные поверхности клапана наплавлены сталью, устойчивой к коррозии.

Регулирующий клапан 25с947нж

Если арматура для регулирования давления и расхода среды производится без направленных или вставных уплотнительных колец, то на ее корпусе или затворе это отражается в виде двух букв — «бк». В случае наличия покрытия на внутренних поверхностях клапанов оно указывается согласно последней таблице фигур.

Компания «Авангард» — главный поставщик клапанов для регулировки давления и других параметров рабочей среды на территории России. Мы предлагаем регулирующие клапаны, которые отличаются приемлемой ценой и соответствуют требованиям ГОСТ.

Старый Оскол:

• Телефон: +7 (4725) 46-93-70, 46-94-70
• E-mail: [email protected], [email protected]
• Адрес: Котел, Промузел, площадка «Монтажная», проезд Ш-6, стр. 19
• Часы работы: С пн. по пт.: с 8:00 до 17:00, пятница — сокращенный день на 1 час.

Москва:

• Телефон: +7 (495) 229-45-77, 648-91-91 
• E-mail: [email protected]
• Часы работы: С пн. по пт.: с 9:00 до 18:00, пятница — сокращенный день на 1 час.

Казань:

• Телефон: +7 (843) 533-16-67, 570-00-47 
• E-mail: kazan@saz-avangard. ru
• Часы работы: С пн. по пт.: с 8:00 до 17:00, пятница — сокращенный день на 1 час.

Особенности регулирующих клапанов с электроприводом

К востребованному типу трубопроводной арматуры относятся регулирующие клапаны, оснащенные электроприводом. Они служат для контроля параметров перемещаемых газов и жидкостей. Устройства для регулировки используются в энергетике, сетях газоснабжения, отопления и вентиляции. Они необходимы для функционирования промышленных трубопроводов, систем по снабжению горячей водой, тепловых пунктов и котельных.

Виды и характеристики электроприводов

В основе работы клапанов с сервоприводом — преобразование электроэнергии в механическое усилие, приводящее к перемещению запорного механизма. Различают следующие варианты приводов для таких устройств:

• Электропривод. Он представляет собой совокупность электродвигателя, передаточного механизма и управляющей системы. Клапаны малого диаметра комплектуются однофазными силовыми элементами постоянного и переменного тока, а трехфазными асинхронными оснащается регулирующая арматура большей мощности. Электрический привод клапана позволяет управлять параметрами перемещаемой среды на расстоянии, используя дистанционное устройство.
• Электромагнитный привод. Применяется для клапанов, которые комплектуются одним из приводов — соленоидным или с электромагнитной муфтой. Соленоидные электроприводы используются для управления системами двухпозиционной регулировки, представленными запорной арматурой. В устройствах с автоматическим контролем функции исполнительных элементов служат электромагнитные муфты трения или скольжения. Электромагнитный привод бывает блочным или встроенным, и оперативно реагирует на подаваемые сигналы.

Многообразие вариантов комплектации электроприводов позволяет выпускать устройства для применения в разных сферах. Их популярность обусловлена эксплуатационными свойствами и техническими характеристиками исполнительных механизмов.

Преимущества и недостатки использования электроприводов

Фланцевый регулирующий клапан с приводом

Потребление энергии электроприводом клапана происходит только при движении, а его отключение не вызывает смещения по инерции. Среди других преимуществ электроприводов выделяют:

• постоянную скорость функционирования;
• низкую стоимость потребляемой энергии;
• плавную регулировку устройств, предназначенных для управления потоками перемещаемой среды;
• точность настройки и точное позиционирование;
• экологическую безопасность при установке на трубопроводах;
• возможность подключения дополнительного оборудования и датчиков для контроля и управления. 

В отличие от регулирующих клапанов с пневмоприводом аналогичные устройства с электроприводом не склонны к засорению и отличаются низким уровнем шума во время работы. При авариях клапаны с электроприводами могут быть подключены к независимым источникам питания — резервным аккумуляторам и генераторам.

Основные недостатки клапанов для регулировки параметров перемещаемой среды — высокая стоимость и возможность перегрева двигателя при непрерывной работе в течение длительного времени. Из-за них повышается суммарная величина затрат на монтаж магистралей и требуется контроль состояния элементов привода. К другим недостаткам механизмов с электрическим приводом относятся:

• Возможность возникновения помех в управлении расположенных вблизи сетей, которые появляются из-за воздействия поля электромагнитных приводов.
• Сложность использования в условиях большой влажности и пожароопасных зонах. В этом случае можно применять устройства специального исполнения с высокой степенью защиты двигателя или заменить их клапанами с пневмоприводом.
• Необходимость регулярного технического обслуживания, поскольку исполнительный механизм состоит из множества подвижных деталей и элементов.

Уменьшение влияния негативных особенностей достигается благодаря точной кинематической схеме и грамотной разработке конструкции привода. Комплектация защитными средствами повышает срок службы и делает устройства более удобными для эксплуатации.

Функционирование электроприводных клапанов

Схема регулирующего клапана с электроприводом

Принцип действия клапанов, оснащенных электроприводом, можно рассмотреть на примере двухходового вентиля для газовых магистралей с фланцевым механизмом крепления. Для него характерны следующие режимы функционирования:

• Полное перекрывание.
• Номинальный расход перемещаемой среды. В этом случае на фланцевый клапан поступает питание, благодаря чему рабочий элемент приходит в движение. Его положение обеспечивает подачу газа в нужном объеме.
• Промежуточный. Он предусматривает ограничение перемещаемой среды на 10-50 % от номинального потребления. Переход на промежуточный режим происходит после подачи напряжения на катушку электромагнитной фланцевой задвижки и активизации вала регулирующего механизма.

При отсутствии дополнительных настроек клапан принимает номинальный расходуемый объем перемещаемых веществ за стандартный режим.

Классификация устройств по разным признакам

Одним из критериев классификации клапанов для регулировки транспортируемой среды является метод фиксации с трубами. Он представлен двумя вариантами крепежа — с помощью сварки или фланцев.

Сварное соединение применяется при строгих требованиях к герметичности и надежности узлов, которые возникают при транспортировке агрессивных веществ. Оно отличается небольшим весом и компактными размерами, но может использоваться только при монтаже сооружений из стали.

Фланцевые клапаны укомплектованы специальными плоскими пластинами имеющими форму кольца, прямоугольника или квадрата с отверстиями под крепежные элементы. Герметичность фланцевых соединений обеспечивается за счет уплотнительной поверхности, а прочность фиксации достигается благодаря использованию шайб и гаек. Материал изготовления и конструкция фланцев зависят от параметров транспортируемой среды, условий эксплуатации запорно-регулирующей арматуры и других факторов. К преимуществам таких соединений относятся простота установки и возможность многократного монтажа и снятия клапанов, если необходимо провести ремонт или профилактический осмотр.

Важная информация: габариты уплотнительных поверхностей фланцев и присоединительные размеры при номинальном давлении до 200 PN определяется по ГОСТу 12815-80, а свыше 200 PN — согласно ГОСТ 9399-81 или в соответствии с конструкторской документацией на конкретную модель.

В зависимости от типа запорного механизма устройства, используемые для управления потоками перемещаемых жидкостей и газа, бывают:

• Золотниковые. В качестве рабочего элемента служит золотник, поворот которого на определенный угол регулирует объем транспортируемой среды. Поскольку жидкости не оказывают существенного сопротивления рабочему элементу, то изменение его положения не требует значительных усилий. Использовать клапаны такого типа в магистралях с высоким давлением нельзя из-за недостаточной герметичности узлов.
• Седельные. Изменение параметров перемещаемой среды обеспечивается за счет плунжера, который уменьшает проходное сечение фланцевых клапанов. Они могут быть односедельными для магистралей небольшого диаметра и двухседельными, предназначенными для установки на крупных трубопроводах.
• Мембранные. Функции рабочего элемента в мембранных клапанах выполняет эластичная мембрана, для изготовления которой используют резину или фторопласт. Мембранные устройства для регулировки отличаются устойчивостью к воздействию агрессивных веществ и коррозии и могут быть укомплектованы разными приводами.

Важная информация: согласно положениям ГОСТ 12893-2005 перемещение плунжера после сборки клапана должно происходить плавно, без заеданий и рывков. Уплотнительные поверхности рабочего элемента следует проверять на отсутствие вмятин и других дефектов, которые можно обнаружить при визуальном контроле.

Варианты исполнения клапанов с электроприводами

В зависимости от сферы применения фланцевые клапаны с электроприводом представлены следующими модификациями:

• Воздушным клапаном. Он применяется в системах проточной и вытяжной вентиляции и служит для контроля количеством подаваемого воздуха. Кроме того, воздушный регулирующий вентиль позволяет избежать попадания дыма в вентиляцию при возникновении пожара: достаточно перекрыть клапан, и распространение продуктов горения прекратится. Он устанавливается в труднодоступных местах, поэтому комплектуется приводом, который потребляет электричество в качестве источника питания. Такая модель позволяет регулировать параметры системы на расстоянии с помощью автоматики.
• Газовым регулирующим фланцевым клапаном. Устройство предназначено для полного перекрывания газопроводов с разным проходным сечением. На магистралях также используют газовые двухходовые и трехходовые клапаны с пневмоприводом.
• Огнезадерживающим фланцевым клапаном с электроприводом. Служит для предотвращения распространения пожара и устанавливается в перекрытиях между стенами или в вентиляционных каналах.
• Двухходовыми и 3-х ходовыми устройствами. Они востребованы в сетях централизованного и автономного отопления, в водоснабжении, на тепловых пунктах и в системах вентиляции. Двухходовые устройства применяются для ограничения расхода перемещаемой жидкости и обеспечивают смешение в нужной пропорции. В отличие от двухходовых моделей клапаны с тремя патрубками используются для разделения или смешения потоков перемещаемой жидкости.

Двухходовой регулирующий клапан с электроприводомТрехходовой регулирующий клапан с электроприводом

Мембранные клапаны с приводами, устойчивые к агрессивным и летучим жидкостям, востребованы на предприятиях химической промышленности. В быту используют обратные мембранные клапаны, обеспечивающих защиту сетей отопления от гидравлических ударов.

РК c МИМ Клапан регулирующий

Изготовление и поставка по ТУ 311.00225615.011-95Сертификат соответствия № РОСС RU.АВ73.Н07560Код ОКП 42 186

Назначение

Клапан регулирующий РК применяется в качестве исполнительного устройства, управляемого гидравлическими регуляторами (РД-3М, ПТ-1-1 и др. ) и предназначен для регулирования давления, расхода, температуры и уровня на объектах теплоснабжения, водоснабжения, насосных станциях, ЦТП и других технологических объектах с защитой (рассечкой на гидравлически изолированные зоны) их при нарушении гидравлического режима.

Исполнение клапанов регулирующих РК:

• НО — «нормально открытое»
• НЗ — «нормально закрытое»

Технические характеристики

• Температура окружающей среды – от 5ºС до 50ºС
• Относительная влажность воздуха – до 80% при температуре 35ºС
• Условное давление, Ру – 1,6 МПа
• Регулируемая и регулирующая среда – сетевая вода систем теплоснабжения и водоснабжения
• Температура регулирующей среды – до 140ºС
• Температура регулируемой среды – 150ºС
• Относительная нерегулируемая протечка – 0,16% от Kvy
• Зона пропорциональности – 16% от верхнего предела настройки
• Зона нечувствительности – 2,5% от верхнего предела настройки
• Присоединение к трубопроводу – фланцевое с присоединительными размерами по ГОСТ 12815-80
• Управляющее давление срабатывания клапана:серийное — 0,07 МПа;по спецзаказу — 0,01 — 1,2 МПа

Габаритные размеры, исполнение, масса, диаметры условных проходов, условная пропускная способность Kv  

Устройство и принцип работы

РК состоит из фланцевого односедельного или двухседельного двухходового клапана, гидравлического мембранного привода, пружины и затвора.

Принцип действия РК основан на изменении площади сечения проходных отверстий, в зависимости от перемещения затвора, что приводит к изменению регулирующего параметра – давления, расхода, уровня, температуры регулируемой среды. Движение затвору сообщается через шток от чувствительного элемента — мембраны, под воздействием управляющего давления, подведенного через штуцер от управляющего прибора (РД-3М, ПТ-1-1 и др.).

