Устройство клапана – Обратный клапан на воду: что это такое, виды, устройство и принцип работы, как установить своими руками | ВодаСовет — водоснабжение дома

Содержание

виды, принцип работы, применение и правила монтажа

Здравствуйте, уважаемый читатель! В промышленных трубопроводах, по которым беспрерывно продвигается огромный поток жидкостей, необходимо регулировать это движение, уменьшая или увеличивая скорость потока, давление в трубах. В таких случаях незаменимую роль играет клапан запорно регулирующий с электроприводом. В нашей статье рассмотрим его виды и характеристики, способы подключения, правила использования, познакомимся с советами специалистов по установке и эксплуатации агрегата.

Что это такое и для чего он нужен

Запорный кран с различными типами приводов представляет собой устройство, с помощью которого можно полностью или частично перекрывать движущийся поток жидкости в трубопроводе.

Особенность конструкции с электроприводом заключается в том, что позволяет производить эти действия дистанционно, практически в любой точке магистрали.

Назначение и сферы применения

Регулирующие клапаны позволяют автоматически управлять на расстоянии процессом регулирования расхода жидкости, силы давления в трубопроводах.

Применяются в крупных магистральных, технологических и коммунально-сетевых каналах, по которым транспортируется среда.

Электроприводные устройства могут быть как запорными, с функцией только полного перекрытия трубы, так и с функцией регулирования силы потока путем полного или частичного его приостановления.

Управление и технические характеристики

Управление клапаном осуществляется за счёт линейного перемещения штока с плунжером. Пуск устройства осуществляется нажатием пусковой кнопки на пульте. Под действием электротока привод передает усилие на плунжер. Тот, перемещаясь вверх-вниз, меняет площадь сечения пропускного отверстия.

Основными техническими характеристиками запорно регулирующей арматуры являются:

  1. значение номинального давления в системе, которое способно выдержать устройство;
  2. размер диаметра условного прохода в мм;
  3. условная пропускная способность в м3/ч;
  4. пределы температурных значений, при которых агрегат функционирует нормально;
  5. напряжение в сети, предназначенное для электропривода.

Тип подключения

По типу подключения запорно-регулирующие устройства подразделяют на

  • фланцевые,
  • штуцерные,
  • муфтовые,
  • цапковые,
  • сварные.

Первый вариант наиболее предпочтительный. Как правило, клапаны подобного типа уже укомплектованы фланцами. Их используют в сетях с высоким давлением. Через фланец агрегат можно прикрепить к любым, подходящим по размеру условного прохода трубам. Также не зависит, какого типа устройство будет подключаться.

Сварной метод соединения не рекомендуется использовать, когда предстоит установить обратный механизм, съемные модели и задвижки. Применяют его только для стальных агрегатов.

Устройство

Простейший регулирующий клапан состоит из корпуса с фланцами, в котором расположены седло, шток с плунжером на конце и уплотняющий узел, отвечающий за герметизацию всей запорной арматуры.

Когда плунжер закрывает только часть проходного отверстия, расход воды в системе уменьшается. Плотно опущенный в седло плунжер перекрывает поток, давление в трубе после арматуры падает до нуля.

Если в бытовых трубопроводах применяются шаровые краны, то в магистралях промышленного назначения и коммунальных сетях предпочтения отдаются золотникам и задвижкам с электродвигателем.

Принцип работы

Принцип действия клапана с электроприводом во много схож с работой обычного вентиля. Отличают их способ управления и функциональность.

По принципу действия выделяют перекрывающие, смешивающие или разделяющие магистральный поток устройства.

К перекрывающим агрегатам относят двухходовые седельные затворы, широко применяемые в коммунальных тепловых сетях.

Для смешения и разделения потока используют трёхходовые варианты, имеющие три патрубка для подсоединения к магистрали.

Виды и отличия конструкций

Клапаны по устройству привода разделяют на управляемые:

  • вручную;
  • электроприводами;
  • пневмоприводами;
  • электромагнитным способом.

По запорному механизму конструкции подразделяют на:

  • запорные, рассчитанные только на перекрытие среды;
  • мембранные, с резиновой мембраной в корпусе, приспособленные для работы в газовых сетях;
  • обратный, закрывающийся при перемене направления потока;
  • золотниковый, регулирующий интенсивность потока за счет перемещения подвижного золотника;
  • седельный, с линейным перемещением штока с плунжером, закрывающего или открывающего с помощью седелок путь для потока.

Преимущества и недостатки

Достоинства пневматического привода заключаются в его демократичной цене, устройства с такими управлением дешевле электрических аналогов.

Клапаны с электромагнитным приводом значительно облегчают процесс дистанционного управления средой на длительном отрезке магистрали, позволяют внедрять электронную систему управления.

Устройство само сможет снимать точные показатели состояния того же теплоносителя в трубопроводах, передавать оператору сведения об уровне давления, количестве жидкости в потоке и даже переустанавливать позиции запорных деталей конструкции.

Однако цена и сложность аппаратов будет возрастать.

Советы по выбору

Оптимальный выбор устройства должен обеспечить высокую точность в регулировании. Необходимо учесть множество факторов, чтобы принять правильное решение по приобретению агрегата.

Важно обратиться к опытному и зарекомендовавшему себя на рынке поставщику, обладающему заслуженной репутацией.

При подборе арматуры обращайте внимание на:

  • маркировку изделия, где указаны пропускная способность и номинальное давление для прибора;
  • условия технического обслуживания устройства, можно ли провести его ремонт без снятия с линии;
  • возможно ли изменять пропускную способность прибора;
  • наличие конструктивных элементов в устройстве, снижающих величину шума.

Правила монтажа и эксплуатации прибора

Перед установкой аппарата проверяют крепежи, внутреннюю часть клапана и труб магистрали на предмет выявления и удаления посторонних частиц. Если возникла необходимость, прибор промывают и делают его продувку.

После установки проверяют аппарат на работоспособность.

В ходе эксплуатации необходимо периодически, не реже двух раз в год, осматривать прибор и проводить регламентные работы.

Проверяют общее состояние устройства и его крепежа.

