Регулирующие клапаны — типы и сфера применения

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

Классификация и область применения регулирующих клапанов

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

По форме корпуса различают регулирующие клапаны:

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

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

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

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

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

Преимущества регулирующих клапанов:

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

Особенности конструкции и принцип работы

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

Обычный регулирующий клапан включает следующие элементы:

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

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

Виды запорных клапанов в зависимости от конструкции затвора

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

Седельные клапаны

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

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

Клеточные

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

Такие клапаны отличаются малым уровнем шума и вибрации при эксплуатации.

Золотниковые

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

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

Мембранные

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

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

Пример маркировки регулирующих клапанов

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

Расшифровка обозначения клапана 25лс947нж:

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