Устройство клапана РК

1 — корпус клапана, 2 — затвор клапана, 3 — шток клапана, 4 — привод гидравлический мембранный

Материалы деталей клапана РК

• Корпус клапана — серый чугун СЧ20 ГОСТ 1412
• Затвор — нержавеющая сталь 40Х13 ГОСТ 5949
• Седло – латунь ЛС59 ГОСТ 5527

Положение и способ монтажа

Регулирующий клапан РК устанавливается в любом положении на горизонтальном или вертикальном участке трубопровода, так, чтобы направление потока рабочей среды через клапан соответствовало направлению стрелки на корпусе. Перед клапаном рекомендуется устанавливать сетчатый фильтр ФСФ.

Регулирующий клапан трёхходовой. Устройство, монтаж, нормы

   Трёхходовой клапан с электроприводом — это трубопроводная арматура, предназначенная для качественного и количественного регулирования. Трёхходовые клапаны выполняют функцию исполнительного устройства в схемах автоматизации систем теплоснабжения зданий. Управляют клапаном с помощью электропривода, по сигналу электронного регулятора, либо от центральной системы диспетчеризации. Работа трёхходового клапана основана на создании в циркуляционном кольце контуров с постоянным и переменным гидравлическим режимом, за счёт разделения одного потока или смешения двух потоков теплоносителя.

Сфера применения :
 — В автономных котельных трёхходовые клапаны применяются для управления системами отопления и горячего водоснабжения.
 — В схемах обвязки приточно-вытяжных установок, трёхходовые клапаны используют для управления процессом нагрева и охлаждения воздуха.
 — В бытовых двухконтурных котлах трёхходовой клапан, переключает подачу теплоносителя в контур с большим приоритетом, например для пикового нагрева воды или покрытия отопительной нагрузки.
 — В тепловых пунктах присоединённых к сетям централизованного теплоснабжения, смесительный трёхходовой клапан широкого применения не нашёл из-за невозможного ограничения расхода теплоносителя при сохранении коэффициента смешения, а разделительный трёхходовой клапан из-за перепуска теплоносителя из подающего трубопровода, в обратный.

Устройство трёхходового клапана

   Устройство трёхходового клапана седельной конструкции — на поступательно перемещающемся штоке закреплен затвор, который в крайнем верхнем положении перекрывает патрубок A, полностью открывая патрубок B, а в крайнем нижнем положении перекрывает патрубок B, полностью открывая патрубок A. Независимо от положения штока, расход теплоносителя через патрубок AB не изменяется (при условии правильного подбора клапана). Седельные трёхходовые клапаны управляются линейными электроприводами с поступательно перемещающимся штоком. Выбирая привод регулирующего клапана, следует иметь ввиду, что у большинства седельных клапанов при перемещении штока в низ, прямой ход (A) — открывается, а байпасный (B) — закрывается.
   Конструкция затвора седельного клапана зависит от необходимого закона регулирования по каждому из ходов и того предназначен клапан для разделения, либо для смешения потока. Порты B и A в седельных клапанах, могут иметь различную конфигурацию пары затвор – седло, что позволяет создать различную регулировочную характеристику для каждого из портов в зависимости от потребности объекта регулирования. По сравнению с поворотным, седельный трёхходовой клапан обеспечивает более высокую точность регулирования, большую плотность перекрытия потока, способен работать при высоких температурах и перепадах давления регулируемого потока, но и цена его значительно выше.

Устройство поворотного трёхходового клапана:
   Устройство трёхходового клапана поворотной конструкции — на радиально вращающемся штоке c углом поворота 90° закреплён затвор, перекрывающий в крайнем левом положении порт B, а в крайнем правом – порт A. Независимо от положения штока, расход теплоносителя через порт AB остаётся постоянным (при условии правильного подбора клапана).
Поворотные трёхходовые клапаны управляются ротационными приводами с радиально вращающимся штоком.

   В конструкции трёхходового клапана предусмотрено три патрубка (хода):
 1. прямой ход, обозначается литерой — A – расход воды может изменяться в пределах от нулевого до максимального (AB) – патрубок может быть полностью перекрыт;
 2. байпасный ход (перпендикулярный), обозначается литерой – B – расход воды может изменяться в пределах от нулевого до максимального (AB) – патрубок может быть полностью перекрыт;
 3. общий вход/выход, обозначается литерами — AB – расход воды колеблется в зависимости от авторитета клапана, но полностью патрубок перекрыт быть не может.

   По типу присоединения к трубопроводу выпускают фланцевые трёхходовые клапаны и резьбовые. На трубопроводах с диаметром условного проходом до 65 мм, рабочим давлением до 16 бар и температурой до 130°C, как правило, устанавливают клапаны с резьбовым присоединением, а в остальных случаях с фланцевым.

Принцип работы трёхходового клапана

   Принцип работы трёхходового клапана заключается в разбивке циркуляционного кольца на контур с постоянным и переменным гидравлическим режимом. К патрубку с постоянным гидравлическим режимом присоединяют потребителей нуждающихся в качественном регулировании, а к патрубкам с переменным режимом, ветви с количественным регулированием.
   Основным отличием в работе трёхходовых клапанов, по сравнению с двухходовыми клапанами, является то, что при любом положении штока, расход через патрубок с постоянным гидравлическим режимом практически не изменяется, — клапан не может прекратить подачу теплоносителя. Патрубок с постоянным гидравлическим режимом на схемах обозначают литерами AB, а патрубки с переменным режимом литерами А и В.
   Упростить для понимания принцип работы трёхходового клапана, можно схематически заменив его двумя двухходовыми клапанами, работающими реверсивно, то есть открытие одного — приводит к закрытию другого. На схеме смесительный трёхходовой клапан заменён двумя двухходовыми клапанами.

    Все трёхходовые клапаны, по принципу действия делятся на смесительные и разделительные.
   Смесительный трёхходовой клапан — имеет два входа и один выход. Применяется, для качественного регулирования в системах отопления, за счёт смешения двух потоков теплоносителя с различной температурой. Качественное регулирование с поддержанием заданной температуры теплоносителя выходящего из порта AB, достигается изменением пропорции между теплоносителем поступающим из порта А и порта B. Некоторые типы смесительных трёхходовых клапанов, при соответствующей схеме установки, обеспечивают разделение потока.
   Разделительный трёхходовой клапан (распределительный) — имеет один вход и два выхода. Применяется, как правило, для количественного регулирования за счёт разделения потока теплоносителя, в схемах подогрева воды систем горячего водоснабжения, а также в узлах обвязки воздухонагревателей и воздухоохладителей. Вход распределительного клапана обозначают литерами AB, а выходы A и В.

Схемы установки трёхходовых клапанов

Схемы с трёхходовыми клапанами применяют в узлах управления:
   — Подключенных к безнапорному коллектору;
   — С низким перепадом давлений на вводе от источника тепла;
   — Температурным режимом источника тепла идентичным температурному режиму потребителя;
   — С необходимостью поддержания постоянной циркуляции в одном из контуров;
   — С необходимостью качественного регулирования за счёт смешения двух потоков теплоносителя;
   — С необходимостью количественного регулирования за счёт разделения потока теплоносителя.

   В тепловых пунктах присоединённых к сетям централизованного теплоснабжения, схемы установки смесительных трёхходовых клапанов не нашли широкого применения, из-за невозможного ограничения расхода теплоносителя c одновременным сохранением коэффициента смешения, а разделительные трёхходовые клапаны, из-за перепуска теплоносителя из подающего трубопровода в обратный.

   Обеспечивает качественное регулирование у потребителя. При этом расход теплоносителя у потребителя постоянный, а расход через источник может быть полностью перекрыт. Применяется в котельных для управления системой отопления присоединённой к безнапорному коллектору или гидравлическому разделителю (гидравлической стрелке). Насос во вторичном контуре обеспечивает циркуляцию через потребителя и через источник.

  В случае прямого присоединения к источнику тепла на байпасном трубопроводе трёхходового клапана, подключённому к порту B, следует установить балансировочный клапан с гидравлическим сопротивлением, равным сопротивлению источника тепла. В противном случае расход теплоносителя в патрубке AB может существенно изменяться в зависимости от хода штока. Также следует иметь ввиду, что данная схема не исключает полного прекращения циркуляции теплоносителя через источник тепла, при подключении без гидравлического разделителя и собственного циркуляционного насоса в контуре источника.

   Не рекомендуется подключение трёхходового клапана по данной схеме к напорному коллектору или тепловым сетям, без устройств дросселирующих избыточный напор. В противном случае расход теплоносителя через патрубок AB может изменяться в широком диапазоне.

  Если по условиям работы источника допускается или даже приветствуется перегрев обрата, избыточный напор устраняют устройством перемычки параллельной подмесу трёхходового клапана в контуре источника.

Схема установки разделяющего трёхходового клапана

    Обеспечивает количественное регулирование у потребителя — за счёт изменения расхода теплоносителя. Применяется, если по условиям эксплуатации источника тепла допускается перепуск теплоносителя в обратный трубопровод и не допускается прекращение циркуляции в контуре источника. Данная схема установки трёхходового клапана, получила широкое применение в узлах нагрева воды и воздуха, подключённых от автономной котельной. Для увязки гидравлических контуров, потери напора на балансировочном клапане в байпасной линии, должны равняться потерям напора у потребителя. Данная схема установки трёхходового клапана предназначена для подключения к трубопроводу с избыточным напором. Циркуляция теплоносителя в контуре потребителя обеспечивается за счёт избыточного напора созданного циркуляционным насосом в контуре источника тепла.

 Схемы установки смешивающего трёхходового клапана на разделение

   Обеспечивает количественное регулирование у потребителя с использованием смесительного трёхходового клапана. Применяется если по условиям эксплуатации не допускается прекращение расхода в контуре источника, а перепуск теплоносителя из подающего трубопровода в обратный — допустим. Подобные схемы подключения трёхходовых клапанов получили широкое распространение в обвязке воздухонагревателей и воздухоохладителей, а также в узлах подогрева воды установленных в автономных котельных.
На подмешивающем патрубке трёхходового клапана рекомендуется установить балансировочный клапан с гидравлическим сопротивлением равным, сопротивлению потребителя. Циркуляция через потребителя и байпас осуществляется за счёт избыточного напора в контуре источника. При правильном подборе клапана и гидравлической увязке байпаса с контуром потребителя, расход через источник тепла постоянный, а в контуре потребителя — переменный.

   Так как, поток воды движется в направлении противоположном направлению потока в смешивающем клапане, на некоторых клапанах возможно увеличение шума и вибрации, а также снижение допустимого перепада давлений на клапане. Схема установки смешивающего трёхходового клапана для разделения к гидравлической стрелке При подключении узла с разделяющим трёхходовым клапаном к источнику тепла непосредственно или безнапорному коллектору, в подающем или обратном трубопроводе необходимо установить циркуляционный насос. Насос может быть общим для нескольких контуров.

  Схему подключения трёхходового клапана разделяющего поток, с дополнительным байпасом в контуре потребителя, параллельным подмешивающей линии, используют при условии превышения температурного режима источника над температурным режимом потребителя. Особенность данной схемы в том, что расходы в контуре источника и потребителя будут постоянными, а к потребителю не поступит перегретый теплоноситель. У потребителя будет обеспечено качественное регулирование. Для работы данной схемы необходима установка насоса в контуре потребителя и в контуре источника.

Технические характеристики трёхходовых клапанов

Пропускная способность трёхходового клапана Kvs — значение коэффициента пропускной способности Kvs численно равно расходу воды через клапан в м³/ч с температурой 20°C при котором потери давления на нём составят 1бар. Как правило, значение коэффициента пропускной способности по ходу A-AB и B-AB у трёхходового клапана одинаково.

DN трёхходового клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Все три патрубка клапана имеют одинаковый номинальный диаметр. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду трёхходового клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».

PN трёхходового клапана — номинальное давление — наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру клапана. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».

Динамический диапазон регулирования, это отношение наибольшей пропускной способности регулирующего клапана при полностью открытом затворе (Kvs) к наименьшей пропускной способности (Kv), при которой сохраняется заявленная расходная характеристика. Динамический диапазон регулирования ещё называют регулирующим отношением.

Так, например, динамический диапазон регулирования клапана равный 50:1 при Kvs 100, означает, что клапан может управлять расходом в 2м3/ч, сохраняя зависимости присущие его расходной характеристике.

Большинство регулирующих клапанов обладают динамическими диапазонами регулирования 30:1 и 50:1, но существуют и клапаны с очень хорошими регулирующими свойствами, их диапазон регулирования равен 100:1.

Авторитет трёхходового клапана — равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.

10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:
 A+ = (0.8-1.0) – для клапана с линейно/линейной характеристикой.
 A+ = (0.3-0.5) — для клапана с логарифмическо/линейной характеристикой.
 A+ = (0.1-0.2) — для клапана с логарифмическо/логарифмической характеристикой.

Для трёхходовых клапанов авторитет определяется для каждого из двух циркуляционных колец проходящих через порты A-AB и B-AB.

