золотниковая регулировочная арматура что это такое

Виды регулирующих клапанов и их особенности

Регулирующие клапаны используют для управления давлением передаваемых по трубопроводам жидких и газообразных веществ. Регулирующий клапан позволяет непрерывно или дискретно регулировать поступление рабочей среды в трубопровод.

Назначение и конструктивные особенности

Для систем, в которых особенно важно точно распределить потоки рабочей среды, необходим узел регулирования давления.

Это особенно актуально, например, для теплосетей, так как от объемов поступающего в трубы и радиаторы теплоносителя зависит климат в помещениях. Пропускная способность трубопровода снижается или увеличивается соответственно при уменьшении или увеличении сечения отверстия внутри клапана.

Проблема решается путем постоянного изменения пропускной способности трубы, по которой движется жидкость или газ с помощью регулирующего клапана.

По назначению различают три основных вида регулирующих клапанов:

Простейший регулирующий клапан – проходной, он состоит из следующих деталей:

Регулирование потока рабочей среды происходит путем изменения размера проходного отверстия при перемещении положения затвора по отношению к проходному отверстию.

Конструкция частично меняется и дополняется новыми элементами в зависимости от назначения регулировочного клапана.

Обратите внимание! Существуют запорно-регулирующие клапаны, которые доработаны так, чтобы можно было полностью прекратить поступление рабочей среды. В этом случае затвор изготавливается таким образом, чтобы в закрытом положении его части смыкались герметично.

Преимущества регулирующих клапанов

Этот вид регулятора используется в бытовых и промышленных системах водо– и газоснабжения, теплосетях и нефтяных магистралях.

Широкая популярность регулирующих клапанов обусловлена их достоинствами:

Обратите внимание! Использование регулировочных клапанов в отопительных системах позволяет, регулируя климат в помещении, снизить расход теплоносителя. Запорно-регулирующие клапаны упрощают ремонтные работы, позволяя перекрывать отдельные участки трубопровода, не останавливая работу всей системы.

Технические характеристики

Выбирают регулировочные клапаны, опираясь следующие технические характеристики:

Размер корпуса регулировочного клапана должен совпадать с размером трубы, на которую будет производиться монтаж.

Материалы корпуса и уплотнителей выбираются устойчивые к воздействию того вещества, которое будет поступать через трубопровод.

Существует три типа фиксации клапанов: фланцевый, резьбовой и приварной:

По способу управления выделяют ручной и автоматический регуляторы. При ручном управлении пропускную способность меняют путем вращения вентиля или штурвала.

Для вращения штурвала на трубопроводах с большим диаметром требуются значительные трудозатраты, поэтому регулировочные клапаны с ручным управлением применяются чаще в бытовой сфере.

Клапаны с автоматическим управлением оснащаются датчиками, контролирующими давление и температуру. Изменение расхода рабочей среды происходит в соответствии с заложенным в датчики алгоритмом и на основании показаний приборов. Шток, перемещающий затвор, приводится в действие электро–, пневмо– или гидравлическим приводом.

Типы затворов и принцип их действия

Основной рабочей деталью регулирующей арматуры является затвор. По конструкции регулирующего органа выделяют следующие типы арматуры:

Седельный затвор

Основными элементами седельного затвора являются плунжер и седло. Плунжером называют цилиндрический поршень, у которого длина значительно больше диаметра. Седло – деталь затвора, расположенная между проходным отверстием клапана и его внутренней частью.

При перемещении поршня через седло меняется размер проходного отверстия. Выпускается одно– и двухседельная регулирующая арматура. Односедельная используется на трубах небольшого диаметра.

Двухседельный затвор позволяет точнее регулировать давление в трубах и может использоваться в трубопроводах диаметром до 30 см, так как в двухседельной системе плунжер лучше уравновешен и проще обеспечить герметичность затвора.

Мембранный затвор

В затворах этого типа также имеется седло, но вместо поршня его перекрывает гибкая мембрана. Мембрана не только позволяет регулировать давление рабочей среды, она защищает внутренние части арматуры от воздействия агрессивных веществ. В затворах этого типа высокий показатель герметичности подвижных элементов.

Однако регулирующий клапан с мембранным затвором вынужденно дополнительно оснащают контролирующими положение штока позиционерами. Необходимость усложнения конструкции обусловлена возможным снижением точности регулировки из-за трения между элементами.

Затвор клеточного типа

В качестве направляющего устройства для подвижного элемента затвора такого типа используется клетка – седло с радиальными отверстиями для управления расходом рабочей среды.

