Запорно-регулирующие клапаны: виды, применение

Регулирующие клапаны - элементы трубопроводной регулирующей арматуры, применяющиеся в трубопроводных системах, в которых необходимо добиться точного распределения потоков транспортируемой рабочей среды. Клапаны имеют возможность изменять пропускную способность трубопровода, на котором они установлены, тем самым регулируя давление рабочей среды. Достигается данный эффект посредством изменения проходного сечения самого регулирующего клапана.

Регулирующие клапаны используются в системах трубопроводов, транспортирующих холодную и горячую воду, пар, нефть и нефтепродукты, газ и жидкости с разными химическими свойствами. Они применяются в различных сферах промышленности - газовой, нефтеперерабатывающей, химической, во многих других инженерных коммуникациях.

 

 

 

Классификация и сфера применения регулирующих клапанов

Регулирующие клапаны являются довольно распространенным видом регулирующей арматуры, которая используется для изменения количества, следственно и давления транспортируемой по трубопроводной системе рабочей среды.

Также, кроме регулирующего клапана, существует и клапан запорно-регулирующий, который   не только изменяет количество транспортируемой среды, но и полностью перекрывает её передвижение.

Такие виды клапанов используются в промышленных и бытовых системах водоснабжения, газоснабжения и трубопроводных системах, предназначенных для транспортировки нефти, нефтепродуктов и газа.

 

Регулировочные клапаны классифицируют по нескольким параметрам.

В зависимости от формы корпуса, и, следовательно, от способа движения рабочей среды клапаны делятся на следующие типы: 

• проходные - не изменяют направление движения рабочей среды. Устанавливаются на прямых участках трубопровода;
• угловые - изменяют направление потока рабочей среды на 90 градусов. Монтируются на угловых участках системы трубопровода.
• трехходовые - корпус клапана имеет три патрубка. В два из них рабочая среда поступает, смешивается и из третьего выходит (или наоборот).  Данный вид клапанов используют, когда необходимо смешать два потока рабочей среды в один или разделить общий поток на два отдельных.

По способу присоединения к трубопроводу регулирующие клапана бывают:

• фланцевые
• приварные
• муфтовые       
• штуцерные

Промышленные трубопроводные системы в основном используют фланцевые и приварные регулирующие клапана. В бытовых условиях применяют клапана с муфтовым типом присоединения к трубопроводу.

Также регулировочные клапаны изготавливаются из разного рода материалов.

• чугун;
• нержавеющая сталь;
• высоколегированные сплавы;
• латунь.

Корпус регулировочных клапанов изготавливают при помощи сварки, ковки, литья, штамповки и других комбинированных методов. Выбор материала, из которого изготавливается клапан определяет вид рабочей среды, с которой предстоит контактировать арматуре, а также условия эксплуатации.

По способу управления клапаны подразделяются на ручные и автоматические:

• Клапаны с ручным управлением используются на трубопроводах малого сечения и чаще всего применяются для регулирования потока рабочей среды в быту.
• На трубопроводных системах промышленного значения устанавливаются клапаны с автоматическим управлением, снабженные специальными датчиками. Данные датчики измеряют параметры потока среды в данный момент времени, определяют уровень положения запорного элемента клапана и помогают эффективно управлять регулированием потока транспортируемой рабочей среды.

 

 

Особенности конструкции и принцип действия регулирующих клапанов

Принцип действия регулирующего клапана не очень сложный.

Шток (шпиндель) клапана передает усилие от приводного механизма на запорный элемент (затвор, плунжер), который изменяет сечение пропускного отверстия клапана при опускании.

После этого объем рабочей среды, проходящей через проходное отверстие клапана уменьшается .Из-за этого уровень давления в трубопроводе падает, а скорость перемещения рабочей среды возрастает.

Если плунжер (затвор) полностью опускается вниз, то проходное сечение клапана перекрывается и давление в трубе становится нулевым. Таким образом и происходит регулирование движения потока рабочей среды в трубопроводе. 

Виды запорных клапанов по типу запорного элемента 

По типу затворного элемента клапаны, контролирующие давления в системе трубопроводов под разделяется на следующие виды:

• Седельные.

Рабочим элементом седельного клапана является плунжер. По своей конструкции он может быть тарельчатым, игольчатым или стержневым. Плунжер проходит через одно или два седла клапана, изменяя проходное сечение регулирующего клапана. Односедельные клапаны используются в системах трубопроводов малого диаметра, а устройства с двумя седлами отличаются более точной регулировкой давления и устанавливаются на трубопроводах большего размера и с большем давлением рабочей среды.

• Клеточные.

В таких регулирующих клапанах запорный элемент имеет форму полого цилиндра с радиальной перфорацией.  При помощи такого затвора осуществляется контроль и регулировка давления рабочей среды в системе трубопроводов. Принцип действия таков: затвор перемещается внутри «клетки», которая служит направляющим элементом и изменяет ее пропускную способность. Данный способ регулирования потока рабочей среды отличает клапаны клеточного тип малой вибрацией и небольшим уровнем шума.

• Мембранные.

В мембранных клапанах регулирование, перекрытие потока рабочей среды в трубопроводе   происходит с помощью мембраны, которая служит запорным элементом. Изготавливается мембрана из эластичной резины или фторопласта. В процессе регулирования потока рабочей среды в мембранных клапанах возникают погрешности. Для устранения этих погрешностей клапаны комплектуются специальными устройствами (элементами), которые контролируют положения штока, что позволяет более точно регулировать процесс транспортировки рабочей среды по трубопроводу.

Одним из преимуществ мембранных регулирующих клапанов является устойчивость резиновой мембраны (затвора) к коррозии и химически агрессивным средам, что дает возможность применять такие клапана на трубопроводах химической промышленности и предприятиях, транспортирующих нефть и нефтепродукты.

Регулирующие клапаны мембранного типы оснащаются гидравлическим или пневматическим приводом. В зависимости от условий применения и эксплуатации клапана данный привод может быть встроенным или выносным. 

• Золотниковые.

Регулирующие клапана золотникового типа имеют запорно-регулирующий элемент в виде золотника, который в зависимости от ситуации поворачивается на определенный угол. При управлении клапаном с золотниковым типом затвора не требуется больших усилий. Рабочая среда в виде жидких и газообразных веществ почти не оказывает сопротивления при перемещении затвора клапана. Минусом регулирующих клапанов с золотниковым типом является то, что не возможно обеспечить полную герметичность клапана. Поэтому данный тип регулирующих клапанов монтируют на системах трубопроводов с высоким давлением.

  

Маркировка регулирующих клапанов. Пример.

Регулирующие клапаны маркируют в соответствии с нормативными документами ГОСТ 12893 и ГОСТ Р 52720. В данных нормативных документах указаны таблицы фигур и различные типы арматуры, а также их данные и нюансы конструкции. 

 Пример расшифровки обозначения клапана 25лс947нж:

25 - регулирующий клапан (тип арматуры);

лс - легированная сталь (обозначение материала корпуса);

947-  привод электрический (тип привода);

нж- нержавеющая сталь (материал уплотнений).

Регулирующие клапаны любого типа со своими возможностями регулирования потока рабочей среды и масштабами их использования в полной мере заслужили право считаться одним из важных и необходимых видов запорно-регулирующей арматуры, используемой во многих сферах промышленности и народного хозяйства.