Расходная характеристика трёхходового клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан, от изменения относительного хода штока регулирующего клапана, при постоянном перепаде давления на нём. Тип расходной характеристики определяет форма пары затвор — седло.
Расходная характеристика регулирующего клапана

Линейная расходная характеристика — одинаковые приросты относительного хода штока вызывают одинаковые приросты относительного расхода.

Равнопроцентная расходная характеристика (логарифмическая) — зависимость относительного прироста расхода от относительного прироста хода штока — логарифмическая.

Параболическая расходная характеристика — зависимость относительного прироста расхода от относительного хода штока подчиняется квадратичному закону (проходит по параболе).

Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

Линейно/линейная характеристика трёхходового клапана:

  Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.

Логарифмическо/логарифмическая характеристика трёхходового клапана:

  Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.

Логарифмическо/линейная характеристика трёхходового клапана:

   Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Рассчёт и подбор

  Бытует мнение, что подбор трёхходового клапана не требует предварительных расчётов. Это мнение основано на предположении, что суммарный расход через патрубок AB — не зависит от хода штока и всегда постоянен. В действительности, расход через общий патрубок AB колеблется в зависимости от хода штока, а амплитуда колебания зависит от авторитета трёхходового клапана на регулируемом участке и его расходной характеристики.

Расчёт трёхходового клапана выполняют в следующей последовательности:
 1. Подбор оптимальной расходной характеристики.
 2. Определение регулирующей способности (авторитета клапана).
 3. Определение пропускной способности и номинального диаметра.
 4. Подбор электропривода регулирующего клапана.
 5. Проверка на возникновение шума и кавитации.

Выбор расходной характеристики:

   Зависимость расхода через клапан от хода штока называют расходной характеристикой. Тип расходной характеристики определяет форма затвора и седла клапана. Так как у трёхходового клапана два затвора и два седла — расходных характеристик у него тоже две, первой обозначают характеристику по прямому ходу — (A-AB), а второй по перпендикулярному — (B-AB).

   Линейно/линейная. Суммарный расход через патрубок АВ постоянен лишь при авторитете клапана равном 1, что обеспечить практически невозможно. Работа трёхходового клапана с авторитетом равным 0.1 приведёт к колебаниям суммарного расхода при перемещении штока, в диапазоне от 100% до 180%. Поэтому клапаны с линейно/линейной характеристикой применяются в системах нечувствительных к колебаниям расхода, либо в системах с авторитетом клапана не менее 0.8.
   Логарифмическо/логарифмическая. Минимальные колебания суммарного расхода через патрубок AB в трёхходовых клапанах с логарифимическо/логарифмической расходной характеристикой наблюдаются при авторитете клапана равном 0.2. При этом, снижение авторитета, относительно указанного значения — увеличивает, а повышение – уменьшает суммарный расход через патрубок АВ. Колебание расхода в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +15% до -55%.
   Логарифмическо/линейная. Трёхходовые клапаны с логарифмическо/линейной расходной характеристикой применяются если в циркуляционных кольцах проходящих через патрубки A-AB и B-AB необходимо регулирование по различным законам. Стабилизация расхода во время движения штока клапана происходит при авторитете равном 0.4. Колебание суммарного расхода через патрубок AB в диапазоне авторитетов от 0.1 до 1 составляет от +50% до -30%. Регулирующие клапаны с лограрифмическо/линейной расходной характеристикой получили широкое применение в узлах управления системами отопления и теплообменными аппаратами.

Расчёт авторитета:
   Авторитет трёхходового клапана равен отношению потерь напора на клапане к потерям напора на клапане и регулируемом участке. Значение авторитета для трёхходовых клапанов определяет диапазон колебания суммарного расхода через порт АB.
10% отклонение мгновенного расхода через порт AB во время движения штока обеспечивается при следующих значениях авторитета:
 A+ = (0.8-1.0) – для клапана с линейно/линейной характеристикой.
 A+ = (0.3-0.5) — для клапана с логарифмическо/линейной характеристикой.
 A+ = (0.1-0.2) — для клапана с логарифмическо/логарифмической характеристикой.

   Для трёхходовых клапанов авторитет определяется для каждого из двух циркуляционных колец проходящих через порты A-AB и B-AB.
Определив оптимальный диапазон авторитетов и расходную характеристику, определяют допустимый диапазон потерь давления на трёхходовом клапане и переходят к определению его пропускной способности.

Расчёт пропускной способности:
   Зависимость потерь напора на клапане от расхода через него, характеризуется коэффициентом пропускной способности Kvs. Значение Kvs численно равно расходу в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потери напора на нём составят 1бар. Как правило, значение Kvs трёхходового клапана одинаково для хода A-AB и B-AB, но бывают клапаны и с различными значениями пропускной способности по каждому из ходов. Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз, не сложно определить требуемый Kvs регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и потери напора. Из номенклатуры подбирают трёхходовой клапан с ближайшим значением коэффициента пропускной способности к значению полученному в результате расчёта.

Подбор электропривода:
   Электропривод подбирается под ранее выбранный трёхходовой клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана, при этом следует обратить внимание на:
  — Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
  — Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
  —  В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
  — От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
  — Один и тот же электропривод обеспечивает перекрытие трёхходового клапана работающего на смешение и разделение потока, при разных перепадах давления.
 —  Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.
 Поворотные трёхходовые клапаны применяются с ротационными, а седельные с линейными электроприводами.

Расчёт на возможность возникновения кавитации:
   Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом трёхходового клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.
Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:
 — Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
 — Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.

   Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.

   Кавитационная характеристика трёхходового клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.
  В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:
 «Нет» — кавитации точно не будет.
 «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
 «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума:
   Высокая скорость потока во входном патрубке трёхходового клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе трёхходового клапана не рекомендуется превышать выше указанной скорости.

Установка и монтаж трёхходового клапана

Правила установки трёхходовых клапанов:
  — До и после клапана следует установить манометры.
  — Перед трёхходовым клапаном должен быть установлен сетчатый фильтр.
  — Корпус не должен испытывать нагрузок кручения, растяжения, изгиба или сжатия.
  — Направление стрелки на корпусе должно совпадать с направлением потока среды в месте установки.
  — Для оптимального регулирования перед смешивающим трёхходовым клапаном необходимо дросселировать избыточный напор.
  — Муфтовую арматуру, в тепловых пунктах присоединённых к тепловым сетям, допускается устанавливать только по согласованию с теплоснабжающей организацией.
  — Установку трёхходового клапана следует выполнять на горизонтальном или вертикальном трубопроводе, таким образом, чтобы клапан не находился над электроприводом, если иное не оговорено инструкцией по монтажу.
  — Различные производители представляют различные данные, но в среднем, рекомендуется выдерживать прямые участки 5DN перед и 10DN после регулирующего клапана. В противном случае характеристики клапана могут отличаться от заявленных в техническом описании.

Последовательность паковки резьбового соединения

1. Взять прядь льняного волокна с таким количеством нитей, чтобы в скрученном состоянии её диаметр были примерно равен глубине резьбы на монтируемом элементе. Длина пряди должна обеспечивать количество подмотки в 1,5-2раза превосходящее число витков резьбы.
2. Отступив примерно 50-70 мм от начала пряди, следует слегка скрутить её, уложить в первый виток резьбы и удерживая её рукой, плотно намотать длинную ветвь пряди по часовой стрелке, укладывая её в каждый виток резьбы.
3. Дойдя до конца резьбы, продолжить намотку вторым слоем, перемещая витки к началу резьбы. Длина второго слоя намотки должна быть примерно равна 2/3 длины резьбы.
4. Оставшийся конец пряди (50-70мм) намотать аналогично по часовой стрелке, укладывая от конца резьбы к её началу.
5. Нанести слой герметика поверх подмотки.
6. Навернуть рукой сопрягаемые элементы. При правильной подмотке, монтируемый элемент должен завернуться на 1,5-2 оборота.
7. Гаечным ключом или динамометрическим продолжить наворачивание элемента. В случае, когда монтируемому элементу необходимо придать определённое положение, закончить наворачивание в необходимом для этого элемента положении.

Требования норм, касающиеся трёхходовых клапанов

   Ниже собраны требования норм и правил касающиеся подбора, монтажа и эксплуатации трёхходовых клапанов. Приведенный перечень нормативных требований не является исчерпывающим, и со временем будет расширяться. Выдержки взяты из нормативных документов регулирующих порядок проектирования, монтажа и эксплуатации инженерных систем жилых, общественных и административно бытовых зданий. В разделе не приведены требования норм и правил которые относятся к трёхходовым клапанам применяемым в промышленности и технологических установках.
ДБН В.2.2-15 Жилые здания

Пункт 5 — ДБН В.2.2-15 Жилые здания
Инженерное оборудование зданий

СНиП 2.04.05 Отопление вентиляция и кондиционирование

Пункт 3.15 — Глава 3 Отопление
Системы отопления следует проектировать с установкой автоматических регуляторов теплового потока на абонентском вводе тепловой сети или в местной котельной. Если планировка здания позволяет расчленить систему отопления на фасадные ветви, обогревающие помещения одной ориентации, то регуляторы теплового потока должны устанавливаться на каждой фасадной ветви.
В системах отопления зданий, строящихся в районах, где имеются или проектируются объединенные диспетчерские системы, следует предусматривать устройства для получения и передачи на диспетчерский пункт информации об основных параметрах системы отопления в объёмах, определяемых службой диспетчеризации.

Пункт 3.16 — Глава 3 Отопление

Системы отопления общественных и производственных зданий с фиксированной продолжительностью рабочего дня должны проектироваться с устройствами уменьшения теплового потока в нерабочее время.

ГОСТ 12.2.063-81 Общие требования безопасности. Арматура промышленная трубопроводная
ГОСТ 12893-83 Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Общие технические условия
ГОСТ 23866-87 Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Основные параметры
ГОСТ 24856-81 (ISO 6552-80) Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения
ГОСТ 4666-75 Маркировка и отличительная окраска. Арматура трубопроводная

Благодарность за предоставленные материалы:
http://www.ktto.com.ua

Двухходовой клапан: принцип работы, виды, особенности монтажа

В узлах обвязки калориферов и охладителей очень часто применяется двухходовой клапан, который обеспечивает быструю и точную регулировку объемов подачи и отбора воды. Двухходовой регулирующий клапан — это ключевое, неотъемлемое звено отопительной системы, вентиляции, кондиционирования. В настоящее время широкой популярностью пользуется двухходовой клапан с электроприводом, который управляется различными датчиками. Подобные изделия характеризуются надежностью и простой установки. В статье мы рассмотрим, что представляет собой такое устройство и отметим ключевые особенности его работы.

Клапан двухходовой с сервоприводом

Отличительные особенности и принцип работы двухходового клапана

Главная отличительная особенность, которой характеризуется двухходовой клапан — это возможность пропускать воду исключительно в одном направлении. При обратной установке клапан регулирующий двухходовой может давать сбои или вовсе выйти из строя.
Очень часто перед самим двухходовым клапаном монтируются фильтры, которые не позволяют твердым частицам проникать в клапан.

По большому счету 2х ходовой клапан по своей конструкции напоминает обычные вентили, однако все-таки есть ряд отличий. Например, у регулирующего двухходового клапана в качестве запорного элемента выступает либо шток, либо шар. Другими словами, процесс прохождения жидкости или пара регулируется либо движением штока в вертикальном направлении, либо поворотом шара с отверстием вокруг оси на 90°. Вся эта последовательность действий выполняется посредством электрических и пневматических приводов, которые подсоединены к датчикам давления и температуры.

Электромагнитный двухходовой клапан снабжен двумя патрубками для возможности осуществлять подключение к трубопроводу. Основным его предназначением является ограничение расхода воды. Исходя из того, какая конструкция у запорного клапана, принцип работы устройства идентичен принципу функционирования седельного клапана (вентиля) или шарового крана.

Нашел он свое активное применение в инженерных системах зданий с централизованным теплоснабжением. Это связано с тем, что применяя его, можно снизить потребление теплоносителя и при этом сохранить нужный коэффициент смешения, чего не сделаешь при помощи трехходового клапана.

Больше информации о трехходовом клапане найдете здесь

Двухходовые регулирующие клапана применяются для управления теплоотдачей теплообменных аппаратов систем горячего водоснабжения и обособленных отопительных систем, для управления процессом смешения в тепловых пунктах с зависимым подключением к тепловой сети.

Материал изготовления и применение

Устанавливать двухходовой клапан следует в тех участках, где трубы не разветвляются. Подобный тип запорной арматуры имеет угловое и прямое исполнение. Если клапан имеет один вход и выход, то вне зависимости от конфигурации он называется двухходовым.

