Главная » 2011 » Май » 19 » Классификация, конструкции и схемы регулирующих клапанов и вентилей.
12:25
Классификация, конструкции и схемы регулирующих клапанов и вентилей.
Регулирующие клапаны и вентили Многие технологические процессы в технике, протекающие с участием жидкостей и газов, требуют обеспечения заранее заданного режима, определяемого температурой, давлением, концентрацией компонентов. Регулирование режима работы установки, агрегата, системы осуществляется путем изменения расхода соответствующей среды. Так, температура в печи регулируется количеством подаваемого в топку мазута, давление в энергоустановке — количеством пара, концентрация — массовым содержанием соответствующего компонента. Изменение количества протекающей по трубопроводу рабочей среды осуществляется регулирующей арматурой, в состав которой входят регулирующие вентили, регулирующие клапаны и регуляторы давления. При помощи вентиля производится только периодическое ступенчатое регулирование. Непрерывное и бесступенчатое регулирование осуществляется при помощи регулирующих клапанов, снабженных приводом. Они являются исполнительным устройством в системе автоматического регулирования технологических процессов. Регулятор давления представляет собой автоматически действующее автономное устройство, состоящее из регулирующего клапана, снабженного приводом, управляемым чувствительным элементом, реагирующим на давление рабочей среды, без применения постороннего источника энергии. Классификация регулирующих вентилей и клапанов приведена на схемах 2.5 и 2.6, а их типовые конструкции — на рис. 2.85—2.97. Наиболее простым регулирующим устройством является р егулирующий вентиль, который отличается от запорного формой затвора, а иногда конструкцией всего рабочего органа. Регулирующий вентиль, предназначенный и используемый на больших перепадах давления (р < 0,5), называется дроссельным. Для изменения расхода через вентиль затвор перемещается относительно седла, перекрывая его отверстие в большей или меньшей степени. Для этой цели в вентиле используется ходовой узел, состоящий из шпинделя и ходовой гайки, снабженных трапецеидальной резьбой. Затвор, предназначенный для регулирования, называется п л у н ж ер о м. Плунжеры бывают пяти основных типов: стержневые, полые (юбочные), сегментные, тарельчатые и перфорированные (клеточные). Наиболее часто в вентилях применяются стержневые (игольчатые) плунжеры, в клапанах — стержневые и полые. В регулирующем органе арматуры со стержневым плунжером регулирование расхода среды осуществляется изменением площади кольцевой щели между седлом и плунжером, в полых изменяется открытая площадь окон плунжеров для прохода среды,в сегментных изменяется площадь щели, имеющей форму сегмента. Тарельчатые плунжеры обычно применяются в регуляторах давления (двух-седельных). Перфорированный плунжер представляет собой полый цилиндр с большим числом сквозных отверстий на боковой поверхности. Применяется для чистых сред при больших перепадах давления на запорном органе. Регулирующие клапаны могут быть одно- седельнымн и двухседельными. Наиболее часто применяются двух-седельные регулирующие клапаны. Односедельные клапаны применяются лишь когда площадь плунжера невелика или требуется надежная герметичность клапана в закрытом положении. Недостатком односедельных клапанов является неуравновешенность плунжера, которая при больших диаметрах седла создает большие продольные (перестановочные) усилия на плунжере. В энергетике применяются односедельные регулирующие клапаны с тросовым управлением. Трос крепится к концу рычага, управляющего плунжером. Трос может создавать только одностороннее (тянущее) усилие, в обратном направлении действует груз, чем создается силовое замыкание системы. Груз на рычаге должен создавать усилие вдоль шпинделя, превышающее усилие от давления рабочей среды на плунжер и силу трения. Эти клапаны устанавливаются таким образом, чтобы вращение рычага происходило в вертикальной плоскости. Управление производится с помощью колонки дистанционного управления, либо приводом системы автоматического регулирования. Может быть также применено ручное и механическое дистанционное управление. Тросовое управление отличается простотой и надежностью, но пригодно лишь в условиях, когда управление производится с относительно небольших расстояний в пределах одного здания. При необходимости управления с больших расстояний обычно используются не механические, а электрические или пневматические способы. Схема 2.6 Классификация регулирующих клапанов Наиболее широкое применение получили двухседельные регулирующие клапаны с мембранным пневматическим приводом и пружинной нагрузкой. Они управляются сжатым воздухом, подводимым от постороннего источника, и могут быть использованы для автоматического непрерывного бесступенчатого регулирования при работе на различных параметрах и свойствах среды и для различных условий эксплуатации. Силовая пружина привода создает пропорциональную зависимость между усилием и ходом, благодаря чему на клапане образуется пропорциональная зависимость между командным давлением и ходом-плунжера. Регулирующие клапаны могут иметь вид действия НО (нормально открыт) или НЗ (нормально закрыт) в зависимости от того, открыт или закрыт клапан при отсутствии давления на мембране привода. Рис. 2.85. Клапаны регулирующие стальные односедельные: а — со стержневым плунжером рычажный с патрубками под приварку для воды (ру = 1 МПа, ^п<250°С); б —с поршневым плунжером рычажный фланцевый для пара (Ру= 1,6 МПа, <р<500°С) Рис, 2.86. Клапаны регулирующие стальные двухседельные рычажные с патрубками под приварку для воды и пара (Ру = 2,5 МПа, < 400 °С): а - со стержневым плунжером; б — с полым плунжером В; некоторых, случаях может быть использован беспру-жинный регулирующий клапан, привод которого имеет две мембраны и две герметично изолированные полости. В одну из полостей подается сжатый воздух или газ, упругость которого используется взамен пружины. Во вторую полость подается командное давление воздуха. Упругость сжатого воздуха в полости нагружения определяет собой силовую характеристику регулирующего клапана: ход — давление командного воздуха. Рис. 2.92. Клапаны регулирующие стальные двухседельные флан-цевые с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) для жидких и газообразных сред {ру ~ 4 МПа, /р < 300 °С): а — со стержневым плунжером; б — с полым плунжером Такие регулирующие клапаны не получили широкого применения. На их работу могут оказывать влияние колебания температуры окружающего воздуха и возможные утечки воздуха или газа из полости нагружения. Основные параметры и конструктивные разновидности регулирующих клапанов (с поступательным перемещением плунжера по направлению потока среды в клапане) для условных диаметров прохода Dy = 6-400 мм и /^у < 32 МПа регламентированы ГОСТ 9701—79. Рис. 2.97. Вентили регулирующие стальные угловые со стержневым плунжером: а — фланцевый для жидких и газообразных нефтепродуктов (уОу = 32 МПа, ^ 200 °С); 6 — цапковый для жидких и газообразных сред (р — 200 МПа, tp < 200 °С) Регулирующие клапаны изготовляют из чугуна, стали, коррозионно-стойкой стали. Для коррозионных сред применяют мембранные клапаны с внутренним коррозионно-стойким покрытием и шланговые регулирующие клапаны. Применяются также мембранные и шланговые регулирующие вентили. Мембранные и шланговые клапаны и вентили не имеют плунжера, которому можно было бы придать форму, необходимую для обеспечения требуемой пропускной характеристики. В мембранном клапане пропускная способность изменяется путем перемещения мембраны относительно седла корпуса, а в шланговом—путем пережима шланга. Мембранные и шланговые вентили и клапаны обладают высокой коррозионной стойкостью, но срок их службы и энергетические параметры рабочей среды ограничены. В энергетике в качестве регулирующей арматуры применяются также однодисковые (шиберные) задвижки и краны с цилиндрическим полым затвором, снабженным круглым или профилированным проходным отверстием. Опыт показал, что в условиях высоких давлений и температур такие регулирующие устройства в виде шиберных задвижек по своим эксплуатационным качествам превосходят обычные регулирующие клапаны. Задвижка имеет плоский диск (шибер), который под действием давления рабочей среды (вода, пар) плотно прижимается к уплотнительному кольцу корпуса. Они выпускаются с бесфланцевым присоединением крышки к корпусу; управление производится с помощью электропривода. Регулирующие клапаны с мембранным пружиннььм исполнительным механизмом (МИМ) могут быть снабжены дополнительными устройствами (блоками), расширяющими области применения регулирующих клапанов и способствующими повышению точности работы клапана. К таким блокам относятся: верхний и боковой ручные дублеры, позиционные реле (позиционеры), датчики положения, фиксаторы и др. Основные параметры регулирующих клапанов регламентированы ГОСТ 25866—83,
