Разновидности регулировочных клапанов

Классификация регулировочных клапанов и сферы их применения

Регулировочные клапаны используются в водо- и газоснабжении промышленных и бытовых объектов, а также в магистралях для транспортировки нефти и газа. Они играют ключевую роль в управлении давлением и потоком рабочей среды. Существует несколько типов регулировочных клапанов, каждый из которых имеет свои особенности и области применения.

По конструктивным особенностям

1. Клапаны с ручным управлением

   • Применение: Используются в бытовой сфере для управления водоснабжением и газоснабжением.
   • Конструкция: Обычно обладают ручной рукояткой для управления клапаном.
   • Материал: Нержавеющая сталь, латунь, чугун высоколегированных сплавов.

2. Автоматические клапаны

   • Применение: Используются в промышленных трубопроводах для автоматизированного управления потоком и давлением.
   • Конструкция: Включают датчики давления и алгоритмы регулировки, управляются электрическими, гидравлическими или пневмоприводами.
   • Материал: Нержавеющая сталь, латунь, чугун высоколегированных сплавов.

По форме корпуса

1. Проходные клапаны

   • Применение: Монтируются на прямых участках трубопровода, где направление движения рабочей среды не меняется.
   • Конструкция: Простое конструктивное решение, направление потока не изменяется.

2. Угловые клапаны

   • Применение: Используются для изменения направления трубопровода на 90°.
   • Конструкция: Изменяют направление потока, что делает их полезными в сложных схемах трубопроводов.

3. Трехходовые клапаны

   • Применение: Смешивают два типа рабочей среды в один поток.
   • Конструкция: Имеют три патрубка: два входных и один подающий.
   • Применение: Часто используются в системах отопления и охлаждения для создания различных режимов работы.

По способу фиксации на трубопроводе

1. Приварные клапаны

   • Применение: Используются в промышленных трубопроводах, где требуется высокая герметичность и устойчивость к вибрациям.
   • Конструкция: Завариваются на трубопровод, обеспечивая надежное соединение.

2. Фланцевые клапаны

   • Применение: Используются в промышленных трубопроводах для обеспечения легкого доступа к клапану и простоты замены.
   • Конструкция: Соединяются с трубопроводом с помощью фланцев, что позволяет быстро разбирать и собирать систему.

3. Муфтовые клапаны

   • Применение: Широко используются в бытовых трубопроводах для управления водоснабжением и газоснабжением.
   • Конструкция: Соединяются с трубопроводом с помощью резьбового соединения, обеспечивая надежную герметичность.

4. Штуцерные клапаны

   • Применение: Используются в сложных схемах трубопроводов, где требуется точное управление потоком.
   • Конструкция: Соединяются с трубопроводом с помощью штуцеров, что позволяет точно настраивать параметры потока.

Сферы применения

1. Промышленные трубопроводы

   • Применение: Управление давлением и потоком в системах транспортировки нефти и газа, химической промышленности, энергетике.

2. Бытовые трубопроводы

   • Применение: Управление водоснабжением и газоснабжением в частных домах и многоквартирных зданиях.

3. Городские магистрали

   • Применение: Управление давлением и потоком в городских системах водоснабжения и газоснабжения.

4. Теплоэнергетика

   • Применение: Управление потоком в системах отопления и охлаждения.

5. Химическая промышленность

   • Применение: Управление потоком и давлением в производственных процессах, где используются агрессивные химические среды.

Особенности конструкции и принцип действия

Рассмотрим устройство регулирующего клапана на примере фланцевой проходной модели. На рисунке видно, что устройство состоит из следующих узлов и деталей:

• B – корпус клапана;
  Корпус выполнен из высокопрочных материалов, способных выдерживать значительные механические нагрузки и агрессивные среды, что обеспечивает долговечность и надежность работы клапана.
• F – фланцы для крепления арматуры на трубопроводе;
  Фланцы обеспечивают надежное соединение клапана с трубопроводом, минимизируя риск протечек и обеспечивая простоту монтажа и демонтажа.
• P – уплотнительный блок;
  Уплотнительный блок играет ключевую роль в обеспечении герметичности клапана. Он предотвращает утечку транспортируемой среды за пределы корпуса, что критично для поддержания безопасности и эффективности системы. Уплотнения могут быть выполнены из различных материалов, устойчивых к низким температурам и агрессивным химическим веществам.
• S – шток;
  Шток связывает привод арматуры с затворным механизмом. Его конструкция должна обеспечивать надежную передачу усилия, а также быть устойчивой к коррозии и механическим повреждениям.
• T – плунжер;
  Плунжер является запорным узлом, который непосредственно регулирует поток рабочей среды. Он должен быть выполнен с высокой точностью, чтобы обеспечить надежное закрытие и открытие пропускного отверстия.
• V – пропускное отверстие или седло;
  Это элемент, куда входит запорный плунжер при регулировке давления. Седло должно быть спроектировано так, чтобы минимизировать потери давления и обеспечивать плавный поток среды.