Крепление подобных устройств может быть: фланцевым, резьбовым и сварным. Изредка резьбовое соединение бывает цапкового крепления (клапан вворачивается в тело какого-нибудь устройства). Сварной вид соединения клапан подразумевает наличие патрубков под сварку.

В качестве материала для запорно-регулирующих деталей зачастую выбирают чугун или сталь. Наибольшую популярность обрели стальные клапаны, поскольку они никак не уступают чугуну по прочности, но стоят намного дешевле.

Клапаны из стали и чугуна обычно устанавливаются в системах с большим расходом воды или пара.

Какая бы конструкция двухходового регулировочного клапана не была, наиболее качественными и эффективными признаны изделия, выполненные из стали. Процесс создания такого устройства получается наиболее технологичным, что позволяет сделать клапан ниже по стоимости, но при этом он будет высококачественным. Также популярностью пользуется и латунная арматура. При выборе роль играют также размер и показатели давления.

Латунный двухходовой регулировочный клапан — обычно небольшой по размеру и используется в узлах обвязки элементов узлов вентиляции, которые установлены в небольших помещениях. При этом двухходовой клапан может быть изготовлен в одно- и двухседельном вариантах.

Во втором случае, благодаря отличительным особенностям конструкции, можно перекрывать и регулировать поток, в котором происходит перепад давления, при котором односедельные клапаны функционировать не смогут. Стоит обратить внимание на то, что двухходовой клапан может быть сконструирован как отдельный обособленный элемент, к которому нужно подключать привод, так и с уже смонтированным приводом, обычно — электрическим. В комплектацию устройства могут входить различные электрические приводы, которые разнятся по принципу работы.

Электрический привод — электромотор, который имеет небольшую мощность. Главная его функция — втягивание соленоидов.

Клапан регулирующий двухходовой может выступать как ключевое звено управления калорифером или охладителем. В такой ситуации он может менять поступление теплоносителя к теплообменнику. Такой способ регулировки — очень простой, однако, есть у него и ряд недочетов, поэтому используется он в самых простых случаях.

Используется он для сборки смесительного узла для теплого пола.

Разновидности

Как уже отмечалось, название «двухходовый» говорит о том, что устройство имеет выход и вход. А вот угловое или прямое у него исполнение существенной роли не играет. Оно выбирается по надобности.

И прямые, и угловые краны могут быть оборудованы системой автоматического управления. Реализуется она обычно на электроприводе, который может работать самостоятельно. Также вы может управлять им посредством дистанционного пульта.

Регулирующий двухходовой клапан на автоматике

Выпускается такое устройство с комплектом из обвязки датчиков, электропривода и микроконтроллера. Благодаря микроконтроллерному управлению краном можно получать и обрабатывать сведения, которые подают датчики. Дальнейшее развитие событий зависит от того, как запрограммировано устройство.

Двухходовой клапан может не быть запорным, а только регулировочным. В таком случае он не сможет обеспечить вам качественное перекрытие потока жидкости. Именно поэтому необходимо дополнительно устанавливать отдельные запорные клапаны. Если же устройство является запорно-регулирующим, то во вспомогательных элементах запорной арматуры нет необходимости.

Бывают проходные узлы, которые могут функционировать автономно, при этом для их работы электрическое питание не требуется. Это штоковая арматура с мембраной и противодействующей ей пружиной. Шток управляется и регулируется посредством мембраны и пружины. Обратная связь обеспечивается при помощи обводки, по которой движется вода из трассы. Таким образом она будет направлять мембрану в верную сторону и заодно будет двигать шток, к которому привязан запорный элемент.

Клапаны с дистанционным управлением

Управлять двухходовым клапаном дистанционно гораздо легче и удобнее, чем трехходовым. Однако, такой способ управления обязательно предполагает наличие электрических приводов, пульта (одного или нескольких). В подобные пультовые будут приходить все сведения о состоянии разных участков теплотрассы. Из одного из таких помещений вы можете осуществлять руководство процессом функционирования теплосети. Вы можете уменьшать, повышать давление, перекрывать конкретные ветки.

Подводя итог всего вышеописанного стоит упомянуть о достоинствах, которым обладает двухходовой регулирующий клапан:

• регулирует расход и распределение ресурсов (среды), тем самым обеспечивая их экономию;
• защищает сети и оборудование от перепадов давления;
• устройство легко устанавливается и ремонтируется;
• благодаря такому устройству приборы будут работать качественно и без сбоев на протяжении длительного времени, главное найти ему верное применение.

Пневматические клапаны

| Продукты | Устройства управления

Часто задаваемые вопросы

1. Как мне найти местного дистрибьютора специального товара?
2. Как получить пропускную способность для предохранительных клапанов ASME?
3. В чем разница между предохранительным клапаном и предохранительным клапаном?

1. Как мне найти местного дистрибьютора специального товара?

Свяжитесь с нами, и мы свяжем вас с дистрибьютором в вашем регионе.

2. Как получить пропускную способность для предохранительных клапанов ASME?

Диаграммы пропускной способности для всех наших предохранительных клапанов показаны в разделе «Продукты, предохранительный клапан ASME» на нашей веб-странице.

3. В чем разница между предохранительным клапаном и предохранительным клапаном?

Control Devices предлагает два стандартных типа устройств сброса давления для воздуха.

Предохранительный клапан или отрывной клапан настроен на заданное давление с использованием силы пружины для противодействия силе давления воздуха.Когда сила, создаваемая давлением воздуха, становится больше, чем сила пружины, клапан «открывается» полностью и выпускает воздух в атмосферу. Предохранительные клапаны имеют такие размеры, что клапан всегда будет иметь большую пропускную способность, чем источник, создающий давление воздуха (например, воздушный компрессор). Клапан будет оставаться открытым до тех пор, пока не будет достигнуто давление обратной посадки. Это давление обратной посадки зависит от типа клапана и обычно составляет от 35% до 75% от установленного давления. Control Devices имеет восемь серий клапанов, которые производятся в соответствии с Разделом VIII Кодекса ASME по котлам и сосудам высокого давления.Мы также производим широкий ассортимент некодовых клапанов. Информацию о типах клапанов см. В разделе «Продукция».

Предохранительный клапан настроен на заданное давление с помощью силы пружины, противодействующей силе, создаваемой давлением воздуха. Когда сила, создаваемая давлением воздуха, становится больше, чем сила пружины, клапан начинает открываться и течь в атмосферу. По мере того, как давление продолжает расти, клапан будет открываться дальше, обеспечивая больший поток. При понижении давления клапан закроется при давлении, при котором он открылся.

90-дневная ограниченная гарантия

Control Devices, LLC гарантирует, что каждый новый продукт, при использовании в его обычных и предполагаемых коммерческих или промышленных целях и при правильной установке, без внесения каких-либо несанкционированных изменений и надлежащего обслуживания, не будет иметь дефектов материала и изготовления в течение период 90 дней («Гарантийный период») с даты первой покупки у Control Devices, LLC. В течение этого гарантийного периода Control Devices, LLC, по своему усмотрению, отремонтирует, заменит или возместит покупную цену своего продукта, который не соответствует данной ограниченной гарантии при нормальном использовании и обслуживании.

Чтобы иметь право на ремонт или замену продукта или возмещение покупной цены, продукт и вся сопроводительная документация, запрошенная Control Devices, LLC, должны быть отправлены в Control Devices, LLC по адресу 1555 Larkin Williams Road, Fenton, MO 63026, по адресу расходы клиента в течение Гарантийного периода. Претензии по оплате труда, транспорта или других расходов не принимаются. Эта ограниченная гарантия распространяется только на лиц или организации, которые покупают продукт непосредственно у Control Devices, LLC с целью перепродажи.

Настоящая ограниченная гарантия аннулируется в случае модификации продукта, неправильного использования, повреждения (включая, помимо прочего, случайность, пожар или химическую коррозию) или использования способом, не рекомендованным Control Devices, LLC.

УКАЗАННЫЕ ВЫШЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ЯВЛЯЮТСЯ ЕДИНСТВЕННЫМИ И ИСКЛЮЧИТЕЛЬНЫМИ СРЕДСТВАМИ ЗАЩИТЫ ОТ НАРУШЕНИЯ ОГРАНИЧЕННОЙ ГАРАНТИИ, ОПИСАННОЙ ЗДЕСЬ. ДАННАЯ ОГРАНИЧЕННАЯ ГАРАНТИЯ ЗАМЕНЯЕТ ВСЕ ДРУГИЕ ГАРАНТИИ, ЯВНЫЕ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ, ГАРАНТИИ КОММЕРЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ИЛИ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ.CONTROL DEVICES, LLC ЯВНО ОТКАЗЫВАЕТСЯ ОТ ВСЕХ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ ГАРАНТИЙ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ, ГАРАНТИИ КОММЕРЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ИЛИ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ. В СТЕПЕНИ, РАЗРЕШЕННОЙ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВОМ, CONTROL DEVICES, LLC НЕ НЕСЕТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ЛЮБОЙ И ВСЕ КОСВЕННЫЕ И СЛУЧАЙНЫЕ УБЫТКИ. В НЕКОТОРЫХ ШТАТАХ НЕ ДОПУСКАЕТСЯ ИСКЛЮЧЕНИЕ ИЛИ ОГРАНИЧЕНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ИЛИ КОСВЕННЫХ УБЫТКОВ, ПОЭТОМУ ВЫШЕУКАЗАННЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ИЛИ ИСКЛЮЧЕНИЯ МОГУТ НЕ ПРИМЕНЯТЬСЯ К ВАМ.

Эта ограниченная гарантия дает вам определенные юридические права, и вы также можете иметь другие права, которые могут отличаться в зависимости от штата.Это единственная прямая гарантия, предоставляемая Control Devices, LLC. Ни один сотрудник, продавец или дилер Control Devices, LLC не имеет полномочий давать какие-либо гарантии, заявления, обещания или соглашения от имени Control Devices, LLC, за исключением случаев, прямо указанных в настоящей ограниченной гарантии.

Приводы и позиционеры регулирующих клапанов

Приводы

В блоке 5, «Теория управления», была использована аналогия для описания простого управления процессом:

• Мышца руки и кисть (привод) повернули клапан (управляемое устройство).

Теперь рассмотрен один из видов регулирующего устройства, регулирующий клапан. Привод — следующая логическая область интереса.

Работа регулирующего клапана заключается в установке его подвижной части (плунжера, шара или лопасти) относительно неподвижного седла клапана. Привод клапана предназначен для точного позиционирования плунжера клапана в положении, определяемом управляющим сигналом.

Привод принимает сигнал от системы управления и, в ответ, перемещает клапан в полностью открытое или полностью закрытое положение, или более открытое или более закрытое положение (в зависимости от того, «включено / выключено» или используется непрерывное управляющее воздействие).

Есть несколько способов обеспечить это срабатывание. Этот модуль будет сосредоточен на двух основных:

Другие важные приводы включают гидравлические приводы и приводы прямого действия. Они обсуждаются в Блоке 7 «Управляющее оборудование: самодействующие элементы управления».

Пневматические приводы — работа и опции

Пневматические приводы обычно используются для приведения в действие регулирующих клапанов и доступны в двух основных формах; поршневые приводы (рисунок 6.6.1) и диафрагменных приводов (рисунок 6.6.2)

Поршневые приводы

Поршневые приводы обычно используются там, где ход диафрагменного привода был бы слишком коротким или тяга слишком мала. Сжатый воздух подается к твердому поршню, находящемуся внутри твердого цилиндра. Поршневые приводы могут быть одностороннего или двустороннего действия, могут выдерживать более высокие входные давления и могут иметь цилиндры меньшего объема, которые могут действовать с высокой скоростью.

Мембранные приводы

Мембранные приводы имеют сжатый воздух, подаваемый на гибкую мембрану, называемую диафрагмой.На рисунке 6.6.2 показана подвижная диафрагма, эффективная площадь которой практически постоянна на протяжении всего хода привода. Эти типы приводов одностороннего действия, в том смысле, что воздух подается только на одну сторону диафрагмы, и они могут быть либо прямого действия (пружина втягивает), либо обратного действия (пружина выдвигает).

Обратное действие (пружина-выдвигающая)

Рабочее усилие определяется давлением сжатого воздуха, приложенного к гибкой диафрагме.Привод сконструирован так, что сила, возникающая в результате давления воздуха, умноженная на площадь диафрагмы, преодолевает силу, прилагаемую (в противоположном направлении) пружиной (пружинами).