Все работы с электроклапаном необходимо вести, руководствуясь прилагаемой к нему инструкцией.

Необходимые инструменты и материалы

Понадобится следующий набор инструментов:

шуруповерт с соответствующими насадками;

  • отвертка;
  • плоскогубцы;
  • шланг для промывки.

Материалы:

  • набор болтов;
  • медные трубки для проводов;
  • электропровод.

Схема подключения

Классическая схема монтажа двухходового регулирующего клапана

Ход работ

Устанавливая фланцы, следят за тем, чтобы не было перекосов. Нельзя применять излишнюю силу при устранении перекоса, иначе можно деформировать фланцы корпуса прибора.

При монтаже строго следят за тем, чтобы стрелка на корпусе совпадала с направлением движения потока.

После установки прибор открывают, тщательно промывают и продувают.

Проверяют герметизацию соединений и уплотнительного узла штока.

Проверку работоспособности устройства производят подключением к электросети. Клапан должен пятикратно сработать на полный ход без подачи среды. Все детали должны перемещаться легко и без рывков.

Частые ошибки и проблемы при установке

Приобретение изделия с завышенным условным проходом (ДУ). Пропускная способность выше нормируемой повлияет отрицательно на точность регулирования.

При выборе клапана с заниженным условным проходом он будет не в состоянии дать нужный расход пара при выставленных показателях давления. Это приведет к тому, что давление и температура среды в трубе после запорного устройства станут ниже значений, которые необходимы для нормального функционирования тепловой сети.

Несоблюдение технологии при монтаже арматуры.

Указанные ошибки способны вызвать нестабильность в работе системы регулирования и привести к неисправности клапана и электропривода.

Советы специалистов

В паропроводах перед регулирующей арматурой обязательно устанавливается конденсатоотводчик, обеспечивающий своевременный вывод конденсата.

В период монтажа нельзя вести сварку на трубопроводе с установленным клапаном, чтобы не повредить уплотнения.

От нежелательных последствий гидроударов трубопровод может защитить система обратных поворотных затворов, в которых запорным элементом является стальной диск. Они устанавливаются посредством фланцевых соединений через определенные промежутки, что позволяет эффективно противостоять гидроударам.

Видео

На данном видео наглядно продемонстрированы устройство и принцип работы запорно-регулирующего затвора.

Заключение

Надеемся, что статья для вас оказалась познавательной и полезной. Желаем вам удачи в ремонтных работах, подписывайтесь на наши статьи и делитесь своим опытом в социальных сетях.

Загрузка…

Клапанная аппаратура

Если вы хотите сказать спасибо автору, просто нажмите кнопку: 
   
Каждая гидросистема помимо насоса, исполнительных гидродвигателей и распределительной гидроаппаратуры имеет в своем составе клапаны. Количество клапанов в зависимости от сложности системы варьируется от единиц до нескольких десятков, а в некоторых случаях их количество измеряется сотнями.
В данной статье будут описаны основные типы клапанов, наиболее часто встречающиеся в гидросистемах:
  • Предохранительные клапаны
  • Редукционные клапаны
  • Обратные клапаны
  • Управляемые обратные клапаны
  • Тормозные (контрбалансные) клапаны.

Основной принцип действия клапана

Принцип действия простейшего клапана заключается в уравновешивании силы создаваемой давлением рабочей жидкости на площади седла и силы упругости пружины. Седло клапана — это конструктивный элемент, образующий рабочую кромку, обеспечивающую герметичное прилегание запорного элемента. Простейший клапан имеет конструкцию, изображенную на рисунке 1а. В корпусе 1 имеется рабочая кромка, к которой плотно прилегает поджатый пружиной 3 запорный элемент 2. Сила, создаваемая пружиной 3, определяет разницу давлений между полостями P и T при которой происходит открытие клапана. На рисунке 1б показан клапан в открытом состоянии, где стрелками показано направление движения рабочей жидкости. Двухступенчатые клапаны в зависимости от назначения могут иметь различную конструкцию и будут рассмотрены ниже.

Основной принцип работы

Классификация

По виду запорного элемента различают несколько типов клапанов. Наиболее часто встречаются: сферический (шариковый), конический, плоский (см. рисунок 2). Благодаря высоким герметизирующим свойствам и технологичности наибольшее распространение получили сферические (шариковые) и конические клапаны.

Типы запорных элементов

По способу монтажа различают клапаны картриджные, трубного, стыкового (фланцевого) и модульного монтажа. Картриджные клапаны дополнительно подразделяют на вворачиваемые (резьбовые) и закладные. Существует еще одна категория – бескорпусные клапаны. Бескорпусные клапаны это, как правило, набор составляющих элементов клапана предназначенный для установки в клапанную плиту или корпус.

Картриджные и бескорпусные клапаны могут быть использованы в гидросистеме только в составе клапанного блока или установленными в индивидуальный корпус. На рис. 3, на примере клапанного блока картриджные и бескорпусные клапаны показаны до установки и в установленном состоянии.

Клапаны трубного монтажа имеют резьбовые порты для присоединения гидравлических линий. Клапаны стыкового монтажа обычно предназначены для установки непосредственно на гидроагрегат (например, на гидроцилиндр или гидромотор) и фиксируются группой резьбовых крепежных элементов. Клапаны трубного и стыкового монтажа показаны на рис. 4. и рис. 5.

классификация клапанов

классификация клапанов

Р 4 (Клапан трубного монтажа).jpg

Р 5 (Клапан стыкового монтажа).jpg

К подгруппе клапанов стыкового монтажа относится модульная гидроаппаратура СЕТОР (см. рис. 6). В зависимости от максимально пропускаемого потока рабочей жидкости аппаратура разбита на несколько групп: CETOP 02, 03, 05, 07 и 08. Перечень компонентов СЕТОР включает в себя целый ряд гидрокомпонентов: это и всевозможные клапаны, и гидрораспределители, и аппаратура управления расходом, и даже фильтрация рабочей жидкости. Все элементы монтируются группами или по отдельности на монтажные плиты. Пример сборки гидросистемы на элементной базе CETOP 03 показан на рис.7.

Р 6 (клапан модульного монтажа).jpg

Р 7 (Модульная аппаратура CETOP).jpg

Предохранительные клапаны

Предохранительный клапан относится к клапанам регулирования давления с кратковременным срабатыванием. Он устанавливается в гидросистему для ограничения максимально возможного давления в линии. Каждая гидросистема имеет предохранительный клапан в линии высокого давления выходящей из насоса. Предохранительные клапаны могут быть установлены в линиях, давление в которых не должно превышать заданной величины. Например, в линии питания гидродвигателей устанавливают предохранительные клапаны для ограничения в них давления и, как следствие, ограничения максимального создаваемого двигателем усилия. Кроме указанных выше у предохранительных клапанов имеется множество типовых применений.

Согласно ГОСТ 2.781-96 предохранительные клапаны на схемах обозначаются как показано на рисунке 8.

Р 8 (обозначение предохранительных клапанов).jpg

В схемных решениях предохранительный клапан может быть применен для обеспечения минимально заданного уровня давления или подпора в линии гидросистемы. При таком применении предохранительные клапаны принято называть подпорными, что отражает характер их работы.

Схематично устройство предохранительного клапана прямого действия изображено на рисунке. 9. В корпусе 1 установлен конический запорный элемент 2, прижимаемый к седлу пружиной 3. Настройка пружины осуществляется регулировочным винтом 4. Контргайка 5 служит для фиксации регулировочного положения винта. Подвижная опора пружины 8 уплотнена по зазору с корпусом 1. Замкнутый объем 6 и зазор 7 являются демпфером колебаний запорного элемента клапана. Клапаны прямого действия имеют высокую скорость срабатывания, что является их основным достоинством. К недостаткам можно отнести нестабильную работу и склонность к автоколебаниям. Также при увеличении рабочих расходов сильно увеличивается и размер клапана. 

Подобных недостатков лишены клапаны непрямого действия, которые часто называют двухступенчатыми или сервоклапанами. Устройство такого клапана показано на рисунке 10. К седлу корпуса 1 пружиной 9 прижат основной запорный элемент 2. В запорном элементе имеется дроссельное отверстие 3. Рабочую полость от линии слива Т отделяет пилотный клапан с запорным элементом 4, поджатый к седлу пружиной 5. Механизм регулировки поджатия пружины состоит из регулировочного винта 7 с контргайкой 10, опоры 6 и уплотнения 8.

Р 9 (Предохранительный клапан устройство).jpg

Р 10 (Клапан непрямого действия устройство).jpg

Работа клапана происходит следующим образом: при давлении в линии Р ниже настройки срабатывания клапана, уровни давлений в рабочей полости и линии Р одинаковы, основной запорный элемент прижат к седлу пружиной 9. Начальные положения элементов клапана показаны на рисунке 10. При достижении давлением значения настройки пилотного клапана, последний открывается, и рабочая жидкость проходя через дроссельное отверстие 3 устремляется в линию Т. При прохождении рабочей жидкости через дроссельное отверстие создается перепад давлений между линией P и рабочей полостью. Этот перепад давлений воздействует на запорный элемент 2 и преодолевая усилие пружины 9, смещается, что приводит к открытию основного клапана.

Редукционные клапаны

Редукционный клапан относится к клапанам регулирования давления. Он устанавливается в гидросистему для поддержания давления в линии на более низком уровне, чем в основной линии. Иными словами, можно сказать, что редукционный клапан поддерживает давление на постоянном уровне «после себя», имея на входе более высокий уровень давления. Самым распространённым применением является поддержание давления в линии управления распределителями. Редукционные клапаны могут быть установлены в линиях питания гидродвигателей для ограничения в них давления и, как следствие, ограничения создаваемого двигателем усилия.

Согласно ГОСТ 2.781-96 редукционные клапаны на схемах обозначаются как показано на рисунке 11.

 Р 11 (Обозначения редукционных клапанов).jpg

Схематично устройство редукционного клапана прямого действия изображено на рисунке 12. В корпусе 1 установлен конический запорный элемент 2, прижимаемый к корпусу пружиной 3. При давлении в линии А ниже настройки редукционного клапана рабочая жидкость беспрепятственно перетекает в линию А. После того, как усилие, создаваемое давлением на запорном элементе в линии А превысит усилие, создаваемое пружиной, запорный элемент смещаясь влево, перекроет ток рабочей жидкости из линии Р в А. При этом происходит дросселирование (понижение давления) жидкости на рабочей кромке, вызывая снижение давления в линии А, уравновешивая клапан в некотором положении. Для стабильного поддержания давления редукционным клапаном, полость пружины должна сообщаться с баком. Если в полости пружины создавать некоторое давление, то значение давления, поддерживаемое в линии А, будет увеличиваться прямопропорционально давлению в полости пружины. В этом случае речь идет о редукционном клапане с внешним управлением, а давление в полости пружины называют давлением управления.

Редукционные клапаны седельного типа (см. рис.12) обладают высокой скоростью срабатывания, что может привести к частым и сильным колебаниям давления. Для снижения колебаний давления применяют клапаны золотникового типа. Они обеспечивают более плавную характеристику без забросов давления, но не герметичны и имеют перетечку рабочей жидкости по зазору золотника. Редукционный клапан золотникового типа в рабочем положении показан на рисунке 13.

Для сохранения герметичности и обеспечения плавной характеристики применяются редукционные клапаны непрямого (двуступенчатого) действия. Устройство такого клапана показано на рисунке 14. К корпусу 1 пружиной 9 прижат основной запорный элемент 2. В запорном элементе имеется дроссельное отверстие 3. Рабочую полость А от линии слива Т отделяет пилотный клапан с запорным элементом 4, поджатым к седлу пружиной 5. Механизм регулировки поджатия пружины состоит из регулировочного винта 7 с контргайкой 10, опоры 6 и уплотнения 8.