Принцип действия

Клапан регулируется следующим образом: усилие, приложенное на привод, передается через шток на плунжер. При этом плунжер перемещается, изменяя сечение пропускного отверстия. Это изменение сечения приводит к изменению объема проходящей через клапан среды.

• Уменьшение сечения:
  Когда шток опускается и сечение уменьшается, давление в трубопроводе снижается, а скорость перемещения рабочей среды увеличивается. Это позволяет регулировать поток и давление в системе в зависимости от потребностей.
• Полное перекрытие:
  При полном перекрытии плунжером пропускного отверстия давление в системе становится нулевым, что приводит к прекращению движения среды. Это состояние обеспечивает надежную изоляцию и защиту системы от возможных аварийных ситуаций.
  Таким образом, регулирующий клапан обеспечивает точное управление потоком рабочей среды, что является критически важным для эффективной работы трубопроводных систем в различных отраслях.

Разновидности регулирующих клапанов по конструкции затвора

1. Седельные клапаны:

• Односедельные: Имеют одно пропускное отверстие и одно седло. Применяются в трубопроводах малого диаметра (до 150 мм), как правило, для регулирования небольших расходов. Простота конструкции делает их относительно недорогими, но они менее точны в регулировании по сравнению с двухседельными.
• Двухседельные: Оснащены двумя седлами и плунжером симметричной формы. Это позволяет уравновесить силы давления рабочей среды на плунжер, что облегчает управление клапаном и повышает точность регулирования. Применяются в трубопроводах большего диаметра (до 300 мм) и при более высоком давлении (до 6,5 МПа). Плунжер может быть стержневым, тарельчатым или игольчатым, что влияет на характеристику регулирования.

2. Клеточные клапаны:

В клеточных клапанах затвор выполнен в виде полого цилиндра (гильзы) с перфорацией (отверстиями), который перемещается внутри клетки. Клетка служит направляющей и одновременно формирует проходное сечение. Регулирование расхода осуществляется за счет изменения площади перекрытия отверстий в гильзе отверстиями в клетке. Клеточные клапаны характеризуются низким уровнем шума и вибрации благодаря более плавному изменению проходного сечения. Управляются, как правило, вручную.

3. Мембранные клапаны:

В мембранных клапанах запорным элементом служит эластичная мембрана из резины, фторопласта или другого материала. Мембрана изолирует рабочую среду от привода и внутренних частей клапана, что позволяет использовать их с агрессивными средами. Управление осуществляется с помощью пневматических или гидравлических приводов. В конструкции мембранных клапанов часто предусмотрен позиционер – устройство, которое обеспечивает точное позиционирование штока и мембраны в соответствии с управляющим сигналом.

4. Золотниковые клапаны:

В золотниковых клапанах регулирование осуществляется поворотом золотника вокруг своей оси. Поворот золотника изменяет проходное сечение клапана. Золотниковые клапаны просты в управлении, но не обеспечивают полной герметичности в закрытом положении из-за наличия зазоров между золотником и корпусом. Поэтому они редко используются в системах с высоким давлением.

Маркировка регулирующих клапанов:

Маркировка регулирующих клапанов содержит информацию о типе клапана, материале корпуса, номинальном диаметре, рабочем давлении, производителе и других параметрах. Стандарты маркировки могут различаться в зависимости от страны и производителя. Важно обращаться к документации производителя для правильной интерпретации маркировки.

Технические требования и требования к маркировке регулирующей арматуры фиксируются ГОСТом №12893 «Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные». Согласно этому документу, на каждый клапан наносится унифицированная маркировка 21ч10нж, в которой: 21 – типа арматуры. Регуляторы давления маркируются 21 и 19 Ч – материал, из которого изготовлен корпус. Ч – чугун, с – углеродистая сталь, б – латунь или бронза, тн – титан, п – пластик 10 – тип привода. 6 – пневматический, 7 – гидравлический, 10 – механический Нж – материал, из которого изготовлены уплотнительные поверхности. В данном примере – нержавеющая сталь.