Запорно-регулирующие клапаны

Для контроля технологических процессов и управления параметрами рабочей среды используют регулирующие и запорно-регулирующие клапаны. Они могут быть разных типоразмеров и различаются конструктивными особенностями и областью применения.

САЗ «Авангард» предлагает седельные запорно-регулирующие и регулирующие клапаны собственного производства, которые соответствуют принятым в РФ стандартам качества и требованиям промышленной безопасности. Трубопроводная арматура изготовлена на высокотехнологичном оборудовании согласно ISO 9001:2015 и сертифицирована.

Оглавление статьи

1. Сфера применения регулирующих клапанов
2. Основные характеристики регулирующих клапанов
3. Нюансы конструкции и принцип действия
4. Виды и назначение регулирующих клапанов
5. Материальное исполнение и характеристики
6. Способы управления и особенности приводов

Сфера применения регулирующих клапанов

Клапаны регулирующие (КР) позволяют управлять потоками рабочей среды и контролировать ее расход или температуру. Представленные в каталоге клапаны запорно-регулирующие (КЗР) являются универсальными, поскольку совмещают функции запорного и регулирующего устройств. Требуемая степень герметичности в положении «закрыто» обеспечивается благодаря использованию фторопласта для уплотнения в затворе.

Клапаны запорно-регулирующие и регулирующие востребованы:

• в сетях отопления и горячего водоснабжения;
• в трубопроводах нефтегазового и топливно-энергетического комплексов;
• на индивидуальных и центральных тепловых пунктах;
• в системах приточной вентиляции, кондиционирования и технологических процессов.

В качестве рабочей среды могут использоваться нефтепродукты, пар, вода, масляные фракции и другие вещества в жидком или газообразном состоянии.

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:

• условный проход (DN);
• давление (PN) и температура рабочей среды;
• масса и габаритные размеры;
• срок службы, наработка на отказ и назначенный ресурс.

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:

• На табличке, которая прикреплена к крышке клапана регулирующего. В маркировке указывают наименование производителя, дату изготовления, знак обращения на рынке ТС и таблицу фигур, а также давление, диаметр и пропускную способность.
• В виде литья на лицевой стороне корпуса регулирующего клапана. Данные маркировки указывают DN, PN и материальное исполнение.

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.

Основные характеристики регулирующих клапанов

Основные элементы регулирующего клапана — литой корпус с соединительными патрубками, крышка и затвор, конструкция которого зависит от типа арматуры. Он состоит из плунжера и одного или двух седел, и позволяет регулировать процессы в трубопроводе.

Конструкция клапанов регулирующих также включает исполнительный механизм, шток которого соединен с плунжером с помощью резьбовой муфты. Он обеспечивает возможность управления арматурой и может быть мембранным или электрическим (МИМ или ЭИМ).

Герметичность относительно внешней среды достигается благодаря прокладкам и сальниковому уплотнению. Затвор клапанов регулирующих (КР) имеет уплотнение «металл по металлу». В запорно-регулирующих моделях (КЗР) оно «мягкое». Поэтому они помимо регулировки параметров рабочей среды могут выполнять функции запорного клапана и обеспечивают герметичное перекрывание рабочей среды.

Фиксация арматуры на месте установки осуществляется с помощью фланцев, исполнение которых соответствует ГОСТ 33259-2015. Такой способ отличается простотой монтажа и не требует при установке клапанов запорно-регулирующие с приводом применения специальной арматуры. Кроме того, соединение с помощью фланцев позволяет неоднократно демонтировать арматуру для ремонта или проведения профилактических работ.

Принцип работы регулирующих клапанов с ЭИМ или МИМ заключается в преобразовании сигнала, поступающего от внешнего автоматического регулятора или питающей сети. Он способствует перемещению плунжера, который позволяет регулировать параметры рабочей среды.

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:

• Односедельные модели КР и КЗР с ЭИМ и КР с МИМ DN 15-300.
• Угловые клапаны запорно-регулирующие (КЗРУ) и регулирующие (КРУ) с ЭИМ и КРУ с МИМ DN 15-300.
• Двухседельные КР с ЭИМ/МИМ DN 25-200.
• Трехходовые смесительные и разделительные клапаны регулирующие (КР) с ЭИМ/МИМ DN 15-100.