Р 12-1 (Редукционный клапан устройство).jpg

Р 12-2 (Редукционный клапан устройство).jpg

Р 12-3 (Редукционный клапан устройство).jpg

Р 13 (Редукционный клапан устройство (золотниковый тип)).jpg

Р 14-1 (Редукционный клапан непрямого действия устройство).jpg

Р 14-2 (Редукционный клапан непрямого действия устройство).jpg

Работа клапана происходит следующим образом: при давлении в линии А ниже настройки срабатывания клапана, уровни давлений в рабочей полости и линии А одинаковы, основной запорный элемент прижат к корпусу пружиной 9. При достижении давлением значения настройки пилотного клапана, последний открывается, и рабочая жидкость проходя через дроссельное отверстие 3 устремляется в линию Т. При этом создается перепад давлений между линией А и рабочей полостью, воздействующий на запорный элемент 2 и преодолевающий усилие пружины 9, смещает запорный элемент 2 вверх, что приводит к уменьшению проходного сечения (седло-клапан), снижению давления в линии А и уравновешиванию клапана в некотором положении, обеспечивающем заданное давление в линии А.

При понижении давления в линии А клапан под воздействием пружины опускается, увеличивая проходное сечение седло-клапан, что приводит к увеличению давления в линии А и уравновешиванию клапана в новом положении.

Еще одной разновидностью редукционного клапана можно считать редукционно-предохранительный или трехходовой редукционный клапан. Его обозначение на принципиальных гидравлических схемах показано на рис. 15.

Р 15 (Трехлинейный редукцинно-предохранительный клапан обозначение).jpg
Принцип работы редукционно-предохранительного клапана показан на рисунке 16. В корпусе 1 установлены основные элементы: пружина 3 и золотник 2. Пока давление в линии А ниже чем в питающей линии Р клапан 2 находится в правом положении и свободно пропускает жидкость из линии Р в линию А. (см. рис. 16А). При повышении давления в линии Р выше настройки пружины 3, золотник 2 смещается влево и начинает дросселировать жидкость прикрывая окно линии P (см. рис. 16Б), вплоть до полного закрытия (рис. 16В). Если при полном закрытии давление в линии А продолжает расти, то золотник смещается еще левее, приоткрывает окно линии Т и начинает сбрасывать жидкость из линии А в слив (см. рис 16Г)
Р 16 (Трехлинейный редукцинно-предохранительный клапан устройство) (1).jpg
Р 16-2 (Трехлинейный редукцинно-предохранительный клапан устройство) (1).jpg

Обратные клапаны

Обратные клапаны относятся к клапанам управления расходом. Основным их назначением является пропускание потока рабочей жидкости в прямом и блокирование в обратном направлениях. Конструктивно обратные клапаны схожи с предохранительными, но не имеют механизма регулировки сжатия пружины, а часто и самой пружины.

Согласно ГОСТ 2.781-96 обратные клапаны на схемах обозначаются как показано на рис. 17.

Р 17 (обозначения обратных клапанов).jpg

Рис. 17

Устройство простейшего обратного клапана соответствует показанному на рис.1а. Где жидкость имеет возможность проходить от линии P к линии Т, преодолев сопротивление пружины, которое эквивалентно значению из диапазона от 0,02 до 1МПа. При этом в обратном направлении жидкость пройти не может. Также распространены конструкции обратных клапанов без пружины.

Часто при проектировании гидросистемы появляется необходимость в применении обратного клапана способного пропускать поток жидкости в обратном направлении по внешнему сигналу управления. В таких случаях речь заходит об управляемых обратных клапанах.

Управляемые обратные клапаны называются гидрозамками и в соответствии с ГОСТ 2.781-96, имеют обозначения, показанные на рисунке 18:

Р 18 (обозначения гидрозамков).jpg

Рис. 18

Схематично устройство гидрозамка изображено на рисунке 19. В корпусе 1 установлены управляющий поршень 4 и конический запорный элемент 2, прижимаемый к корпусу пружиной 3. Рабочим является закрытое положение клапана, при котором рабочая жидкость заперта в линии C2 (см. рис. 19А). Для принудительного открытия клапана давление подаётся в линию V1-C1. После того, как усилие на поршне 4, создаваемое давлением в полости V1-C1, превысит усилие на запорном элементе 2, создаваемое давлением в линии C2 и пружиной 3, поршень 4 переместится вправо и, смещая запорный элемент 2, откроет доступ жидкости из линии C2 в линию V2 (см. рис. 19Б). При подъеме нагрузки (см. рис. 19В) линия V2-C2 свободно пропускает жидкость к гидродвигателю (гидроцилиндру).

При определенных условиях в момент открытия гидрозамков в гидросистеме могут возникать ударные нагрузки, вызванные резким падением давления. Такие нагрузки отрицательно сказываются на большинстве элементов гидросистемы и снижают их ресурс. Для борьбы с этим явлением в гидрозамок встраивают декомпрессор 5 (см. рис. 20). Принцип работы замка с декомпрессором отличается от обычного тем, что при смещении управляющего поршня 4 первым открывается клапан декомпрессора 5. Смещаясь декомпрессор 5 создает небольшую перетечку жидкости из линии С2 в линию V2 и тем самым снижает в нагруженной линии давление. После этого происходит открытие основного клапана 2 и сброс жидкости из С2 в порт V2. Таким образом мгновенного соединения линии, находящейся под высоким давлением, с линией слива удается избежать.

Р 19-1 (Гидрозамок устройство).jpg

Р 19-2 (Гидрозамок устройство).jpg

Р 19-3 (Гидрозамок устройство).jpg

Р 20 (Гидрозамок с декомпрессором устройство).jpg

Рис. 20

Одним из важнейших параметров гидрозамков является соотношение площадей седла основного клапана и управляющего поршня. Фактически соотношение определяет во сколько раз, запертое в полости C2 давление, может превышать давление в полости управления V1-C1 при сохранении работоспособности замка. Для замков без декомпрессора значение соотношения определяется как показано на рисунке 21А. Обычно значение соотношения лежит в диапазоне от 1:3 до 1:7. Для замков с декомпрессором определение значения соотношения показано на рис. 21Б. Значения соотношений для гидрозамков с декомпрессором может достигать значения 1:20 и более.