Диафрагма (рисунок 6.6.2) толкается вверх, вытягивая шпиндель вверх, и если шпиндель соединен с клапаном прямого действия, заглушка открывается. Привод сконструирован таким образом, что при определенном изменении давления воздуха шпиндель будет перемещаться достаточно, чтобы переместить клапан на протяжении всего его хода от полностью закрытого до полностью открытого.

По мере уменьшения давления воздуха пружина (и) перемещает шпиндель в противоположном направлении. Диапазон давления воздуха равен заявленному номиналу пружины привода, например 0,2 — 1 бар.

При работе с большим клапаном и / или более высоким перепадом давления требуется большее усилие для достижения полного движения клапана.

Для создания большего усилия требуется большая площадь диафрагмы или более высокий диапазон пружины. Вот почему производители средств управления предлагают ряд пневматических приводов, подходящих к ряду клапанов, включая увеличивающуюся площадь диафрагмы и выбор диапазонов пружин для создания различных сил.

На схемах на рисунке 6.6.3 показаны компоненты базового пневматического привода и направление движения шпинделя при увеличении давления воздуха.

Привод прямого действия (возвратная пружина)

Привод прямого действия спроектирован с пружиной под диафрагмой, при этом воздух подается в пространство над диафрагмой. В результате с увеличением давления воздуха шпиндель перемещается в направлении, противоположном направлению привода обратного действия.

Влияние этого движения на открытие клапана зависит от конструкции и типа используемого клапана и показано на рисунке 6.6.3.

Однако есть альтернатива, показанная на рисунке 6.6.4. Пневматический привод прямого действия соединен с регулирующим клапаном с заглушкой обратного действия (иногда называемой «подвесной заглушкой»).

Выбор между пневматическим управлением прямого и обратного действия зависит от того, в какое положение клапан должен вернуться в случае отказа подачи сжатого воздуха.Клапан должен быть закрыт или полностью открыт? Этот выбор зависит от характера приложения и требований безопасности. Имеет смысл закрывать паровые клапаны при отказе подачи воздуха, а клапаны охлаждения открываться при отказе подачи воздуха. Необходимо учитывать сочетание типа привода и клапана.

На рисунках 6.6.5 и 6.6.6 показан чистый эффект различных комбинаций.

Влияние перепада давления на подъем клапана

Воздух, подаваемый в камеру диафрагмы, является управляющим сигналом от пневматического регулятора.Наиболее широко используемое сигнальное давление воздуха составляет от 0,2 до 1 бара. Рассмотрим привод обратного действия (растягивающая пружина) со стандартной пружиной (пружинами) от 0,2 до 1,0 бар, установленный на клапан прямого действия (рисунок 6.6.7).

Когда клапан и привод в сборе откалиброван (или «установлен на стенде»), он регулируется так, что давление воздуха в 0,2 бара только начинает преодолевать сопротивление пружин и перемещать плунжер клапана от его гнезда.

По мере увеличения давления воздуха плунжер клапана постепенно перемещается дальше от своего седла, пока, наконец, при давлении воздуха 1 бар клапан не откроется на 100%.Графически это показано на рисунке 6.6.7.

Теперь рассмотрим этот узел, установленный в трубопроводе для понижения давления, с 10 бар изб. На входе и регулированием давления на выходе до 4 бар изб.

Перепад давления на клапане составляет 10–4 = 6 бар. Это давление действует на нижнюю часть плунжера клапана, создавая силу, стремящуюся открыть клапан. Эта сила добавляется к силе, создаваемой давлением воздуха в приводе.

Следовательно, если в привод подается воздух при 0.6 бар (на полпути между 0,2 и 1 бар), например, вместо того, чтобы клапан занимал ожидаемое положение открытия на 50%, фактическое открытие будет больше из-за дополнительной силы, создаваемой перепадом давления.

Кроме того, эта дополнительная сила означает, что клапан не закрывается при давлении 0,2 бар. Чтобы закрыть клапан в этом примере, управляющий сигнал должен быть уменьшен примерно до 0,1 бар.

Ситуация немного отличается с паровым клапаном, регулирующим температуру в теплообменнике, поскольку перепад давления на клапане будет варьироваться в пределах:

• Минимум, когда технологический процесс требует максимального нагрева, а регулирующий клапан открыт на 100%.
• А максимум, когда процесс идет до температуры и регулирующий клапан закрыт.

Давление пара в теплообменнике увеличивается с увеличением тепловой нагрузки. Это можно увидеть в Модуле 6.5, Примере 6.5.3 и Таблице 6.5.7.

Если давление перед регулирующим клапаном остается постоянным, то при повышении давления пара в теплообменнике перепад давления на клапане должен уменьшаться.

На рисунке 6.6.8 показана ситуация с воздухом, подаваемым на привод прямого действия.В этом случае сила на плунжере клапана, создаваемая перепадом давления, действует против давления воздуха. В результате, если в привод подается воздух под давлением 0,6 бар, например, вместо того, чтобы клапан занимал ожидаемое 50% -ное открытое положение, процент открытия будет больше из-за дополнительной силы, создаваемой перепадом давления. В этом случае управляющий сигнал необходимо увеличить примерно до 1,1. бар, чтобы полностью закрыть клапан.

Можно повторно откалибровать клапан и привод, чтобы учесть силы, создаваемые перепадом давления, или, возможно, использовать различные комбинации пружин, давления воздуха и привода.Такой подход может обеспечить экономичное решение для небольших клапанов с низким перепадом давления и там, где не требуется точное управление. Однако практичность такова:

• Клапаны большего размера имеют большую площадь, на которую действует перепад давления, таким образом увеличивая создаваемые силы и увеличивая влияние на положение клапана.
• Более высокие дифференциальные давления означают, что создаются более высокие усилия.
• Клапаны и приводы создают трение, вызывая гистерезис.Клапаны меньшего размера, вероятно, будут иметь большее трение по сравнению с общими задействованными силами.

Решение состоит в том, чтобы установить позиционер на клапан / привод в сборе. (Более подробная информация о позиционерах представлена ​​далее в этом Модуле).

Примечание: Для простоты в приведенных выше примерах предполагается, что позиционер не используется, а гистерезис равен нулю.

Формулы, используемые для определения усилия, доступного для удержания клапана на его седле для различных комбинаций клапана и привода, показаны на рисунке 6.6.9.

Где:

A = Эффективная площадь диафрагмы

Pmax = Максимальное давление на привод (обычно 1,2 бар)

Smax = Максимальное стендовое значение пружины

Pmin = Минимальное давление на привод (обычно 0 бар)

Smin = Минимальная заводская установка пружины

Усилие, доступное для закрытия клапана, должно обеспечивать три функции:

1. Для преодоления перепада давления жидкости в закрытом положении.
2. Для преодоления трения в клапане и приводе, прежде всего в уплотнениях штока клапана и привода.
3. Для обеспечения уплотняющей нагрузки между плунжером клапана и седлом клапана для обеспечения требуемой степени герметичности.

Производители регулирующих клапанов обычно предоставляют полную информацию о максимальных перепадах давления, при которых будут работать их различные комбинации клапана и привода / пружины; Таблица на Рисунке 6.6.10 является примером этих данных.

Примечание: При использовании позиционера необходимо обращаться к документации производителя для определения минимального и максимального давления воздуха.

Основы позиционеров регулирующих клапанов ~ Изучение контрольно-измерительной техники

Позиционер клапана — это устройство, используемое для увеличения или уменьшения давления воздушной нагрузки, приводящего в действие привод регулирующего клапана до тех пор, пока шток клапана не достигнет положения, уравновешенного выходным сигналом от контроллера прибора переменных процесса.

Позиционеры обычно устанавливаются на боковой траверсе или на верхнем кожухе пневматического привода для регулирующих клапанов с поступательным движением штока и на конце вала или рядом с ним для поворотных регулирующих клапанов.Для любого базового типа конструкции позиционер клапана механически соединяется со штоком клапана или валом клапана, так что их положение можно сравнить с положением, продиктованным контроллером. Эта механическая связь обратной связи работает таким образом, что контроллер процесса сообщает позиционеру «изменить» положение; связь обратной связи сообщает позиционеру, подтверждая, что произошло изменение положения штока клапана, и дает представление о величине изменения положения.Обратите внимание, что для непрерывного управления всем ходом клапана использование позиционеров обычно необходимо, если положение клапана составляет
, необходимое для точного следования управляющему сигналу.

Однако в некоторых других приложениях, где обратная связь от процесса является быстрой и пропорциональной открытию клапана, обратная связь по положению, используемая позиционером, не требуется, и клапан может приводиться в действие напрямую, изменяя его приводную силу непосредственно от контроллера процесса.

Причины использования позиционеров клапана

Причины использования позиционера клапана кратко описаны ниже:

(1) Увеличьте разрешающую способность системы управления i.е. точный контроль

(2) Облегчите работу, когда максимальное значение в диапазоне стендовых настроек привода превышает 15 фунтов на кв. Дюйм. т.е. 10-30 фунтов на кв. дюйм, 6-30 фунтов на кв. дюйм

(3) Разрешить использование характерных кулачков в поворотных клапанах

(4) Сведение к минимуму эффекта трения сальника штока клапана и связанного с ним гистерезиса, особенно для высокотемпературных материалов уплотнения, таких как графит

.

(5) Игнорировать индуцированные потоком реакции на более высокие перепады давления. т.е. компенсировать дисбаланс внутренних сил

(6) Повышенная скорость реакции на изменение процесса; обеспечивает более быструю загрузку и удаление воздуха.

(7) Разрешить разделение диапазонов. т.е. один контроллер на два клапана

(8) Для преодоления трения в седле поворотных клапанов

(9) Оставьте расстояние между контроллером и регулирующим клапаном

(10) Допускается широкий диапазон изменения расхода. т.е. работать с ходом менее 10% при нормальных условиях

(11) Разрешить более широкое использование электронного сигнала 4-20 мА

(12) Разрешить использование поршневых приводов с высоким давлением подачи сжатого воздуха.

Типы позиционеров

Позиционеры доступны в трех конфигурациях:

Пневматические позиционеры

Пневматический сигнал (обычно 3-15 фунтов на кв. Дюйм) подается на позиционер.Позиционер переводит это в требуемое положение клапана и подает на привод клапана необходимое давление воздуха, чтобы переместить клапан в правильное положение. Обратите внимание, что позиционеры, используемые для описания принципа работы позиционеров клапана, являются пневматическими. Прочтите, как работает пневматический позиционер клапана

Позиционеры аналогового ввода-вывода

Этот позиционер выполняет ту же функцию, что и пневматический тип, но в качестве входного сигнала использует электрический ток (обычно 4-20 мА) вместо воздуха.

Интеллектуальные или цифровые позиционеры

Интеллектуальные или цифровые позиционеры во многом аналогичны описанным выше аналоговым I / P типам, однако они отличаются тем, что преобразование электронного сигнала является цифровым, а не аналоговым. Цифровые продукты охватывают три категории, а именно:

(a) Цифровой без связи : В этом типе токовый сигнал (4-20 мА) подается на позиционер, который питает электронику и управляет выходом.

(b) HART : то же самое, что и цифровой без связи, но допускает двустороннюю цифровую связь по тем же проводам, которые используются для аналогового сигнала.

(c) FieldBus : этот тип принимает цифровые сигналы и позиционирует клапан с помощью цифровых электронных схем, соединенных с механическими компонентами. Здесь полностью цифровой управляющий сигнал заменяет аналоговый управляющий сигнал. Кроме того, по тем же проводам возможна двусторонняя цифровая связь. Технологии полевой шины приносят пользу конечному пользователю, обеспечивая улучшенную архитектуру управления, возможности продукта и сокращение количества проводов.

Типовая конфигурация регулирующего клапана без позиционера :

На приведенной выше диаграмме показан линейный регулирующий клапан с поступательным движением штока без позиционера.Клапан имеет стендовый комплект привода от 5 до 13 фунтов на квадратный дюйм. Как видно, конфигурация клапана — воздух открывается, закрывается при отказе (ATO –FC). Как только контроллер (PIC) выдает СИГНАЛ управления (обозначенный SIG на диаграмме выше), сигнал действует как давление нагрузки на диафрагменный привод клапана, что приводит к перемещению штока клапана. Однако, как можно увидеть из графика зависимости давления диафрагмы / SIG от процента хода клапана, существует значительный гистерезис на протяжении всего хода клапана, в основном из-за трения и сил инерции внутри клапана.Следует отметить выше, что сигнал контроллера, SIG, и давление НАГРУЗКА на исполнительный механизм являются одним и тем же потоком. Воздух привода проходит через пневматический контроллер и соединительные трубки; воздух выпускается через контроллер. Из-за отсутствия позиционера клапана нет обратной связи по положению штока.

