Научно-популярный | Практическое знание клапанов: знаете ли вы все это?

Основы клапана

1. Основными параметрами клапана являются: номинальное давление PN, номинальный диаметр DN.

2. Основные функции клапана: перекрыть и подключить среду, отрегулировать поток, изменить направление потока.

3. Основными способами соединения клапанов являются: фланцевое, резьбовое, сварное и межфланцевое.

4. Номинальное давление и температура клапана: при различных материалах и рабочих температурах максимально допустимое рабочее давление варьируется.

5. Стандарты на фланцы труб в основном включают две системы: европейскую и американскую.

Присоединительные размеры двух систем совершенно различны и не могут быть взаимозаменяемы.

Для классификации по давлению наиболее подходящим различием является:

• Европейская система: PN0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10,0, 16,0, 25,0, 32,0, 40,0 МПа.

• Американская система: PN1.0 (класс 75), 2,0 (класс 150), 5,0 (класс 300), 11,0 (класс 600), 15,0 (класс 900), 26,0 (класс 1500), 42,0 (класс 2500) МПа.

• Типы фланцев в основном включают в себя: цельные (IF), пластинчатые приварные (PL), приварные встык (SO), приварные встык (WN), приварные в раструб (SW), резьбовые (Th), свободный фланец для стыкового приварного кольца (PJ/SE)/(LF/SE), свободный фланец для плоского приварного кольца (PJ/RJ) и крышку фланца (BL).

• Типы фланцевых уплотнительных поверхностей включают: плоскую поверхность (FF), выступающую поверхность (RF), вогнутую (FM), выпуклую (M), шпунтовую (T), канавочную (G), кольцевое соединение (RJ) и т. д.

Общие (общие) клапаны

1. Коды типов клапанов Z, J, L, Q, D, G, X, H, A, Y, S обозначают: задвижку, проходной клапан, дроссельный клапан, шаровой клапан, дроссельный клапан, мембранный клапан, пробковый клапан, обратный клапан, предохранительный клапан, редукционный клапан и конденсатоотводчик.

2. Коды типов присоединения клапанов 1, 2, 4, 6, 7 обозначают: 1 — резьба внутренняя, 2 — резьба наружная, 4 — фланцевая, 6 — приварная, 7 — межфланцевая.

3. Коды типа привода клапана 9, 6, 3 обозначают: 9 — электрический, 6 — пневматический, 3 — червячный.

4. Коды материала корпуса клапана Z, K, Q, T, C, P, R, V обозначают: серый чугун, ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом, медь и ее сплавы, углеродистую сталь, хромоникелевую нержавеющую сталь, хромоникель-молибденовую нержавеющую сталь, хромомолибденованадиевую сталь.

5. Коды материала уплотнения или футеровки седла клапана R, T, X, S, N, F, H, Y, J, M, W обозначают: аустенитную нержавеющую сталь, медный сплав, резину, пластик, полиамид, фторопласт, нержавеющую сталь Cr, твердый сплав, резиновую футеровку, сплав монеля, материал корпуса клапана.

6. Чугунные корпуса клапанов не подходят для следующих условий:

• Водяной пар или влажные газы с высоким содержанием влаги;

• Легковоспламеняющиеся или взрывоопасные жидкости;

• Среды с температурой ниже -20°C;

• Сжатые газы.

Регулирующие клапаны

1. Регулирующий клапан состоит из корпуса клапана, привода и аксессуаров.

2. Пневматические мембранные приводы бывают двух типов: прямого действия и обратного действия. При увеличении управляющего давления толкатель движется вниз при прямом действии и поднимается вверх при обратном действии. Стандартное сигнальное давление составляет 20–100 кПа; максимальное давление с позиционером – 250 кПа. Базовые размеры хода: 10, 16, 25, 40, 60, 100 мм.

Каковы характеристики электрических приводов по сравнению с пневматическими приводами и каковы различные типы выходов?

• Источником питания является электричество, которое является простым и удобным, имеет высокую тягу и крутящий момент, а также большую жесткость. Однако конструкция сложнее, а надежность ниже. Он дороже для малых и средних размеров по сравнению с пневматическими приводами. Его часто используют в ситуациях без источника воздуха или там, где меры по предотвращению взрывов/пожаров не являются строгими.

• Существует три типа выходного сигнала: угловой ход, линейный ход и многооборотный.

Каковы характеристики односедельного регулирующего клапана прямого действия и где он применяется?

• Низкая утечка, поскольку только один сердечник клапана обеспечивает лучшую герметизацию. Стандартная утечка составляет 0,01%KV, в дальнейшем в конструкции можно сделать запорный клапан.