Р 21-1 (Гидрозамок передаточное отношение).jpg

Р 21-2 (Гидрозамок передаточное отношение).jpgРис. 21

Широкое распространение получили сдвоенные (двухсторонние) гидрозамки, предназначенные для фиксирования гидродвигателя в заданном положении независимо от направления приложенных к гидродвигателю усилий.

Согласно ГОСТ 2.781-96 двухсторонние гидрозамки на схемах обозначаются, как показано на рис 22.

Р 22 (Обозначения сдвоенных гидрозамков).jpg

Рис. 22

Устройство и принцип работы односторонних и сдвоенных (двухсторонних) гидрозамков аналогичны. В закрытом состоянии к седлам в корпусе 1 пружинами 5 и 6 прижаты запорные элементы 3 и 4 (см. рис. 23А). Управляющий поршень 2 в зависимости от наличия давления в линиях V1 и V2 смещается и открывает один из запорных элементов 3 или 4 (см. рис. 23Б)

Р 23-1 (Двухсторонний гидрозамок устройство).jpg

Р 23-2 (Двухсторонний гидрозамок устройство).jpg

Рис. 23

При проектировании гидравлических систем, содержащих гидрозамки нужно учитывать несколько условий:

·        В закрытом состоянии для надежного удержания нагрузки линии гидрозамков, ведущие к гидрораспределителю, должны быть разгружены в слив (см. рис. 24) Пренебрежение этим правилом ведет к неполному запиранию магистралей и «сползанию» нагрузки.

·        Для обеспечения безопасности при удержании нагрузки гидрозамки рекомендуется устанавливать, как можно ближе к исполнительному гидродвигателю или непосредственно на него.

·        При совпадении направления нагрузки на исполнительный орган гидродвигателя с направлением его движения (попутная нагрузка), гидрозамок может работать некорректно, постоянно закрываясь и открываясь. Этот режим работы приводит к возникновению ударных нагрузок в гидросистеме и преждевременному выходу из строя ее компонентов. В подобных случаях необходимо вместо гидрозамков применять тормозные клапаны.

Типовые схемы включения односторонних и двухсторонних гидрозамков показаны на рисунке 24.

Р 24 (Типовые схемы включения).jpg

При проектировании гидравлических систем, содержащих гидрозамки, необходимо учитывать, что для их корректной работы в режиме удержания нагрузки требуется, чтобы порты V1 и V2 были открыты в сливную линию. Это требование обычно обеспечивается установкой гидрораспределителя с золотником, линии А и В которого в нейтральном положении соединены с сливной линией. Примеры подключения показаны на рисунке 24

Тормозные клапаны

Тормозной клапан относится к клапанам регулирования давления. В технической литературе данный вид клапанов часто называют уравновешивающими или контрбалансными (counterbalance). Основное применение эти клапаны находят в системах где на гидродвигателях требуется длительное удержание нагрузки и возможно возникновение нагрузки, совпадающей по направлению с движением исполнительного органа гидродвигателя (попутной нагрузки). По количеству контролируемых линий гидродвигателя тормозные клапаны бывают односторонние и двухсторонние.

На схемах тормозные клапаны обозначаются как показано на рисунке 25.

Р 25 (Обозначение тормозных клапанов).jpg

Рис. 25

Далее будет рассмотрен принцип работы тормозных клапанов на примере работы гидроцилиндра.

Односторонний тормозной клапан.      

На рисунке 26 показано устройство одностороннего тормозного клапана, находящегося в состоянии удержания нагрузки. Клапан состоит из корпуса 10, в котором установлены: дроссель 11, клапан 4, седло 3 с пружиной 2, опорная шайба 1, обойма 7, упор 5, пружина 6 и регулировочный винт 8 с контргайкой 9. Гидравлический цилиндр удерживает нагрузку поршневой полостью. В отличие от гидравлического замка, который удерживает нагрузку независимо от ее величины, тормозной клапан откроется и сработает как предохранительный при величине давления определяемой настройкой поджатия пружины 6. Поэтому, для гарантированного удержания нагрузки такими клапанами давление их настройки выбирают выше максимального на величину от 20% до 50%.

26 (ТК удержание нагрузки).jpg

Рис. 26

На рисунке 27 показан тормозной клапан, находящийся в состоянии подъема груза. Для подъема груза гидроцилиндром в порт V2 подается рабочая жидкость. При этом седло 3 смещается влево, преодолевая усилие, создаваемое пружиной 2. Рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра свободно уходит в сливную линию. Таким образом осуществляется подъем груза гидроцилиндром. При последующем соединении порта V2 со сливной линией тормозной клапан переходит в режим удержания груза. Дроссель 11 выполняет роль демпфера, который обеспечивает относительно плавное перемещение клапана 4.

27 (ТК под нагрузкой).jpg

Рис. 27

На рисунке 28 показан тормозной клапан в режиме работы с попутной нагрузкой. В начальный момент времени тормозной клапан, запертой им поршневой полостью удерживает груз. Поскольку поршневая полость заперта, то при подаче рабочей жидкости в штоковую полость, в ней создается давление, которое через дроссель 11 воздействует на клапан 4. Под воздействием давления в штоковой полости, клапан 4 преодолевает усилие пружины 6 и смещаясь вправо приоткрывает в слив линию С2, соединенную с поршневой полостью цилиндра. Шток гидроцилиндра приходит в движение. В режиме компенсации попутной нагрузки клапан 4 находится в некотором равновесном состоянии, при котором скорость движения штока гидроцилиндра строго определяется расходом рабочей жидкости, поступающим в штоковую полость. При отклонении клапана от равновесного состояния происходит следующее:

·        При слишком большом открытии клапана 4 расход жидкости С2-V2. превышает величину расхода V1-C1 (с учетом соотношения рабочих площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра). Происходит падение давления в штоковой полости и зазор между клапаном 4 и седлом 3 уменьшается. При этом расход С2-V2 снижается до величины соответствующей величине расхода V1-C1 (с учетом соотношения рабочих площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра). Клапан приходит в равновесное состояние.