Типовая конфигурация регулирующего клапана с позиционером

На приведенной выше диаграмме показан линейный регулирующий клапан с поступательным движением штока и позиционером.Клапан имеет стендовый комплект привода 5-13 фунтов на квадратный дюйм . Как видно, конфигурация клапана — воздух открывается, закрывается при отказе (ATO –FC). Здесь также имеется механическая связь между штоком клапана и позиционером (V / P на схеме выше), обеспечивающая обратную связь по положению штока с позиционером. Как видно выше, контроллер выдает сигнал SIG , который поступает в позиционер. С позиционером клапана потоки SIG и LOAD разделены. Воздух привода проходит через позиционер клапана и его короткую соединительную трубку НАГРУЗКА .Воздух пневматического регулятора (PIC) проходит через соединительные трубки и позиционер, также называемый трубкой SIG .

Позиционер клапана обеспечивает «обратную связь по положению штока» для контура управления, поскольку изменение выходного сигнала контроллера SIG вызывает изменение выходного сигнала позиционера НАГРУЗКА , что приводит к перемещению штока клапана. Затем механическая обратная связь «подтверждает», что движение произошло. Если назад на позиционер не подается ход, выход позиционера будет продолжать изменяться до тех пор, пока ход штока не будет подтвержден.График зависимости выхода позиционера / НАГРУЗКА от% хода клапана показывает, что имеющийся гистерезис очень мал по сравнению с гистерезисом без позиционера клапана. Обычно гистерезис клапана с позиционерами составляет 5% хода клапана.

Определение размеров и выбор регулирующего клапана для непрерывных технологических операций

Работа технологического оборудования включает множество сложных задач, требующих высочайшего уровня измерения и контроля. В частности, технология регулирующих клапанов играет жизненно важную роль в производственных процессах.Клапаны являются наиболее важным элементом в любой системе обработки жидкости, поскольку они регулируют поток жидкости в технологический процесс.

В этой статье описывается важность правильного определения размеров и выбора регулирующего клапана для эффективности, надежности, качества и безопасности производства. При выборе клапана для удовлетворения конкретных требований приложения и с учетом таких ключевых факторов, как размер и материалы трима, целесообразно проконсультироваться с квалифицированным инженером по клапанам, способным проанализировать приложение, чтобы убедиться, что правильное устройство выбрано и правильно развернуто.

Фон

Производители перерабатывающей промышленности как никогда стараются быть в курсе происходящих в отрасли изменений — поддержание наивысшего качества продукции и соблюдение и превышение ужесточающихся правил техники безопасности — это лишь две из проблем, с которыми они сталкиваются. Они должны применять эффективные производственные технологии, которые являются рентабельными, экономящими время и надежными.

Регулирующие клапаны используются на типичном предприятии по-разному. Это управляемые устройства, которые регулируют поток жидкости или газа в системе.Это регулирование достигается за счет переменного сопротивления, которое клапан вводит в систему при перемещении. Когда клапан переходит в закрытое положение, падение давления в системе смещается к клапану и уменьшает поток в системе (см. Изображение 2).

Image 2. Регулирующие клапаны играют решающую роль в сложных технологических процессах.

Современные конструкции регулирующих клапанов позволяют использовать их просто в качестве двухпозиционных устройств или для любой комбинации управления, включая регулирование, модуляцию, смешивание или даже изоляцию.Они представляют собой высокотехнологичный продукт, и их не следует рассматривать просто как товар. Повышение эффективности регулирующих клапанов оказывает огромное влияние на эффективность технологического процесса, общую прибыльность и затраты на жизненный цикл активов.

Необходимость правильного размера клапана

Когда инженеры говорят о выборе регулирующего клапана, они обычно имеют в виду весь процесс выбора оборудования, которое обеспечит оптимальное решение для конкретной функции измерения и управления. Действительно, выбор клапана правильного размера имеет важное значение для достижения максимальной степени контроля жидкости, газа или многофазной жидкости.

Тип регулирующего клапана обычно определяется требованиями пользователя, прошлым опытом или предпочтениями предприятия. Выбор клапана может быть непростым процессом, но определение размера клапана может быть еще сложнее. Клапаны часто неправильно указываются при установке.

Наиболее важные переменные, которые следует учитывать при выборе клапана, включают:

• Какой средой будет управлять клапан?
• Какое влияние на размер клапана окажут удельный вес и вязкость?
• Какое будет давление на входе при максимальной нагрузке? Какая температура на входе?
• Какой перепад давления (перепад) будет существовать на клапане при максимальной нагрузке?
• Какую максимальную пропускную способность должен выдерживать клапан?
• Каков максимальный перепад давления для закрытия клапана?

Требуемый расход, который должен пройти клапан, и допустимый перепад давления на приборе обычно определяют его размер для конкретной работы.Например, клапан меньшего размера не может пропускать требуемый поток и, следовательно, не может обеспечить хорошие характеристики регулирования. Обычно это приводит к нелинейностям типа насыщения. Клапан может управлять процессом только в одном направлении (закрытие клапана), и вероятно, что параметр процесса не достигнет заданного значения.

Регулирующие клапаны часто подбираются с учетом максимальной будущей технологической конструкции и запаса прочности. Это приводит к выбору, покупке и техническому обслуживанию устройства большего размера, чем требуется для скорости потока, и приводит к неточному контролю и плохим результатам производства.Клапан увеличенного размера очень чувствителен к условиям эксплуатации. Даже самые незначительные изменения положения клапана вызовут значительные изменения расхода. Это затрудняет или даже делает невозможным точную настройку клапана на требуемый расход.

При подборе регулирующего клапана по общему правилу его размер должен быть таким, чтобы он открывался на 20–80 процентов при максимальной требуемой скорости потока и, когда это возможно, открывался лишь на немногим менее 20 процентов при минимальной требуемой скорости потока. Этот подход предназначен для использования максимально возможного диапазона регулирования клапана при сохранении разумного (но не чрезмерного) коэффициента безопасности.Например, шаровые краны подходящего размера обычно на один размер меньше, чем трубопровод.

Опыт показывает, что ничто не заменит работу со знающим экспертом, чтобы гарантировать, что правильные клапаны указаны для данной установки. Проблема с простым заполнением спецификации заключается в том, что оптимальная производительность клапана или процесса не гарантируется, даже если спецификация заполнена правильно. Когда клапаны работают неправильно и результатом является плохой контроль процесса, основной причиной проблемы, вероятно, является неадекватный процесс выбора.

Важность отделочного материала

Как можно поддерживать высокий уровень производительности за счет правильного выбора размера клапана? Регулирующий клапан ведет себя так же, как и другие механические устройства. Со временем износ постепенно ухудшается. Если его не остановить, этот распад может в конечном итоге привести к отказу, простоям производственных линий и непредвиденным расходам на запасные части и ремонт.

Внутренние элементы регулирующего клапана (вместе именуемые «трим») являются решающим фактором при выборе клапана.Трим клапана обычно включает диск, седло и шток, а также втулки, необходимые для направления штока. Интерфейс диска и седла, наряду с отношением положения диска к седлу, обычно определяет рабочие характеристики клапана.

Трим регулирующего клапана может быть выбран для создания различных форм каналов, которые преднамеренно регулируют поток. Клапан открывает зазор, перемещая плунжер, диск или клапан от седла. Длина хода определяет размер отверстия и количество жидкости, газа или пара, проходящего через седло.Изменяя размер внутреннего зазора, регулирующий клапан увеличивает, уменьшает или поддерживает постоянный поток через себя. Клапан изменяет открытие всякий раз, когда регулируемый параметр процесса или переменная не равняется значению, которое он должен быть (т. Е. Заданному значению).

Эрозия, или постепенное уменьшение и ослабление корпусов клапанов или компонентов трима в результате тяжелых условий процесса, является серьезной проблемой на современных производственных предприятиях. Типичное повреждение включает потерю уплотнительного кольца и прокладки; Износ фиксатора штока, корпуса и трима на выступе сиденья; износ плунжера, седла и клетки; и утечка из упаковки.

Существует несколько распространенных причин преждевременного износа трима регулирующих клапанов. Например, мигание происходит, когда давление жидкости падает ниже давления пара, переходя от жидкости к пару. Во время этого процесса образуются небольшие полости для пара, которые стираются на выходе клапана и его компонентов трима. Кавитация похожа на мгновенное испарение, за исключением того, что давление жидкости восстанавливается до давления, превышающего давление пара. Это приводит к тому, что ранее сформированные паровые полости взрываются, создавая сталкивающиеся струи, способные вызвать серьезные эрозионные повреждения.Газовыделение происходит, когда давление жидкости падает ниже давления насыщения растворенного газа. По достижении этой точки газ отделяется от раствора и образует высокоскоростные эрозионные капли пара.

Рис. 1. Внутренние элементы регулирующего клапана (известные как «трим») являются ключевыми факторами в процессе выбора клапана.

Выбор подходящего устройства

Для производителей, работающих в непрерывном режиме, правильный подбор регулирующих клапанов и выбор материалов корпуса и трима клапана являются важными шагами в оптимизации рабочих характеристик и борьбе с повреждениями, связанными с эрозией.Они могут означать разницу между незапланированным отключением и продолжением работы.

Другие важные решения связаны с выбором правильного клапана. Многие ведущие промышленные компании выбирают клапаны проходного типа из-за их проверенных характеристик и преимуществ в течение срока службы. По сравнению с альтернативными конструкциями клапанов, этот тип устройства предлагает:

• Высокий перепад давления на клапане
• Лучшая управляемость
• Лучшая производительность при низком расходе (частичная нагрузка)
• Для пара, воды или воды / гликоля
• Меньший физический профиль, чем у сопоставимого шарового крана

Изображение 3.Регулирующий клапан проходного типа

В зависимости от типа подачи, диск шарового клапана приводится в движение гидравлическим, пневматическим, электрическим или механическим приводом. Клапан регулирует поток за счет движения плунжера клапана относительно порта (ов), расположенного внутри корпуса клапана. Плунжер клапана прикреплен к штоку клапана, который соединен с приводом.

Некоторые конструкции шаровых клапанов имеют крышку на болтах и ​​внутренний клапан с направляющими выступами. Они хорошо подходят для плавного регулирования жидкостей и паров в средах, где важны компактные размеры в сочетании со способностью выдерживать высокие температуры и давление (см. Изображение 3).

Проходные клапаны удовлетворяют жестким требованиям технологического процесса благодаря качеству и точности настройки их компонентов трима. Например, клапаны доступны с предварительно сформированной диафрагмой и многопружинными пружинами для обеспечения исключительно линейного хода по сравнению с характеристиками входного сигнала. Кроме того, клапаны с одним уплотнительным кольцом и направляющей втулкой из нейлатрона обеспечивают минимальный гистерезис. Техники могут отрегулировать предварительную нагрузку пружины в соответствии с конкретными требованиями к силе закрытия и использовать регулируемые ограничители хода.

Значительным усовершенствованием в технологии регулирующих клапанов является использование нержавеющей стали 316 для материала трима, такого как корпус клапана, крышка и внутренний клапан. Это обеспечивает более длительный срок службы трима и, как таковой, меньшее время простоя и более низкие затраты на ремонт и замену устройства. Наиболее распространенная нержавеющая сталь на рынке, 316 — это аустенитная сталь с добавлением от 2 до 3 процентов молибдена, что дополнительно улучшает коррозионную стойкость. Ее часто называют морской нержавеющей сталью из-за ее эффективной устойчивости к хлоридной коррозии по сравнению с другими марками нержавеющей стали.Материал также обладает превосходными сварочными и формовочными качествами.

Многие пользователи предпочитают сопрягать шаровые клапаны с высокоточными электропневматическими позиционерами I / P для позиционирования устройства на основе управляющего сигнала 4–20 мА. Позиционеры I / P последнего поколения обеспечивают полностью автоматическое определение параметров управления и адаптацию к конечному элементу управления.

Преимущества для операторов завода

Сложная бизнес-среда требует максимально надежного и точного управления производственными процессами.Несоблюдение определенных операционных стандартов может иметь серьезные последствия для качества и безопасности, в то время как выполнение неэффективных операций может значительно повлиять на финансовую маржу продукта. В обоих случаях жизненно важна оптимальная работа регулирующего клапана.

Промышленным организациям будет выгодно работать в тесном сотрудничестве со своим представителем производителя или поставщиком КИПиА для определения подходящего решения для измерения и контроля. Это сотрудничество может соответствовать важным критериям эффективности, таким как:

• Точный контроль расхода и давления, обеспечивающий стабильные и стабильные производственные результаты
• Снижение затрат на ремонт и техническое обслуживание за счет увеличения срока службы трима клапана
• Меньше внеплановых остановов и повышенная эксплуатационная готовность завода
• Эффективное использование энергии и снижение затрат

Регулирующие клапаны должны выдерживать эрозионное воздействие текущей жидкости, сохраняя при этом точное положение для поддержания переменной процесса.Клапан удовлетворительно справится с этими задачами, если его размер соответствует области применения, а также он спроектирован и изготовлен таким образом, чтобы соответствовать условиям эксплуатации технологического процесса.