Внутри клетки, меняя ее пропускную способность, перемещается полый цилиндр. Таким образом, клетка выполняет функцию седла и пропускного отверстия.

Золотниковый затвор

Золотниковая регулирующая арматура имеет другое название – регулирующий кран, механизм ее работы действительно больше похож на работу крана.

Для изменения давления находящийся внутри корпуса золотник поворачивают на нужный угол, тогда как в затворах остальных типов уменьшение сечения пропускного отверстия происходит при поступательном, а не вращательном движении штока.

Источник

Классификация трубопроводной арматуры

По назначению арматуру можно подразделить на пять больших классов:

Основными, наиболее важными и широко применяемыми параметрами арматуры являются следующие:

1) условный диаметр прохода Dy — номинальный внутренний диаметр трубопровода, к которому присоединяется арматура;

2) рабочее давление Р_раб — давление, при котором осуществляется эксплуатация арматуры;

3) условное давление среды Ру — номинальное давление среды, соответствующее обычно рабочему давлению при температуре среды t = 0-120 0 С для чугунной арматуры и t = 0-200 0 С для арматуры из углеродистой стали;

4) пробное давление Р_пр — давление, при котором производится гидравлическое испытание арматуры на прочность.

Из линейных размеров необходимо выделить строительную длину L мм, равную длине отрезка трубы, который она замещает. Для фланцевой арматуры строительная длина равна расстоянию между наружными торцовыми плоскостями присоединительных фланцев. Условные диаметры проходов трубопроводной арматуры имеют основной размер, предназначенный для преимущественного применения, 19 вспомогательных размеров, не рекомендуемых для арматуры общепромышленного назначения, и 8 размеров, которые могут быть использованы в виде исключения лишь для изготовленных ранее и эксплуатируемых трубопроводов.

По размерам условного диаметра прохода можно выделить следующие пять групп арматуры:

1) группа сверхмалых размеров до 5,0 мм включительно;

2) группа малых размеров — от 6 до 40 мм включительно; арматура этих диаметров прохода применяется в разветвленной сети водопроводов, газопроводов, в аппаратах и т. д. и изготовляется в большом количестве;

3) группа средних диаметров прохода — от 50 до 300 мм включительно; применяется для разводящих линий трубопроводов и отдельных магистралей; изготовляется крупносерийно;

4) группа больших диаметров прохода — от 350 до 1200 мм; используется в основном в магистральных трубопроводах, изготовляется серийно или мелкосерийно;

5) группа сверхбольших диаметров прохода — от 1400 мм и выше; используется в основном в металлургии, гидротехнических сооружениях и в некоторых других отраслях промышленности; изготовляется мелкосерийно и индивидуально.

По условным давлениям арматуру можно разделить на 6 групп:

3) арматура малых давлений, применяемая до 16 кГ/см 2 ;

4) арматура средних давлений — от 25 до 100 кГ/см 2 ;

5) арматура высоких давлений — от 160 до 800 кГ/см 2 ;

6) арматура сверхвысоких давлений — от 1000 кГ/см 2 и выше.

Рабочие давления при температурах до 120 0 С для чугуна и до 200 0 С для стали равны условным. При повышении температуры допускаемое рабочее давление снижается в зависимости от материала корпусных деталей арматуры.

По температурному режиму арматуру можно разделить на пять
категорий.

По способу крепления арматуры в трубопроводах она подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапковую и приварную.

По принципу основного действия (перекрытия потока среды) арматуру можно разделить на две категории: клапанную — рисунок 1 и золотниковую — рисунок 2.

В клапанной арматуре поток среды перекрывается путем перемещения диска вдоль оси потока; в золотниковой — поперек оси потока.

К первой категории арматуры относятся:

1) клапаны (вентили) — рисунок 1, а (диск перемещается поступа­тельно вдоль оси потока);

2) заслонки — рисунок 1, б (диск поворачивается вокруг оси, перпендикулярной потоку и проходящей через ось трубопровода);

3) обратные клапаны поворотные (захлопки) — рисунок 1, в (диск поворачивается вокруг оси, перпендикулярной потоку и смещенной обычно «за пределы проходного отверстия; клапан надвигается на поток путем поворота).

Ко второй категории относятся следующие устройства:

1) задвижки (плоские) — рисунок. 2, а (диск или клин перемещается в плоскости, перпендикулярной к оси потока);

2) задвижки кольцевые — рис. 2, б (цилиндр пересекает кольцевой поток);

3) золотники плоские — рис. 2, в (управление потоком производится смещением или поворотом пластины, снабженной канавками или отверстиями);

4) золотники цилиндрические — рис. 2, г (управление потоком производится с помощью цилиндра, снабженного выточками, канавками или отверстиями и перемещающегося вдоль оси, перпендикулярной потоку);

5) золотники полые — рис. 2, д (управление потоком производится при помощи полого цилиндра, снабженного сквозными пазами, через которые проходит среда);

6) краны — рис. 2, е (перекрытие потока производится поворотом цилиндра, шара или конуса — пробки вокруг своей оси, снабженного сквозным отверстием).

По способу управления арматуру можно разделить на арматуру с ручным управлением и арматуру приводную.

Ручное управление производится в настоящее время главным образом в тех случаях, когда арматура переключается редко, используется как запасная или резервная, предназначенная на случей аварии, ремонта трубопроводной сети и т. д. При хорошем доступе к арматуре она используется с прямым ручным управлением, а при установке в труднодоступных местах, например на трубопроводах, расположенных высоко, в низкорасположенных камерах, недоступных по условиям безопасности для обслуживающего персонала помещениях и т. д., используется арматура с дистанционным ручным управлением.

Наиболее совершенным является механическое и автоматическое управление арматурой, осуществляемое различного типа приводами, которые одновременно являются устройствами, обеспечивающими возможность дистанционного управления. Такие способы управления находят все большее распространение как для целей периодических переключений, так и для регулирования потоков в трубопроводных системах.

По способу уплотнения подвижного сопряжения шпиндель — крышка арматура подразделяется на сальниковую, сильфонную и мембранную. Для управления диском, клином, цилиндром или конусом, перекрывающим поток среды, из полости арматуры, заполненной средой, выводится наружу шпиндель или вал, образующий с крышкой или корпусом подвижное сопряжение, которое должно быть уплотнено. Для этой цели применяются сальники, сильфоны или мембраны.

В последнее время получает развитие бессальниковая арматура с бесконтактным и внутренним приводом. В последней группе арматуры привод встроен таким образом, что из полости, заполненной средой, выводятся наружу лишь трубки или электропровода и, следовательно, подвижное сопряжение, требующее уплотнения, отсутствует.

По способу расположения следует различать арматуру, допускающую использование ее только на горизон­тальных трубопроводах с вертикальным расположением крышки или шпинделя вверх (подъемные обратные клапаны, грузовые предохранительные клапаны и т. д.), на горизонтальных и верти­кальных трубопроводах в любом положении и только в вертикаль­ных трубопроводах. Это объясняется тем, что не все конструкции арматуры могут нормально работать будучи смонтированы на трубопроводах или аппаратах в любом положении.

Гуревич Д.Ф. Конструирование и расчет трубопроводной арматуры. «Машиностроение», 1968 г.

Источник

Диапазон регулирования клапанов

Клапан регулирующий — фрагмент трубопроводной запорно-регулирующей арматуры, который служит для контроля за расходом и давлением газа или жидкости в трубопроводе. Он активно применяется в быту и других сферах. Существует несколько видов устройств, которые отличаются конструктивными элементами, типом фиксации, разновидностью запора.

Сферы использования и конструктивные особенности

Используются регулировочные клапаны в бытовых или промышленных системах газового и водоснабжения. Устанавливаются они и на магистральных транспортных трубопроводах, по которым проходит нефть и газ. Регулировка потока осуществляется путем изменения диаметра проходного отверстия. При этом пропускная способность системы увеличивается или уменьшается.

Самым простым является проходной клапан. В его составе присутствуют такие детали:

Стоимость изделия зависит от материала изготовления, типа, размеров и технических характеристик. Цена колеблется в пределах 1000−99000 руб.

Основные характеристики регулирующих клапанов

Определяющими факторами при выборе запорно-регулирующих клапанов являются показатели транспортируемой среды. Кроме того, нужно учитывать конструктивные особенности трубопровода и условия эксплуатации арматуры.

К основным характеристикам регулирующих клапанов относятся:

Важным параметром также является пропускная способность (Kv), которая рассчитывается согласно методике РТМ 108.711.02-79.

На основе полученных данных из предлагаемого ряда подбирается клапан КЗР или КР. При этом пропускная способность арматуры не должна превышать расчетные показатели больше, чем на 10-30%. Иначе в зоне закрытия регулирующие клапаны будут работать с повышенной частотой включений, которая приводит к увеличению отказов, быстрому износу деталей и узлов. Тип пропускной характеристики арматуры определяется профилем плунжера: она может быть линейной или равнопроцентной.

Характеристики регулирующих клапанов производитель указывает в паспорте и на корпусе арматуры. Маркировка выполняется в соответствии с ГОСТ 4666-2015 и располагается:

Схема подачи рабочей среды необходима для правильной установки трубопроводной арматуры и указана на табличке или выполнена с помощью литья на лицевой стороне корпуса. Наружные поверхности клапанов седельных запорно-регулирующих и регулирующих окрашены эмалью НЦ-132, которая образует прочный слой и защищает металл от коррозии. Цвет покрытия соответствует ГОСТ 4666-2015 или подбирается по согласованию с заказчиком.

Принцип действия и достоинства

Шток передает усилие, исходящее от привода, на плунжер. Он опускается и меняет сечение пропускного отверстия. Вследствие этого объем проходящей жидкости или газа внутри трубы увеличивается или уменьшается. Скорость движения рабочей среды, а также давление внутри системы меняется.

Ручной запорно-регулирующий клапан может полностью перекрыть пропускное отверстие. В этом случае показатель давления снижается до нуля. Но это возможно лишь в том случае, если контактирующие узлы полностью герметичны.

Регулирующий вентиль применяется на всех без исключения трубопроводах. Он обладает такими преимуществами:

Клапан имеет повышенную герметичность.

Диапазон регулирования клапанов

Выполняя свою функцию управления потоком вещества или энергии, регулирующий клапан должен обеспечить изменение расхода в заданном диапазоне. Определим параметр расходной характеристики, называемый диапазоном регулирования. Этот параметр определяется отношением максимального расхода через регулирующий клапан к минимальному регулируемому расходу и обозначается символом εр (эпсилон-эр). Понятие «минимальный регулируемый расход» теоретически не определено, однако на практике принято считать минимальным регулируемым расходом расход при ходе затвора клапана, равном 5% от максимального (условного) хода. В соответствии с этим определением для линейной расходной характеристики диапазон регулирования равен 20.

Однако на практике расходная характеристика не бывает линейной. Ее форма определяется двумя факторами:

— формой пропускной характеристики – зависимости пропускной характеристики Кvy от положения (хода) затвора;

— параметром трубопроводной системы, определяемым отношением перепада давления в линии и на регулирующем органе при полностью открытом клапане (обозначим этот параметр символом n ).

Параметр n является характеристикой трубопроводной системы: сколько в нее входит гидравлических сопротивлений (технологические аппараты, прямые участки трубопроводов, местные сопротивления, запорная арматура), кроме регулирующего клапана. Если n = 0, то это значит, что единственны сопротивлением в трубопроводной системе является регулирующий клапан (ситуация довольно редкая, но возможная). Общепринятая практика устанавливает, перепад давления на регулирующем клапане при полном его открытии не должен быть менее 10% от общего перепада давления в системе (это – предел!). Этот предел соответствует n = 9.

Говоря о форме пропускной характеристики, мы имеем в виду ее параметр, называемый минимальной пропускной способностью. Речь идет о пропускной способности, с которой начинается процесс регулирования. И здесь мы опять-таки используем «правило 5%»: минимальная пропускная способность – это пропускная способность при ходе, равном 5% от максимального (условного) хода. Отношение условной пропускной способности Кvy к минимальной пропускной способности называется диапазоном изменения пропускной способности; обозначим этот параметр символом ε (эпсилон). Таким образом, диапазон изменения пропускной способности зависит от формы пропускной характеристики. Для линейной пропускной характеристики ε=20; для равнопроцентной пропускной характеристики принято считать ε=50. Можно применить специальную дроссельную пару с более высоким значением диапазона изменения пропускной способности. Насколько можно увеличить значение этого параметра, зависит от многих факторов (диаметр седла, условный ход), но в общем случае получить значение ε=100 представляется возможным.

Для конкретной трубопроводной системы диапазон регулирования εр зависит от диапазона изменения пропускной способности ε и от отношения перепадов n:

εр = f(ε,n)

Для жидкости, например, это соотношение имеет вид:

Из этого довольно несложного соотношения можно сделать важные выводы:

— Диапазон регулирования εр всегда меньше, чем диапазон изменения пропускной способности ε.

— Диапазон регулирования εр для клапана с равнопроцентной пропускной характеристикой примерно в 2,5 раз больше, чем для клапана с линейной характеристикой.

— Представляется возможным, по крайней мере удвоить диапазон регулирования (по сравнению с равнопроцентной характеристикой), применив регулирующий клапан со специальной пропускной характеристикой.