·        При слишком малом открытии клапана 4 расход жидкости С2-V2 ниже величины расхода V1-C1 (с учетом соотношения рабочих площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра). Происходит увеличение давления в штоковой полости и зазор между клапаном 4 и седлом 3 увеличивается. При этом расход С2-V2 увеличивается до величины соответствующей величине расхода V1-C1 (с учетом соотношения рабочих площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра). Клапан приходит в равновесное состояние.

28 (ТК при попутной нагрузке).jpg

 Рис. 28

Двухсторонний тормозной клапан.       

В отличие от одностороннего тормозного клапана двухсторонний клапан используется в системах где есть необходимость удерживать гидравлические двигатели под знакопеременной нагрузкой и периодическим воздействием попутной нагрузки при движении как в прямом так и обратном направлениях.

На рисунке 29 показан двухсторонний тормозной клапан в состоянии удержания нагрузки. Его устройство идентично устройству одностороннего тормозного клапана. В его состав входят корпус 20, в котором установлены: разделительный клапан 10, клапан 4(14), седло 3(13) с пружиной 2(12), опорная шайба 1(11), обойма 7(17), упор 5(15), пружина 6(16) и регулировочный винт 8(18) с гайкой 9(19). Гидравлический цилиндр на рисунке 29 может удерживать нагрузку в поршневой или штоковой полости.

Р 29 (ДТК удержание нагрузки).jpg

Рис. 29

На рисунке 30 двухсторонний тормозной клапан показан в состоянии подъема груза. При подаче рабочей жидкости в порт V2 седло 13, преодолев сопротивление пружины 11, сместится влево и жидкость поступит в порт С2 и поршневую полость гидроцилиндра. Рабочая жидкость из полости V2, проходя через канал в клапане 14, воздействует на клапан 4, смещая его влево. Разделительный клапан 10 в этот момент закрывает канал в клапане 4. При этом между клапаном 4 и седлом 3 образуется зазор, через который рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра проходит в сливную линию. Таким образом происходит подъем груза гидроцилиндром. При последующем соединении порта V2 и V1 со сливной линией, тормозной клапан переходит в режим удержания нагрузки. При восприятии нагрузки штоковой полостью гидроцилиндра работа клапана происходит аналогично.

Р 30 (ДТК под нагрузкой).jpg

Рис. 30

На рисунке 31 показан тормозной клапан в режиме работы с попутной нагрузкой. В начальный момент времени тормозной клапан, запертой им поршневой полостью удерживает груз. Компенсация попутной нагрузки будет проходить в плече C2-V2. Рабочая жидкость, поданная в порт V1, преодолев усилие пружины 2, смещает седло 3 вправо и через порт С1 попадает в штоковую полость гидроцилиндра. Поскольку поршневая полость заперта, то при подаче рабочей жидкости в штоковую полость, в линии V1-C1 возникает давление, которое через канал в клапане 4 проходит к торцу клапана 14 и преодолев усилие пружины 16 смещает его вправо. Разделительный клапан 10 закрывает канал в клапане 14. При этом появляется зазор между клапаном 14 и седлом 13, через который рабочая жидкость из поршневой полости уходит в сливную линию и шток гидроцилиндра движется вниз. В режиме компенсации попутной нагрузки плечом С2-V2 клапан 14 находится в некотором равновесном состоянии, при котором скорость движения штока гидроцилиндра строго определяется расходом рабочей жидкости, поступающим в штоковую полость. При отклонении клапана от равновесного состояния происходит следующее:

При слишком большом открытии клапана 14 расход жидкости С2-V2. превышает величину расхода V1-C1 (с учетом соотношения рабочих площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра). Происходит падение давления в штоковой полости и зазор между клапаном 14 и седлом 13 уменьшается. При этом расход С2-V2 снижается до величины соответствующей величине расхода V1-C1 (с учетом соотношения рабочих площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра). Клапан приходит в равновесное состояние.

При слишком малом открытии клапана 14 расход жидкости С2-V2 ниже величины расхода V1-C1 (с учетом соотношения рабочих площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра). Происходит увеличение давления в штоковой полости и зазор между клапаном 14 и седлом 13 увеличивается. При этом расход С2-V2 увеличивается до величины соответствующей величине расхода V1-C1 (с учетом соотношения рабочих площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра). Клапан приходит в равновесное состояние.

При удержании нагрузки штоковой полостью, компенсация попутной нагрузки будет проходить в плече C1-V1 и клапан 4 будет находится в равновесном состоянии. Порядок поддержания равновесного состояния аналогичен описанному.

Р 31 (ДТК при попутной нагрузке).jpg

Рис. 31

Так же как у гидрозамков, важнейшим параметром тормозных клапанов является отношение рабочей площади основного клапана к площади основного пилотного элемента. Фактически этот параметр показывает соотношение давлений в полостях V1 и C2 необходимых для преодоления усилия пружины 6. Обычно значения соотношений для тормозных клапанов лежат в диапазоне от 1:3 до 1:8. На рисунке 32 показано как определяется соотношение площадей исходя из геометрических размеров клапана.

Р 32-1 (ТК передаточное соотношение).jpg

Р 32-2 (ТК передаточное соотношение).jpg

Рис.32

При проектировании гидравлических систем, содержащих тормозные клапаны, необходимо учитывать, что для их корректной работы в режиме удержания нагрузки требуется, чтобы порты V1 и V2 были открыты в сливную линию. Это требование обычно обеспечивается установкой гидрораспределителя с золотником, линии А и В которого в нейтральном положении соединены с сливной линией. Примеры подключения показаны на рисунке 33

Р 33 (Типовые схемы включения).jpg

Внимание! Данная статья авторская. При копировании ее с сайта обязательно указывать источник!

С Уважением,

Начальник конструкторского отдела

Лебедев М.К.