Заключение

Нет сомнений в том, что усовершенствованная технология регулирующих клапанов помогает производителям всех видов постоянно повышать эффективность процессов и качество продукции, защищая людей, производственные активы и окружающую среду. Правильное решение может поддерживать комплексную систему для отслеживания каждого этапа производственного процесса.

Ключом к результату любого проекта регулирующего клапана является помощь квалифицированных инженеров, которые анализируют приложение, чтобы убедиться, что правильные инструменты выбраны и имеют правильный размер. Производители клапанов, которые понимают эффективность управления, могут поделиться этими возможностями и показать, что они могут соответствовать характеристикам пользователя.

Брайан Кеттнер — менеджер по маркетингу Badger Meter. Он имеет более чем 14-летний опыт работы в области технологий гидравлических систем, совмещая роли в маркетинге, продажах и разработке продуктов с упором на обрабатывающую промышленность.В настоящее время Kettner управляет производственными линиями Research Control Valve и Preso для измерения перепада давления для Badger Meter.

Badger Meter

Интеллектуальные позиционеры клапана — особенности | Регулирующие клапаны и приводы

Серия 700

Локальный пользовательский интерфейс на передней панели устройства сочетает в себе ЖК-дисплей и кнопки и может использоваться во взрывоопасных средах. С передней панели пользователь может выполнять программу автоматической настройки (Auto Setup), проверять состояние оборудования и отображать различные параметры.
Интеграция с системами управления устройствами может быть выполнена с использованием EDDL, DTM и PLUG-IN Valstaff.
Установленный алгоритм диагностики регулирующего клапана эффективно применяет данные, полученные от встроенных датчиков давления, для измерения давления подаваемого воздуха, давления воздуха на выходе 1, давления воздуха на выходе 2 и противодавления форсунки.

300 серии

Оборудован брызгозащищенным магнитным переключателем вне взрывозащищенного корпуса в верхней части устройства для запуска программы автоматической регулировки (Auto Setup), ручной регулировки диапазона и т. Д.
Интеграция с системами управления устройствами может быть выполнена с использованием EDDL, DTM и PLUG-IN Valstaff.
Поставляется с установленным алгоритмом диагностики регулирующего клапана.

200 серии

Каждый позиционер используется путем установки датчика перемещения на приводе регулирующего клапана, а сам позиционер — на 2-дюймовой трубе или подобном.
Датчик перемещения может быть установлен там, где он подвержен ускорению 10 G, сильной вибрации 2000 Гц и высокой температуре окружающей среды 80 ° C
Такие функции помогают продлить срок службы продукта, сделать работы по техническому обслуживанию более безопасными и повысить удобство использования.
Остальные функции такие же, как у серии 300.

SVX модели

Этот интеллектуальный позиционер клапана разработан специально для поворотных клапанов (дисковые затворы, шаровые краны и т. Д.). Конструкция подходит для использования в сочетании с приводами поворотных клапанов, такими как реечные приводы и приводы Scotch-York.
Выполнение программы автоматической настройки (Auto Setup), ручная настройка диапазона и другие задачи могут выполняться с помощью кнопок внутри корпуса.
Интеграция с системами управления устройствами может быть выполнена с использованием EDDL, DTM и PLUG-IN Valstaff.
Поставляется с установленным алгоритмом диагностики регулирующего клапана.

Устройство Smart ESD серии 700

Разработан для использования в инструментальных системах безопасности (SIS), соответствует стандартам IEC 61508 и имеет сертификаты SIL2 или SIL3.
Локальный пользовательский интерфейс на передней панели устройства сочетает в себе ЖК-дисплей и кнопки, которые можно использовать даже во взрывоопасной атмосфере.Из интерфейса можно выполнять следующие операции: автоматическая настройка (Auto Setup), проверка состояния устройства и тест частичного хода (PST).
Поддерживаются различные входные сигналы (4-20 мА, 0-20 мА, 0/24 В постоянного тока) для использования с электромагнитным клапаном или для управления ВКЛ / ВЫКЛ вместо электромагнитного клапана.
Возможна интеграция с системами управления устройствами с EDDL, DTM и PLUG-IN Valstaff.
Установленный алгоритм диагностики регулирующего клапана эффективно применяет данные, полученные от встроенных датчиков давления, для измерения давления подаваемого воздуха, давления воздуха на выходе 1, давления воздуха на выходе 2 и противодавления форсунки.

В начало страницы

Основы проектирования: клапаны регулирования расхода | Гидравлика и пневматика

Загрузить эту статью в формате .PDF

Целью управления потоком в гидравлической системе является регулирование скорости. Все обсуждаемые здесь устройства управляют скоростью исполнительного механизма, регулируя скорость потока. Скорость потока также определяет скорость передачи энергии при любом заданном давлении. Они связаны между собой тем, что сила привода, умноженная на расстояние, на которое он перемещается (ход), равна работе, выполняемой с нагрузкой.Передаваемая энергия также должна соответствовать проделанной работе. Скорость привода определяет скорость передачи энергии (т. Е. Мощность в лошадиных силах), и, таким образом, скорость является функцией скорости потока.

Направленное управление, с другой стороны, имеет дело не с управлением энергией, а с направлением системы передачи энергии в нужное место в системе в нужное время. Направленные регулирующие клапаны можно рассматривать как переключатели жидкости, которые создают желаемые «контакты». То есть они направляют входной поток с высокой энергией на вход исполнительного механизма и обеспечивают обратный путь для масла с более низким энергопотреблением.

Не имеет большого значения управлять передачей энергии в системе с помощью регуляторов давления и потока, если поток не достигает нужного места в нужное время. Таким образом, вторичная функция устройств управления направлением может быть определена как синхронизация событий цикла. Поскольку поток жидкости часто можно дросселировать в гидрораспределителях, с их помощью также может быть достигнута некоторая мера расхода или регулирования давления.

Различные типы измерения расхода

Управление потоком гидравлической системы не обязательно означает регулирование объема в единицу времени с помощью клапана.Скорость потока можно указать тремя разными способами, поэтому важно знать, как следует задавать или измерять поток:

Объемный расход , Q _v , выраженный в дюймах. ³ / сек или мин — или куб.см / сек или куб.см / мин в метрической системе СИ — используется для расчета линейных скоростей поршня. стержней или скорости вращения валов двигателей.

Весовой расход , Q _w , выраженный в фунтах / сек или фунтах / мин, используется для расчета мощности с использованием английских единиц измерения.

Массовый расход , Q _г , выраженный в единицах снарядов / сек или снарядов / мин для английской меры — или кг / сек или кг / мин в метрической системе СИ — используется для расчета сил инерции в течение периодов. ускорения и замедления.

Поскольку они контролируют количество жидкости, которая проходит через клапан в единицу времени, одни и те же регулирующие клапаны используются для всех трех типов расхода.

Регулирование расхода с помощью клапанов

В гидравлических контурах чаще всего используются восемь типов регулирующих клапанов:

Фиг.1. Простые регуляторы расхода с фиксированным отверстием (а) и регулируемым отверстием (b).

Отверстия — Простое отверстие на линии, рис. 1 (а), является наиболее элементарным методом управления потоком. (Обратите внимание, что это также базовое устройство контроля давления.) При использовании для регулирования расхода отверстие помещается последовательно с насосом. Отверстие может быть просверленным отверстием в фитинге, и в этом случае оно фиксируется; или это может быть калиброванный игольчатый клапан, в этом случае он функционирует как регулируемое отверстие, рис. 1 (b).Оба типа являются устройствами регулирования расхода без компенсации.

Рис. 2. Регулятор расхода настраивается на изменения входного и выходного давления.

Регуляторы потока — Это устройство, рис. 2, которое немного сложнее, чем фиксированное отверстие, состоит из отверстия, которое определяет скорость потока как падение давления на отверстии; компенсационный поршень регулирует изменения входного и выходного давления. Эта компенсирующая способность обеспечивает более точный контроль расхода в условиях изменяющегося давления.Точность регулирования может составлять 5%, а возможно, и меньше со специально откалиброванными клапанами, которые работают около заданной точки расхода.

Рис. 3. Регулятор байпасного потока возвращает избыточный поток из насоса в резервуар.

Регуляторы байпасного потока — В этом регуляторе потока поток, превышающий установленную скорость потока, возвращается в резервуар через байпасное отверстие, рис. 3. Скорость потока регулируется дросселированием жидкости через регулируемое отверстие, регулируемое поршнем компенсатора. Регулятор потока байпаса более эффективен, чем стандартный регулятор потока.

Рис. 4. Регулировка расхода с компенсацией потребности направляет полную подачу насоса в бак во время холостого хода рабочего цикла.

Регуляторы расхода с компенсацией потребности — Регуляторы потока также могут отводить избыточный поток системы во вторичный контур, рис. 4. Жидкость направляется с контролируемым расходом в первичный контур, а байпасная жидкость может использоваться для рабочих функций во вторичных контурах. не затрагивая основной. Для работы клапана этого типа должен быть поток в первичный контур — если первичный контур заблокирован, клапан перекроет поток во вторичный контур.

Рис. 5. Регулирующий клапан с регулируемым расходом с компенсацией давления регулируется в соответствии с изменяющимся давлением на входе и давлением нагрузки.

Клапаны переменного расхода с компенсацией давления — Этот регулятор расхода оснащен регулируемым регулируемым отверстием, установленным последовательно с компенсатором. Компенсатор автоматически настраивается на изменяющееся давление на входе и давление нагрузки, поддерживая практически постоянный расход в этих рабочих условиях с точностью от 3% до 5%, рис. 5. Доступны регулируемые регулирующие клапаны с компенсацией давления и встроенным обратным потоком. клапаны (которые позволяют жидкости беспрепятственно течь в противоположном направлении) и встроенные предохранительные клапаны (которые направляют жидкость в резервуар при превышении максимального давления).

Рис. 6. Регулирующий клапан с регулируемым расходом с компенсацией давления и температуры регулирует размер отверстия для компенсации изменений вязкости жидкости.

Клапаны переменного расхода с компенсацией давления и температуры — Поскольку вязкость гидравлического масла зависит от температуры (как и зазоры между движущимися частями клапана), выходной сигнал клапана регулирования расхода может иметь тенденцию дрейфовать при изменении температуры. Чтобы компенсировать влияние таких колебаний температуры, компенсаторы температуры регулируют отверстия управляющих отверстий, чтобы скорректировать влияние изменений вязкости, вызванных колебаниями температуры жидкости, рисунок 6.Это делается в сочетании с регулировкой регулирующего отверстия для изменений давления.

Рис. 7. Приоритетный клапан подает жидкость с заданной скоростью в первичный контур.

Приоритетные клапаны — Приоритетный клапан, рис. 7, по сути, представляет собой клапан регулирования расхода, который подает жидкость с заданным расходом в первичный контур, таким образом, функционируя как клапан регулирования расхода с компенсацией давления. Расход, превышающий требуемый для первичного контура, переходит во вторичный контур при давлении несколько ниже, чем в первичном контуре.Если давление на входе или давление нагрузки (или оба) меняются, первичный контур имеет приоритет над вторичным — в том, что касается подачи расчетного расхода.

Рис. 8. Клапан замедления замедляет нагрузку, постепенно закрываясь под действием кулачка, установленного на нагрузку цилиндра.

Клапаны замедления — Клапан замедления, рис. 8, представляет собой модифицированный 2-ходовой клапан с пружинным смещением и кулачковым приводом, используемый для замедления нагрузки, приводимой в действие цилиндром. Кулачок, прикрепленный к штоку цилиндра или грузу, постепенно закрывает клапан.Это обеспечивает регулируемое отверстие, которое постепенно увеличивает противодавление в цилиндре по мере закрытия клапана. Некоторые клапаны замедления имеют компенсацию давления.

Другие регуляторы потока

Рис. 9. Делитель потока линейного типа разделяет один входной поток на два выходных потока.

Делители потока — Клапан делителя потока — это форма клапана регулирования потока с компенсацией давления, который принимает один входной поток и разделяет его на два выходных потока. Клапан может подавать равные потоки в каждом потоке или, при необходимости, заданное соотношение потоков.Схема на Рисунке 9 показывает, как можно использовать делитель потока для грубой синхронизации двух цилиндров в конфигурации с дозатором.