Односедельные и двухходовые модели устанавливаются на прямых участках трубопровода и обеспечивают регулировку параметров рабочей среды, не меняя ее направление.

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°.

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:

• смесительные модели (с двумя входными и одним выходным патрубком);
• разделительные устройства (с одним входным и двумя выходными патрубками).

Представленные на рисунке схемы наглядно отражают принцип действия смесительных и разделительных трехходовых клапанов.

Материальное исполнение и характеристики

Корпус и крышка регулирующих клапанов производятся методом литья и отличаются высокой плотностью структуры и геометрической точностью размеров. Сырьем для изготовления деталей служат:

• Серый чугун СЧ20 (ч).
• Углеродистая сталь 25Л (с).
• Легированная сталь 25ГЛ (лс).
• Нержавеющая сталь 12Х18Н9ТЛ (нж).

Уплотнение сальниковое и прокладки регулирующих клапанов выполнены из ТРГ или фторопласта-4, а плунжер и седло из сталей марок 20Х13 и 14Х17Н2. Уплотнение в затворе зависит от типа арматуры. У запорно-регулирующих моделей оно из фторсодержащего полимера — фторопласта-4 (п), а у регулирующих в качестве материала для уплотнительных поверхностей используют коррозионно-стойкую сталь (нж).

Технические характеристики регулирующих и запорно-регулирующих клапанов указаны в таблице 1.

Таблица 1

С допустимой температурой рабочей среды для регулирующих клапанов с разным типом уплотнения затвора можно ознакомиться в таблице 2.

Таблица 2

Варианты условно-пропускной способности запорно-регулирующих и регулирующих клапанов отражены в таблице 3.

Таблица 3

Способы управления и особенности приводов

Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны управляются с помощью электрических исполнительных механизмов (ЭИМ) AUMA (Германия) и Regada (Словения). Они также могут быть укомплектованы пневматическим (мембранным) исполнительным механизмом 200, 250, 320, 400 и 500 производства САЗ «Авангард».

Регулирующие клапаны, которые не предназначены для работы в сложных условиях, комплектуются ЭИМ общепромышленного исполнения. Для моделей, взаимодействующих с взрывопожароопасными средами, требуются ЭИМ во взрывозащищенном исполнении.

Мембранный исполнительный механизм является пневматическим устройством. Он обеспечивает перемещение затвора регулирующего клапана, преобразуя сигнал в механическое движение с помощью давления сжатого воздуха.

Регулирующие клапаны, укомплектованные МИМ, различаются нюансами конструкции и могут быть НО (нормально открытые) и НЗ (нормально закрытые). У первых моделей при прекращении подачи энергии из внешнего источника затвор полностью открывается, а у вторых — полностью закрывается.

Клапаны с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) могут быть оснащены дополнительными блоками ручного управления, контроля и автоматизации. К ним относятся фильтр для стабилизации давления воздуха, пневмопозиционер, концевые выключатели конечных положений, электропневмопозиционер и электропневмоклапан.

При подборе исполнительного механизма для регулирующих и запорно-регулирующих клапанов нужно учитывать следующее:

• Управляющий сигнал и напряжение питания привода должны соответствовать аналогичным параметрам контроллера.
• Максимальный перепад давления клапана, при котором возможно его закрыть, зависит от усилия закрытия привода.

Необходимо также оценивать преимущества и недостатки приводов относительно условий эксплуатации арматуры. К примеру, регулирующие клапаны с мембранным исполнительным механизмом выполняют свои функции в экстремальных условиях и энергонезависимы. Но пневматический привод имеет меньшую производительность, чем электрический, и склонен к появлению конденсата.

Клапаны с ЭИМ отличаются точностью регулировки и не оказывают негативного влияния на экологию, но отключаются при отсутствии электроэнергии. Кроме того, они чувствительны к содержанию влаги в воздухе.