Тел.: (495) 225-61-00 доб. 234

E-mail: [email protected]

Регулирующая арматура — Википедия

Регулирующая арматура — это вид трубопроводной арматуры, предназначенный для регулирования параметров рабочей среды. В понятие регулирования параметров входит регулирование расхода среды, поддержания давления среды в заданных пределах, смешивание различных сред в необходимых пропорциях, поддержание заданного уровня жидкости в сосудах и некоторые другие. Выполнение всех своих функций регулирующая арматура осуществляет за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение.

В зависимости от конкретных условий эксплуатации применяются различные виды управления регулирующей арматурой, чаще всего при этом используются внешние источники энергии и управление по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды в трубопроводе. Используется также автоматическое управление непосредственно от рабочей среды. В современной промышленности уже редко, но все же встречается, основной способ управления регуляторами в прошлом — ручное управление (см. рисунок справа).

В зависимости от параметров рабочей среды (давления, температуры, химического состава и др.) к каждому виду регулирования предъявляются различные требования, что привело к появлению множества конструктивных типов регулирующей арматуры. С точки зрения автоматизации промышленных предприятий каждый из них рассматривается как элемент системы автоматического управления технологическим процессом, протекающий с участием жидких и газообразных рабочих сред и регулирующийся под воздействием получаемой командной информации[1][2][3].

Блок подготовки воздуха Современный регулирующий клапан с электрическим приводом.

Регулирующий клапан[править | править код]

Эти устройства получили наибольшее распространение среди различных типов регулирующей арматуры. Большинство из них весьма схожи по конструкции с запорными клапанами, но есть и свои специфические виды.

По направлению потока рабочей среды регулирующие клапаны делятся на:

  • проходные — такие клапаны устанавливаются на прямых участках трубопровода, в них направление потока рабочей среды не изменяется;
  • угловые — меняют направление потока на 90°;
  • трехходовые (смесительные) — имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу (два входных и один выходной) для смешивания двух потоков сред с различными параметрами в один. В сантехнике такое устройство имеет название смеситель.

Основные различия регулирующих клапанов заключаются в конструкциях регулирующих органов, по этому признаку они разделяются на:

  • односедельные;
  • двухседельные;
  • клеточные;
  • мембранные;
  • золотниковые[1][2].

Для управления регулирующими клапанами используются электроприводы, электромагнитные приводы и пневмоприводы. Чтобы усилия от среды и сила трения в направляющих и уплотнении не приводили к снижению точности работы клапана, используются дополнительные устройства — позиционеры[3].

Запорно-регулирующий клапан[править | править код]

С помощью этого устройства осуществляется как регулирование по заданной характеристике, так и уплотнение затвора по нормам герметичности для запорной арматуры, что обеспечивается специальной конструкцией плунжера, имеющего профильную часть для регулирования, а также уплотнительную поверхность для плотного контакта с седлом в положении «закрыто»; такая конструкция является односедельным клапаном[1][2].

Смесительные клапаны[править | править код]

Используются в тех случаях, когда необходимо в определенных пропорциях смешивать различные среды, например, холодную и горячую воду, выдерживая постоянным какой-либо параметр (например, температуру) или изменяя его по заданному закону. Отличие смесительных клапанов от регулирующих заключается в том, что управляющее воздействие, задающее положение плунжера в первых, определяет расходы одновременно двух сред, а не одной, как в регулирующих клапанах[1].

Так же, как и регулирующие клапаны, смесительные могут управляться с помощью электрического или пневматического привода (см. рис).

Регулятор с мембранным пневматическим приводом и электронным позиционером.

Регуляторы давления прямого действия[править | править код]

Регуляторы прямого действия служат для поддержания постоянного давления в трубопроводе, эта необходимость может возникнуть в реальных рабочих условиях, когда в нём происходят колебания давления рабочей среды, недопустимые для нормальной работы технологической системы или установки.

В отличие от арматуры непрямого действия, в которой для непрерывного регулирования нужно отслеживать специальными датчиками состояние контролируемого параметра и при его отклонении от нормы выдавать командный сигнал приводу, регулятор прямого действия срабатывает непосредственно от среды в контролируемом участке трубопровода без использования посторонних источников энергии. Кроме таких регуляторов, арматурой прямого действия являются предохранительные клапаны, относящиеся к предохранительной арматуре, и обратные клапаны, относящиеся к защитной арматуре.

Регулирование давления может производиться после регулятора (по направлению потока среды), в этом случае регулятор называют «После себя», или перед ним, в этом случае он называется «До себя».

Принцип работы:

Предположим, что заданному номинальному давлению в трубопроводе соответствует установившийся поток среды через регулятор, при этом усилие от давления среды на чувствительном элементе компенсируется задатчиком нагружения (пружиной или грузом), то есть система находится в равновесии. При изменении давления в трубопроводе это равновесие нарушается, и затвор арматуры перемещается, преодолевая усилие от задатчика, или наоборот, поддаваясь ему, при этом изменятся степень открытия регулирующего органа, а, следовательно, и расхода среды. С изменением расхода меняется давление, и, при достижении исходного его значения, система снова приходит в равновесие, и затвор прекращает двигаться.

Наиболее часто встречаются регуляторы прямого действия, оснащенные мембранными приводами. Присоединение регуляторов к трубопроводу, как правило, фланцевое, однако встречаются регуляторы малых диаметров с резьбовым соединением (муфтовые)[1][2][3].

Регулятор уровня[править | править код]

Регуляторы уровня используются в сосудах, применяемых в энергетических, холодильных и других установках. Управляются они поплавком, по команде от которого происходит впуск дополнительного количества жидкости («регулятор питания») или выпуск избыточного количества жидкости («регулятор перелива») — статического и аститического типа[1][2].

Другие типы[править | править код]

Также могут использоваться в качестве регулирующей арматуры, но значительно реже, другие типы:

  1. 1 2 3 4 5 6 7 Р. Ф. Усватов-Усыскин. Поговорим об арматуре. — М.: Vitex, 2005.
  2. 1 2 3 4 5 Д. Ф. Гуревич. Трубопроводная арматура. Справочное пособие. — Л.: Машиностроение, 1981.
  3. 1 2 3 4 Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С. И. Косых. — Л.: Машиностроение, 1982.

Импульсное предохранительное устройство — Википедия

Импульсное предохранительное устройство — устройство, относящееся к предохранительной трубопроводной арматуре и представляющее собой, в общем случае, совокупность двух или более предохранительных клапанов, из которых один (главный), установленный на основной магистрали, ёмкости или резервуаре, оснащён поршневым приводом, а второй (импульсный), с меньшим проходным сечением, служит управляющим элементом. Он открывается по команде от датчика при соответствующем давлении рабочей среды и направляет её в поршневой привод главного ПК.

Импульсный клапан может быть выполнен встроенным в главный или существовать как отдельный (вынесенный) элемент. В первом случае управление ИПУ осуществляется рабочей средой; в конструкции с вынесенным импульсным клапаном для повышения надежности работы последнего часто применяют электромагниты, получающие импульс при превышении давления от электроконтактных манометров, в этом случае при отсутствии электричества или неисправности электромагнитов импульсный клапан работает как ПК прямого действия[1][2].

Как и их менее сложные родственные устройства, предохранительные клапаны, ИПУ применяются для защиты от механического разрушения сосудов и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов при превышении давления. Но для обеспечения больших расходов среды в аварийном режиме иногда приходится устанавливать десятки предохранительных клапанов прямого действия в связи с их недостаточной пропускной способностью. В этих условиях целесообразно использовать ИПУ, они успешно применяются для защиты систем и агрегатов с высокими рабочими параметрами при необходимости сброса больших количеств рабочей среды. Поскольку в ИПУ для управления используется вспомогательная энергия, величина управляющих усилий может быть очень большой, так как она уже не ограничивается размерами клапана. Это усилие может эффективно использоваться как для осуществления четкого срабатывания, так и для обеспечения надежного герметичного перекрытия запорного органа.

ИПУ существенно дороже, чем клапаны прямого действия, но с ростом параметров среды разница в их стоимости быстро сокращается[1].

Рассмотрим принцип действия ИПУ на примере структурной схемы устройства, применяющегося на оборудовании с очень высокими параметрами среды (в данном случае это пар).

Основной предохранительный клапан в рабочем положении заперт паровой средой. Когда клапан закрыт, давление в камере «А» под поршнем (3) равно давлению в камере «В» над поршнем в виду наличия дросселя (1). В трубопроводе сброса пара под золотником (2) устанавливается давление устройства для приемки сбрасываемой среды. Прижатие золотника (2) к посадочному месту осуществляется за счет разности давлений в этих устройствах над и под золотником (2).

При открытии управляющего импульсного клапана 1 или 2, или импульсного электромагнитного клапана пар из камеры «В» по линии разгрузки срабатывается в приемочном устройстве и в камере «В» устанавливается его давление, но так как площадь поршня (3) больше площади золотника (2), на рабочий орган клапана будет действовать результирующая сила, пропорциональная разности давлений защищаемого и приемочного устройств, и разности площадей поршня (3) и золотника (2), направленная вверх. Таким образом, рабочий орган движется вверх, клапан открывается.

Управляющие импульсные клапаны 1 и 2 в рабочем состоянии закрыты под действием пружины (4) и дополнительной силы прижатия, создаваемой электромагнитом (5). Импульсные клапаны 1 и 2 состоят из полнопроходного предохранительного клапана с пружиной (4) и управляющего элемента, выполненных в одном корпусе. При превышении давления уставки срабатывает датчик и отключает питание электромагнитов. При этом снимается дополнительное усилие, прижимающее конус (6) клапана, и клапан остается прижатым к седлу под действием пружины (4). При дальнейшем росте давления конус (6) поднимается вверх и открывает доступ пара в камеру «С» под отсечной плитой (7) управляющего элемента. Отсечная плита (7) поднимается вместе с золотником (9) управляющего элемента и открывает линию разгрузки (10) основного клапана. Основной клапан открывается.

Импульсный электромагнитный клапан снабжен электромагнитом, действующим только на открытие клапана (на закрытие действует пружина), т. е. его можно дистанционно открывать. При нормальной эксплуатации он закрыт, закрытое положение обеспечивается действием пружины и давлением среды защищаемого устройства. При увеличении давления более установленного, срабатывает датчик и подается питание на электромагнит открытия, он открывается, и открывается основной клапан.

При снижении давления в защищаемом устройстве менее требуемого срабатывает датчик, снимается питание с электромагнитного клапана, он закрывается и закрывается основной клапан. В импульсных предохранительных клапанах 1 и 2 при снижении давления в защищаемом устройстве менее требуемого клапан (6) под действием пружины (4) садится в седло, давление в камере «С» падает и отсечная плита (7) с золотником (9) возвращается в исходное положение, перекрывая линию разгрузки (10).

В данном ИПУ импульсные предохранительные клапаны 1 и 2, а также импульсный электромагнитный клапан дублируют, как бы «подстраховывают» друг друга, они настраиваются на разные давления срабатывания и используют различные принципы работы, разные каналы измерения давления, чтобы исключить возможность несрабатывания по любой причине основного предохранительного клапана.

Более того, на чрезвычайно важном оборудовании, например на оборудовании первого контура АЭС, таких устройств часто устанавливается несколько, например три — два контрольных, одно основное. Это делают для пространственного разделения предохранительных устройств и дополнительного их дублирования[1][3].

Одной из разновидностей импульсных предохранительных устройств являются клапаны, в которых вся необходимая нагрузка на золотник главного клапана создаётся посторонней энергией, например сжатым воздухом высокого давления. Воздух из системы высокого давления, подаваемый на поршень главного клапана через пилотное устройство, создает необходимое усилие для закрытия клапана и обеспечения требуемой степени герметичности. При достижении в системе давления срабатывания воздух при помощи пилотного устройства автоматически сбрасывается и клапан открывается[1].

  1. 1 2 3 4 Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С. И. Косых. Л.: Машиностроение, 1982.
  2. ↑ Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д. Ф. Гуревич — Л.: Машиностроение, 1981.
  3. ↑ Технологические системы реакторного отделения. БАЭС: ЦПП, 2000.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о