И, наконец о применении двухседельного клапана в ситуации, когда требуется высокое значение диапазона регулирования. В силу особенности конструкции диапазон изменения пропускной способности для двухседельного клапана не превышает 25 вне зависимости от формы пропускной характеристики. Поэтому при помощи двухседельного регулирующего клапана высокое значение диапазона регулирования достигнуто быть не может.

Классификация устройств

Классифицировать регуляторы можно по нескольким параметрам:

Какой тип клапана будет использован, зависит от сферы его применения, необходимых конструктивных особенностей.

Виды и назначение регулирующих клапанов

Регулирующие клапаны производства САЗ «Авангард» отличаются надежной конструкцией и продолжительным сроком службы, составляющим не менее 10 лет. В зависимости от модели они способны выдержать давление 1,6; 2,5; 4,0 и 6,3 МПа и укомплектованы электрическим или мембранным исполнительным механизмом.

Номенклатура выпускаемой продукции включает следующие виды клапанов:

Трехходовой клапан с электрическим исполнительным механизмом (ЭИМ)
Односедельные и двухходовые модели устанавливаются на прямых участках трубопровода и обеспечивают регулировку параметров рабочей среды, не меняя ее направление.

Односедельный регулирующий клапан с мембранным исполнительным механизмом

Клапаны запорно-регулирующие угловые имеют входной и выходной патрубки, оси которых расположены в перпендикулярных друг другу плоскостях. Они востребованы на участках, где направление течение потока рабочей среды меняется на 90°.

Клапан запорно-регулирующий угловой (КЗРУ) с электрическим исполнительным механизмом

Для изменения расхода рабочей среды, а также для смешивания или разделения потоков предназначены трехходовые регулирующие клапаны. В отличие от односедельных и двухходовых моделей они имеют три патрубка, которые также присоединятся к трубопроводу с помощью фланцев.

В зависимости от назначения трехходовые регулирующие клапаны бывают:

Трехходовой разделительный клапан с закрепленной на корпусе табличкой, где показано разделение потоков
Представленные на рисунке схемы наглядно отражают принцип действия смесительных и разделительных трехходовых клапанов.

Схемы распределения потоков рабочей среды в смесительных и разделительных клапанах

Типы затворов

Задвижка — основной фрагмент изделия, при помощи которого и меняется сечение проходного отверстия. Существуют такие типы затворов: седельный, золотниковый, клеточный, мембранный.

Седельный и клеточный

В конструкции такого приспособления находится седло и плунжер. Последний элемент представляет собой поршень цилиндрической формы, длина которого значительно превышает диаметр. Седло — компонент затвора, который локализуется между проходным отверстием и внутренними узлами изделия.

Как только поршень начинает двигаться через седло, изменяется диаметр проходного отверстия. Существуют одно- и двухседельные клапаны. Первый тип арматуры применяется в трубопроводах малого диаметра.

Клеточное изделие имеет седло, в котором присутствуют радиальные отверстия. С их помощью регулируется расход рабочей среды. Внутри клетки находится цилиндр, который передвигается. Он меняет пропускную способность отверстия. Достоинством изделия является то, что оно позволяет снизить кавитацию, вибрацию и шум.

Мембранный и золотниковый

В мембранном клапане тоже есть седло, но для перекрытия отверстия тут используется гибкая мембрана. Она выполняет несколько функций. Первая из них — контроль и регулировка давления жидкости (газообразного вещества). Вторая функция — защита внутренних узлов запорной арматуры от воздействия агрессивных химических компонентов.

Преимуществом приспособления является высокая надежность и герметичность элементов, которые двигаются. Также мембрана производится из материалов, которые устойчивы к коррозии. Чтобы качество работы клапана не ухудшалось со временем, конструкцию придется дополнительно оснастить позиционерами, при помощи которых контролируется положение штока. Эти элементы позволят предупредить точность регулировки.

Последний тип затвора — золотниковый. Регулировка расхода жидкости или газа в этом случае зависит от того, на какой угол поворачивается задвижка. Чаще всего устройства такого типа используются в сфере энергетики. Золотниковый клапан по принципу действия можно отнести к кранам.

Особенности выбора изделия

Для того чтобы клапан работал эффективно, его нужно правильно выбрать и монтировать. Чтобы покупка оказалась правильной, нужно учитывать такие параметры:

Размер корпуса и диаметр патрубков должен совпадать с размером трубопровода.

Регулирующий клапан — обязательный элемент запорной арматуры. Он позволяет снизить расход жидкого теплоносителя или газообразного вещества. В случае поломки трубопровода запорный элемент позволит остановить только определенную часть системы для ремонта.

Источник