Рис. 10. Делители потока могут быть включены последовательно для управления несколькими цепями исполнительных механизмов.

Как и все устройства регулирования давления и потока, делители потока работают в узкой полосе пропускания, а не в одной уставке. Таким образом, вероятны вариации потока во второстепенных ответвлениях. Следовательно, точная синхронизация привода не может быть достигнута с помощью одного клапана-делителя потока.Делители потока также могут использоваться в конфигурациях измерительных цепей или каскадно — подключаться последовательно для управления несколькими цепями исполнительных механизмов, рис. 10.

Вращающиеся делители потока — Другой метод разделения одного входящего потока на пропорциональные, многоотводные выходные потоки заключается в использовании вращающегося делителя потока. Он состоит из нескольких гидравлических двигателей, механически соединенных между собой общим валом. Один входной поток жидкости разделяется на столько выходных потоков, сколько моторных секций в делителе потока.Поскольку все секции двигателя вращаются с одинаковой скоростью, расход выходного потока пропорционален и равен сумме перемещений всех секций двигателя. Ротационные делители потока обычно могут обрабатывать большие потоки, чем клапаны делителя потока.

Падение давления на каждой секции двигателя относительно невелико, поскольку энергия не передается внешней нагрузке, как это обычно бывает с гидравлическим двигателем. Однако проектировщики должны знать об увеличении давления, создаваемом вращающимся делителем потока.Если по какой-либо причине давление нагрузки в одной или нескольких ветвях упадет до некоторого более низкого уровня или до нуля, полный перепад давления будет приложен к секции двигателя в каждой конкретной ветви. Секции, находящиеся под давлением, будут действовать как гидравлические двигатели и приводить в движение оставшуюся секцию (и) как насос (ы). Это приводит к более высокому (усиленному) давлению в ответвлениях этих контуров. При выборе ротационных делителей потока разработчики системы должны соблюдать осторожность, чтобы минимизировать возможность повышения давления. Клапан сброса давления должен быть помещен в любую линию жидкости привода, где может возникнуть такое состояние.Ротационные делители потока также могут объединять несколько обратных потоков в один обратный поток.

Щелкните здесь для получения дополнительной информации о делителях потока.

Пропорциональные регулирующие клапаны

Пропорциональные регулирующие клапаны сочетают в себе современное срабатывание гидравлического клапана с современным сложным электронным управлением. Эти клапаны помогают упростить гидравлическую схему за счет уменьшения количества компонентов, которые могут потребоваться для системы, и в то же время существенно повышают точность и эффективность системы.

Пропорциональный регулирующий клапан с электронным управлением регулирует поток жидкости пропорционально входному току, который он получает. Клапаны могут легко управлять цилиндрами или меньшими гидравлическими двигателями в приложениях, где требуется точное управление скоростью или контролируемое ускорение или замедление. Большинство пропорциональных регулирующих клапанов имеют компенсацию давления, чтобы минимизировать колебания расхода, вызванные изменениями входного или выходного давления.

Электрогидравлический пропорциональный клапан состоит из трех основных элементов:

• пилотный или пропорциональный соленоид
• — зона дозирования (где находится золотник клапана) и
• электронное устройство обратной связи по положению, часто LVDT (линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор).

Клапан начинает работать, когда он получает сигнал от внешнего управляющего устройства, такого как компьютер, программируемый логический контроллер (ПЛК), традиционное логическое реле или потенциометр. Устройство управления подает аналоговые электрические сигналы на карту привода клапана, которая, в свою очередь, посылает сигнал тока на соленоид клапана.

Электромеханическая сила, действующая на золотник, заставляет его сдвигаться, постепенно открывая путь потока от насоса к порту исполнительного механизма. Чем больше командный входной сигнал, тем больше ток на соленоид клапана и, следовательно, тем выше поток от клапана.Важной особенностью этого пропорционального клапана является то, что все элементы пропорциональны; таким образом, любое изменение входного тока пропорционально изменяет силовые сигналы, а также расстояние, на которое будет сдвигаться золотник клапана, размер пути потока, количество жидкости, протекающей через клапан, и, наконец, скорость, с которой движется привод.

Когда катушка перемещается, ее движение очень точно обнаруживается и отслеживается LVDT или другим типом датчика с обратной связью по положению. Этот сигнал возвращается на карту водителя, где он постоянно сравнивается с входными сигналами от контроллера.Если они отличаются, водитель регулирует положение золотника до совпадения двух сигналов.

Пропорциональные регулирующие клапаны с компенсацией давления представляют собой двухходовые клапаны, в которых основное регулирующее отверстие регулируется электронным способом. Подобно обычным клапанам регулирования расхода с компенсацией давления, пропорциональный клапан регулирования расхода с компенсацией давления поддерживает постоянный выходной поток, поддерживая постоянным перепад давления на главном регулирующем отверстии. Пропорциональный клапан, однако, отличается тем, что регулирующее отверстие модифицировано для работы вместе с соленоидом с регулируемым ходом.

Рис. 11. Принципиальная электрическая схема клапана регулирования расхода с компенсацией давления.

В двухходовом пропорциональном регулирующем клапане с компенсацией давления электрически регулируемое регулирующее отверстие последовательно соединено с золотником редукционного клапана, известным как компенсатор, рис. 11. Компенсатор расположен перед из главное управляющее отверстие и удерживается в открытом положении легкой пружиной. Когда нет входного сигнала на соленоид, легкое усилие пружины удерживает основное управляющее отверстие закрытым.Когда соленоид находится под напряжением, штифт соленоида воздействует непосредственно на регулирующее отверстие, перемещая его вниз против пружины, чтобы открыть клапан и позволить маслу течь из порта A в порт B .

В то же время LVDT обеспечивает необходимую обратную связь для удержания позиции. В этом случае LVDT обеспечивает обратную связь для поддержания очень точной настройки отверстия.

Компенсация давления достигается за счет включения пилотного канала на входе клапана, который соединяется с одной стороной золотника компенсатора, A ₂ .Рядом с выходным отверстием клапана за регулирующим отверстием расположен еще один пилотный канал, который соединен с противоположной стороной золотника компенсатора, A ₃ . Пружина смещения на этой стороне золотника удерживает компенсатор в открытом положении. Вызванное нагрузкой давление на выпускном отверстии — или отклонения давления на впускном отверстии — модулируют золотник компенсатора, увеличивая или уменьшая перепад давления на измерительном отверстии компенсатора. Действуя как редукционный клапан, компенсатор обеспечивает постоянное падение давления в основном регулирующем отверстии.Когда падение давления постоянное, расход остается постоянным.

Усилитель обеспечивает открытие и закрытие диафрагмы по времени. Для обратного безнапорного потока обратный клапан C , встроенный в клапан, обеспечивает путь потока от порта B к A . Пропорциональные регулирующие клапаны также доступны с линейными или прогрессивными характеристиками расхода. Диапазон входного сигнала одинаков для обоих. Однако характеристика прогрессивного потока дает более точный контроль в начале регулировки диафрагмы.

В случае потери электроэнергии или обратной связи, сила соленоида падает до нуля, и сила, прикладываемая пружиной, закрывает отверстие. Если проводка обратной связи подключена неправильно или повреждена, светодиод указывает на неисправность на плате усилителя.

Пропорциональные логические клапаны

Пропорциональные логические клапаны регулирования расхода — это в основном электрически регулируемые регуляторы расхода, которые вписываются в полость стандартного логического клапана. Крышка и картридж собраны как единый блок, причем крышка состоит из соленоида пропорционального усилия и пилотного контроллера, рис. 12.

Рис. 12. Поперечный разрез логического клапана пропорционального расхода.

Когда электрический сигнал подается в электронный усилитель, соленоид и контроллер регулируют управляющее давление, подаваемое из порта A , чтобы изменить положение золотника. Затем LVDT передает информацию о положении в усилитель, чтобы поддерживать желаемое состояние отверстия для потока от порта A к порту B . Клапан с пропорциональной логикой доступен либо с линейной, либо с прогрессивной характеристикой расхода, а приводы клапанов реагируют на командные сигналы напряжения (от 0 до 10 В постоянного тока) или тока (от 0 до 20 мА).Для типичной карты лампового усилителя требуется источник питания 24 В постоянного тока.

Поскольку клапан остается относительно невосприимчивым к изменениям давления в системе, он может открывать и закрывать отверстие за один и тот же промежуток времени. Это максимальное время можно изменить на плате усилителя, настроив встроенный генератор пилообразного сигнала.

Усилитель можно использовать по-разному. Внешнее электронное управление позволяет дистанционно регулировать диафрагму, в то время как максимальное ускорение золотника все еще ограничивается этой внутренней рампой; или можно добавить переключатель для включения и выключения рампы.В случае сбоя питания элемент вернется в свое нормально закрытое положение.

Загрузить статью в формате .PDF

Регулирующий клапан — обзор

Определение расчетного падения давления регулирующего клапана с использованием метода Коннелла [18]

На Рис. 4-30 приведен пример определения потери (падения) давления через регулирующий клапан.

Рисунок 4-30. Установление регулирующего клапана расчетного падения давления.

, где

P _e = давление на конце системы = 22 + 15 = 37 фунтов на кв. Дюйм (без трения)

Трение в трубопроводе системы при Q _D Расход = 6 фунтов на кв. Дюйм

Нагреватель, трение = 65 psi

Разделитель, трение = 1 psi

Подогреватели, 10 + 12 (трение) = 22 psi

Отверстие, допуск, трение = 2 psi

Общее трение, без регулирующего клапана, F _D = 96 psi.

Предполагая потерю давления через регулирующий клапан = 35 psi

(4-99) ΔPc = (Ps − Pe) −FD, psi35 = (Ps − 37) −96

P _s = 168 psi, при нагнетание насоса с использованием предполагаемого падения давления на регулирующем клапане 35 фунтов на квадратный дюйм

Обратите внимание, что P _e = 22 фунта на квадратный дюйм + статическое давление 15 фунтов на квадратный дюйм H _d = 37 фунтов на квадратный дюйм

Предположим, что необходимо сделать поправку на увеличение на 10% в расходе процесса, над расчетом, Q _D . Падение давления зависит от скорости потока в квадрате.

Новый расход = 110% ( Q _D )

Падение давления на трение увеличится до 121% от F _D :

1,21 (96) = 116 psi = FM

Увеличение трения = 116 –96 = 20 фунтов на кв. Дюйм добавлено для относительно постоянного P _s и P _e

Доступен Δ P _c = (168–37) –116

Δ P _c = 15 фунтов на квадратный дюйм через регулирующий клапан, что означает, что клапан должен открываться больше и снизить чувствительность срабатывания, по сравнению с его конструкцией Δ P _c 35 фунтов на квадратный дюйм.

В целях проектирования можно использовать предполагаемое давление регулирующего клапана 35 фунтов на квадратный дюйм; однако уменьшение трения трубы с 6 фунтов на квадратный дюйм, возможно, до 1/2 или 1/3 за счет увеличения размера трубопровода поможет управлять клапаном. Было бы лучше иметь доступный клапан перепад давления равный или больший, чем предполагаемый.

Факторы, которые следует учитывать при оценке падения давления в регулирующем клапане:

A.

Допуск на увеличение падения на трение

Установите отношение максимального ожидаемого расхода для системы, Q _M , к проектная ставка, Q _D или Q _M / Q _D .Если Q _M неизвестен и не может быть предсказан, используйте: Q _M / Q _D из 1,1 для управления потоком и 1,25 для клапанов регулирования давления и температуры уровня, чтобы предвидеть поток. скорость переходных процессов по мере того, как контур управления восстанавливается после нарушения [18].

При максимальном расходе Q _M падение трения составит:

(4-102) FM = FD (QM / QD) 2

Увеличение падения давления будет:

(4-103) ΔFM = FD (QM / QD) 2 − FD

(4-104) или ΔFM = FD [(QM / QD) 2−1]

F _D не обязательно очень точен на этапе проектирования, когда оцениваются окончательные размеры чертежа системы.По этой причине рекомендуется увеличить припуск на 10% для Δ F _M .

B.

Допуск на возможное падение: общее падение давления в системе, P _с — P _e

При увеличении расхода в системе общее падение давления в системе

(4-105) PF (все) = 0,05Ps

C.

Допуск для регулирующего клапана (падение базового давления в полностью открытом положении [18])

Это зависит от типа и конструкции клапан и может быть получен у производителя.Здесь он обозначен как базовое падение давления B для самого клапана. Используя средние линейные скорости и предполагая, что регулирующий клапан будет на один размер меньше трубы, к которой он подключен, используя средние значения B в диапазоне размеров, значения B для целей оценки следующие [18]: