Регулирующие клапаны

Корпусные детали клапанов (корпуса и крышки) делают из чугуна и стали различных марок – углеродистых, легированных и коррозионностойких.

Главные, самые существенные различия клапанов заключаются, в конструкциях регулирующих органов. Каждый из вариантов исполнений регулирующих органов обладает своими достоинствами. Так, например, мембранные позволяют обеспечить защиту внутренних поверхностей различными коррозионностойкими материалами. Двухседельные – применять исполнительные механизмы меньшей мощности, чем односедельные. Клеточные – снизить шум, вибрацию и кавитацию при работе клапана. Поэтому выбор того или другого типа регулирующего органа определяется конкретными условиями эксплуатации клапана.

В клеточных клапанах затвор выполнен в виде полого цилиндра, который перемещается внутри клетки – направляющей, являющейся седлом в корпусе. В клетке имеются радиальные отверстия (перфорация), позволяющие регулировать расход среды. Ранее такие клапаны назывались поршневыми перфорированными, а теперь – клеточными.

В мембранном регулирующем органе расход рабочей среды изменяется за счет перекрытия прохода в седле гибкой мембраной (диафрагмой), которая делается из фторопласта, полиэтилена или резины. Корпусные детали выполняются из чугуна. На внутренние поверхности корпуса и наружные уплотнительные поверхности фланцев наносится коррозионностойкое покрытие – фторопласт, полиэтилен, эмаль. Примеры таких клапанов – 25ч35эм, 25ч7п1(п2).

Особо отметим ЗОЛОТНИКОВЫЙ регулирующий орган. Регулирование расхода среды происходит при повороте золотника на необходимый угол (в отличие от ранее рассмотренных клапанов с поступательным движением плунжера или диафрагмы). Такие клапаны применяются, главным образом, в энергетике. Название «Регулирующий клапан» для таких изделий – традиционное, но в последнее время их называют «Регулирующий кран», отражая тем самым принадлежность по принципу действия к типу кранов. Управление таким клапаном (краном), как правило – дистанционное по аналогии с запорной арматурой. Однако при управлении электроприводом применяется колонковый привод для регулирования.

Подробнее остановимся на управлении седельными регулирующими органами с помощью мембранных исполнительных механизмов (МИМ).

В этих приводных устройствах перестановочное усилие создается давлением сжатого воздуха в рабочей (надмембранной) полости исполнительного механизма. Давление воздействует на эластичную (обычно резиновую или резинотканевую) мембрану, герметично заделанную между верхней и нижней крышками. Мембрана прогибается, передавая усилие на выходное звено – шток клапана, а через него – на регулирующий орган. Когда давление управляющего воздуха над мембраной сбрасывается ее в начальное положение. Взаимодействие усилия от давления на мембрану с усилием сжатой пружины определяет положение выходного звена исполнительного механизма и плунжера регулирующего органа.

Усилия от среды, воздействующие на затвор клапана, силы трения в направляющих и сальниковом уплотнении приводят к рассогласованию – к снижению точности его работы. Для уменьшения рассогласования и улучшения характеристик клапана на нем в случае необходимости устанавливают дополнительный блок – позиционер. На односедельных клапанах, где затвор не уравновешен, применение   позиционеров, как правило, необходимо. Надвухседельных, где затвор уравновешен, позиционер применяется по определению проектировщика системы.

Для управления клапаном в нештатном случае, когда невозможна подача управляющего воздуха на мембрану, на клапане устанавливают ручной дублер.

Необходимость комплектования клапана дополнительными блоками указывается при заказе. Отсутствие в комплектации клапана дополнительных блоков не является признаком негативным, как иногда считают при поставке клапанов. Комплектация определяется конкретными условиями эксплуатации и указывается в условном обозначении МИМа. Так, например, в обозначениях МИМов, применяемых для управления клапанами 25ч37нж и 25ч38нж DN50, последние две цифры указывают на комплектацию дополнительными блоками:

 

Комплектация	Обозначение
Без дополнительных блоков   С верхним ручным дублером   С позиционером   С верхним ручным дублером и позиционером	МИМ 250 111-1530 11   МИМ 250 111-1530 31   МИМ 250 111-1530 41     МИМ 250 111-1530 61

 

Следует иметь ввиду, что вместе с позиционером в комплект поставки должна входить медная трубка для соединения позиционера с надмембранной полостью МИМа.

Обратим внимание на еще одну важную особенность регулирующих двухседельных клапанов с МИМами. Это – вид действия: нормально открытый (НО) и нормально закрытый (НЗ).

В нормально открытых клапанах при отсутствии давления воздуха на мембрану затвор под воздействием пружины находится в положении «открыто». При этом плунжер располагается над седлами, что обычно хорошо просматривается через входной патрубок. При подаче управляющего воздуха на мембрану плунжер, преодолевая усилие пружины, перемещается по направлению к седлу, изменяя сечение для прохода среды и соответственно ее расход и давление.

В нормально закрытом клапане при отсутствии давления управляющего воздуха проход для среды через седла полностью перекрыт (плунжер - под седлами). При создании давления воздуха над мембраной плунжер перемещается от седел, изменяя расход и давление среды.

Ранее исполнения НО называли «воздух закрывает», а НЗ – «воздух открывает». В старых каталогах эти исполнения обозначались соответственно ВЗ и ВО.

Выбор клапана по виду действия зависит от конкретных условий эксплуатации системы, в которой клапан установлен, и произвольной замене НО на НЗ и, наоборот, – не подлежит. Вид действия НО или НЗ может быть изменен на обратный путем различной сборки одних и тех же деталей (седел и плунжеров).

Аналогично, исполнения НО или НЗ применяют для регулирующих клапанов односедельных и мембранных. Однако в таких клапанах изменение вида действия производится не за счет различной установки седел и плунжеров (как в двухседельных клапанах), а путем изменения подачи управляющего воздуха в МИМ – в надмембранную полость для НО или под мембрану для НЗ. При этом установка и работа пружин будут также различны для каждого из исполнений.

Дополнительная информация представлена в следующих видеороликах: