Конструктивные особенности ИМ запорно-регулирующей арматуры

Рассмотрим основные конструкции ИМ запорно-регулирую- щей арматуры (ЗРА).

Задвижка (затвор) – трубопроводная арматура, в которой запирающий элемент перемещается возвратно-поступательно пер- пендикулярно направлению потока рабочей среды. Задвижки, как правило, не предназначены для регулирования расхода среды, они используются преимущественно в качестве запорной арматуры – запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в край- нем положении «открыто» или «закрыто». Задвижки обычно изго- товляются полнопроходными, т.е. диаметры отверстий в присое- динительных патрубках не сужаются.

Основными преимуществами задвижек являются сравнитель- ная простота конструкции и малое гидравлическое сопротивление. Это делает их особенно ценными для использования в магистраль- ных трубопроводах, для которых характерно постоянное высоко- скоростное движение среды.

Управление задвижкой может осуществляться с помощью штурвала (вручную), электропривода, пневмопривода или гидро- привода.

В зависимости от конструкции запирающего элемента (рас- положения в нем уплотнительных колец) задвижки разделяются на параллельные и клиновые: у первых уплотнительные кольца рас- положены параллельно друг другу, у вторых – расположены под небольшим углом, образуя клин.

Для абразивно-коррозионных сред, например в электроме- таллургии, применяются клиновые задвижки, у которых клин и внутренняя полость корпуса и крышки облицованы листовой кислотостойкой резиной. В энергетике однодисковые параллель- ные задвижки (шиберные задвижки или просто шиберы) соответ- ствующей конструкции используются для регулирования и дрос- селирования воды и пара высоких параметров.

В процессе эксплуатации арматуры часто бывает необходимо знать, в каком положении затвор (открыт или закрыт запорный орган) и какова степень открытия изделия. Для этой цели задвижки (и дру- гие типы арматуры) снабжают указа-

телем подъема затвора. Указатель может иметь линейную или круговую шкалу.

Соединение задвижек с трубо- проводом наиболее часто осуществ- ляется с помощью фланцев. Стальные задвижки могут соединяться с трубо- проводом сваркой. На рис. 1.3 приве- ден разрез нерегулируемой стальной листовой суженной задвижки запор- ного органа для неочищенного газа с параметрами P ≤ 1 МПа, T ° ≤ 100°C.

Регулирующий клапан (вентиль, кран, заслонка) – регулирующий орган, устанавливаемый на трубопроводе

Рис. 1.3. Задвижка стальная листовая суженная

и предназначенный для регулирования расхода технологической сре- ды в трубе. Применяется, как правило, с электроприводом или элек- тропневмоприводом и управляется регулятором или промышленным микроконтроллером.

Регулирующие клапаны, как правило, не предназначены для гер- метичного разделения участков трубопровода. Для этого применяются задвижки с ручным или электрифицированным приводом. Регули- рующие клапаны используются для поддержания давления, уровня температуры, концентрации путем регулирования расхода среды.

Достоинства:

– могут полностью перекрыть расход;

– нет необходимости в установке обратного клапана. Недостатки:

– создают повышенное в сравнении с задвижками гидравли- ческое сопротивление;

– являются дополнительным элементом, который можно ис- ключить, регулируя производительность с помощью подающего насоса или вентилятора (обычно с ЧРП).

Следует отметить, что деление задвижек и клапанов на регу- лирующие, запорные и запорно-регулирующие есть только в нашей стране, так же как и отдельные стандарты на протечки для регу- лирующих и запорных клапанов. Все остальные страны произво- дят просто регулирующие клапаны, протечки у которых подразде- ляются на шесть классов: чем выше номер класса – тем меньше протечки. Последние три класса относятся к клапанам, которые у нас называют запорными и запорно-регулирующими.

Под условным диаметром прохода клапана (Д_у) следует по- нимать номинальный внутренний диаметр входного и выходного патрубков клапана (в ряде случаев диаметр выходного патрубка может превышать диаметр входного). Каждому значению услов- ного диаметра прохода клапана соответствует максимально воз- можное значение расхода регулируемого вещества, которое в общем случае зависит от ряда параметров (перепада давления, плотности и др.). Для удобства сравнения клапанов и выбора по результатам гидравлического расчета необходимого типоразмера клапана введено понятие условной пропускной способности.

Условная пропускная способность клапана показывает, какое количество воды (л) при температуре 20 °С может пропустить

клапан при перепаде давления на нем 0,1 МПа (1 кгс/см²) при пол- ностью открытом клапане.

Конструкция запорно- регулирующего клапана при- ведена на рис. 1.4. Внутри корпуса 4 клапана устанавли- вается дроссельный узел, со- стоящий из седла 5 и плунже- ра 3, связанного со штоком 2. Седло может быть выполнено в различных конструктивных исполнениях: вворачиваться в корпус клапана, как показа- но на рис. 1.4, прижиматься

к корпусу специальной втул- кой или выполняться едино с корпусом.

Рис. 1.4. Конструкция проходного

запорно-регулирующего клапана

Плунжер скользит по направляющей, выполненной в крыш- ке 7. Между корпусом 4 и крышкой 7 установлена уплотнительная прокладка 6. Шток 2 выводится наружу через сальниковый узел 1, представляющий собой набор подпружиненных шевронных колец из фторопласта-4 или его модификаций.

На крышке 7 устанавливается привод, шток которого соеди- няется со штоком клапана. Привод может быть пневматическим, ручным, электрическим или электромагнитным.

Дроссельный узел является регулирующим и запирающим элементом клапана. Именно в этом узле реализуется задача изме- нения проходного сечения клапана и, как следствие, изменения его расходной характеристики.

Конкретные комбинации втулка – седло – плунжер выбира- ются исходя из условий эксплуатации клапана: перепада давле- ния, типа регулируемой среды и ее температуры, наличия меха- нических примесей, величины пропускной способности, вязкости среды и т.д.

В большинстве случаев для работы клапана важное значение имеет правильное направление подачи рабочей среды. Оно марки- руется стрелкой на наружной поверхности корпусов. Если среда подается через левый канал в корпусе (см. рис. 1.4), то такое на- правление подачи называется «под затвор» (среда подходит к плунжеру снизу), а если среда подается по правому каналу, то такое направление подачи называется «на затвор» (среда прижи- мает плунжер к седлу в закрытом состоянии).

Различают двухходовые и треххо- довые клапаны, которые по типу под- ключения разделяются на фланцевые и резьбовые. Клапаны с резьбовым подключением комплектуются фитин- гами и уплотняющими шайбами, флан- цевые могут комплектоваться монтаж-

ным набором с уплотнителем.

Рис. 1.5. Двухходовой клапан с резьбовым соединением

кости, пара, газов).

Двухходовые клапаны (рис. 1.5) ис- пользуются в качестве проходных, из- меняющих расход рабочей среды (жид-

Клапан монтируется в линии таким образом, чтобы направление потока совпало с направлением стрелки на корпусе клапана. При- мером типичного использования таких клапанов является контур с локальным циркуляционным на- сосом.

Трехходовые клапаны (рис. 1.6) используются в качестве смеси- тельных и/или разделительных, а также в качестве проходных

 

Рис. 1.6. Трехходовой клапан с резьбовым соединением

(двухходовых) клапанов. Применяются в схемах с подмешиванием

(с байпасом) и в схемах с инжекцией.

Трехходовые клапаны широко применяются в системах ото- пления, холодного и горячего водоснабжения. Один из портов клапана всегда общий, а два других используются как отводящий и байпасный порты.

Некоторые смесительные клапаны специального конструк- тивного исполнения можно использовать в качестве разделитель- ных, другие – нет. Клапан может устанавливаться как в прямой, так и в обратной линии. Обычно в комплекте сопроводительной документации на клапан приводятся схемы и рекомендации по его использованию.