• Небольшой допустимый перепад давления из-за высокой несбалансированной силы тяги. Для DN100 перепад давления составляет всего 120 кПа.

• Малая пропускная способность. KV для DN100 составляет всего 120. Его следует использовать в случаях с небольшой утечкой и низким перепадом давления.

Каковы характеристики двухседельного регулирующего клапана прямого действия и где он применяется?

• Большой допустимый перепад давления, поскольку он может компенсировать многие несбалансированные силы. Для DN100 перепад давления составляет 280 кПа.

• Большая пропускная способность. KV для DN100 составляет 160.

• Высокая утечка, поскольку два сердечника клапана не могут уплотняться одновременно. Стандартная утечка составляет 0,1%KV, что в 10 раз больше, чем у односедельного клапана.

Он в основном используется в ситуациях с высоким перепадом давления, когда утечка не является строгим требованием.

Каковы основные преимущества золотниковых регулирующих клапанов?

Сочетает в себе преимущества как односедельных, так и двухседельных клапанов. Ключевые преимущества:

1. Хорошая стабильность. Вместо использования сердечника и седла клапана для дросселирования используется плунжер клапана, который имеет балансировочное отверстие для уменьшения неуравновешенной силы, воздействующей на плунжер клапана. Большая направляющая поверхность между втулкой и плунжером, а также небольшое изменение неуравновешенной силы делают его менее подверженным вибрации.

2. Сильная взаимозаменяемость и универсальность. Заменив втулку, можно добиться других коэффициентов расхода и характеристик расхода.

3. Большой допустимый перепад давления с минимальным эффектом теплового расширения. Принцип балансировки золотникового клапана с балансировочным отверстием аналогичен принципу балансировки двухседельного клапана, что позволяет обеспечить большой перепад давления. Поскольку втулка и заглушка изготовлены из одного и того же материала, тепловое расширение является постоянным.

4. Дроссельное окно, предусмотренное во втулке, может иметь большие или маленькие отверстия (струйного типа). Последний обладает эффектами снижения шума и вибрации, а дальнейшее усовершенствование может сделать его малошумным клапаном.

Он подходит для ситуаций с большим перепадом давления и низким уровнем шума.

Какие еще существуют клапаны с регулирующими функциями, кроме одинарных, двухседельных и золотниковых клапанов?

Мембранные клапаны, дроссельные клапаны, шаровые краны O-образного сечения (в основном запорные), шаровые краны V-образного типа (большой диапазон регулирования, сдвиговое действие) и эксцентриковые поворотные клапаны.

Что такое регулируемое передаточное отношение R, идеальное регулируемое передаточное число и фактическое регулируемое передаточное число регулирующего клапана?

Регулируемое соотношение R — это соотношение между максимальным и минимальным расходом, которым может управлять клапан.

Когда перепад давления на клапане остается постоянным, соотношение максимального и минимального расхода называется идеальным регулируемым соотношением.

На практике перепад давления изменяется, поэтому соотношение называется фактически регулируемым передаточным числом.

Каковы значения коэффициента расхода C, Cv и KV регулирующего клапана?

Пропускная способность регулирующего клапана представлена ​​коэффициентом расхода.

1. Cv в инженерных единицах: количество воды, проходящей через клапан за час при полностью открытом положении, при перепаде давления 1 кгс/см⊃2; и температуре 5-40°С.

2. C в британских единицах: количество галлонов воды в минуту, проходящих через клапан при полностью открытом положении, при перепаде давления 1 фунт на квадратный дюйм.

3. КВ в международных единицах: объем воды, проходящий через клапан за час при полностью открытом положении, при перепаде давления 100 кПа и температуре 5-40°С.

Cv = 1,17 КВ KV = 1,01 Кл

Каким силам должен удовлетворять выход привода для регулирующего клапана?

1. Преодолейте статическую неуравновешенную силу, действующую на сердечник клапана.

2. Обеспечьте давление закрытия для поддержки седла клапана.

3. Преодолейте трение набивки.

4. Дополнительные усилия, необходимые для конкретных применений или конструкций (например, сильфоны, мягкие уплотнения и т. д.).

Что означают открытие и закрытие потока в регулирующих клапанах?

Это относится к направлению потока среды и не связано с функцией клапана (воздух открыт, воздух закрыт). Направление потока важно, поскольку оно влияет на стабильность, утечку и шум.

Определение: Если направление потока в дроссельном отверстии совпадает с направлением открытия клапана, это называется отверстием потока; в противном случае это называется закрытием потока.

Какие клапаны требуют выбора направления потока и как его выбирают?

• Регулирующие клапаны с одинарным уплотнением, такие как односедельные клапаны, клапаны высокого давления и золотниковые клапаны с одинарным уплотнением без уравнительных отверстий, требуют выбора направления потока.

• Открытие и закрытие потока имеют свои плюсы и минусы. Клапаны, открывающие поток, более стабильны, но имеют худшие характеристики самоочистки и уплотнения, что приводит к сокращению срока службы. Клапаны, закрывающие поток, имеют более длительный срок службы, лучшую самоочистку и герметичность, но стабильность снижается, когда диаметр штока меньше диаметра сердечника клапана.

• Односедельные клапаны, клапаны малого расхода и золотниковые клапаны с одинарным уплотнением обычно выбирают отверстие для потока. При наличии сильного загрязнения или необходимости самоочистки можно выбрать перекрытие потока. Двухпозиционные быстрооткрывающиеся регулирующие клапаны обычно выбирают закрытие по потоку.

Какие три основных фактора следует учитывать при выборе привода?

• Выходное усилие привода должно быть больше, чем нагрузка регулирующего клапана, и должно соответствовать ей в разумных пределах.

• Проверьте, соответствует ли допустимый перепад давления, указанный регулирующим клапаном, требованиям процесса. При больших перепадах давления рассчитайте неуравновешенную силу, действующую на сердечник клапана.

• Скорость срабатывания привода должна соответствовать требованиям технологического процесса, особенно для электрических приводов.

Каковы семь шагов для определения размера регулирующего клапана?

1. Определить расчетный расход — Qmax, Qmin.

2. Определите расчетный перепад давления — выберите коэффициент сопротивления S исходя из характеристик системы, затем рассчитайте перепад давления (при полностью открытом клапане).

3. Рассчитайте коэффициент расхода — используйте соответствующие формулы, диаграммы или программное обеспечение для определения KVmax и KVmin.

4. Выберите значение KV — на основе KVmax выберите ближайшее доступное значение KV из выбранной серии продуктов.

5. Проверьте открытие — если требуется Qmax, открытие клапана должно быть менее 90%; для Qmin оно должно быть больше 10%.

6. Проверьте фактическое регулируемое передаточное число. Обычно требуется, чтобы фактическое регулируемое передаточное число было больше требуемого регулируемого передаточного числа.

7. Определите размер клапана — если он не соответствует требованиям, повторно выберите значение KV и повторите проверку.

Какие существуют вспомогательные устройства (принадлежности) к пневморегулирующим клапанам и каковы их функции?

1. Позиционер клапана — используется для улучшения характеристик регулирующего клапана и достижения правильного позиционирования.

2. Переключатель положения (хода) клапана — показывает верхний и нижний пределы хода регулирующего клапана.

3. Пневматический удерживающий клапан — удерживает клапан в текущем положении при выходе из строя источника воздуха.

4. Электромагнитный клапан — автоматически переключает воздушный путь. Для управления одним воздухом используйте 2-позиционный 3-ходовой клапан; для двойного регулирования воздуха используйте 2-позиционный 5-ходовой клапан.

5. Ручной механизм — позволяет работать вручную в случае сбоя системы.

6. Пневмоусилитель — ускоряет движение пневмодиафрагменного привода и сокращает время передачи.

7. Воздушный фильтр-регулятор — используется для очистки воздуха и регулирования давления.

8. Резервуар для воздуха — обеспечивает подачу воздуха для продолжения работы клапана при отказе источника воздуха, что обычно требует трехступенчатой ​​защиты.

В каких случаях требуется позиционер клапана?

1. В ситуациях с высоким трением и где требуется точное позиционирование. Например, высокотемпературные, низкотемпературные регулирующие клапаны или регулирующие клапаны с гибкой графитовой набивкой.

2. В медленных процессах, где необходимо повысить скорость срабатывания регулирующего клапана. Например, системы контроля температуры, уровня жидкости, анализа и т. д.

3. В случаях, когда необходимо увеличить выходное усилие привода и усилие отключения. Например, односедельные клапаны с Ду ≥ 25, двухседельные клапаны с Ду > 100 или клапаны с перепадом давления (△Р) > 1 МПа или входным давлением Р1 > 10 МПа.

4. В сегментных системах управления или когда во время работы необходимо изменить форму открытия или закрытия регулирующего клапана.

5. В ситуациях, когда необходимо изменить характеристики потока регулирующего клапана.