Главная » 2011 » Июль » 22 » Распределительные электромагнитные клапаны.Регуляторы давления.Классификация, конструкция и принцип работы регуляторов давления.
20:41
Распределительные электромагнитные клапаны.Регуляторы давления.Классификация, конструкция и принцип работы регуляторов давления.
Распределительные электромагнитные клапаны предназначены для направления рабочей среды в один из двух (или больше) обслуживаемых трубопроводов. В зависимости от числа патрубков в корпусе клапана для присоединения обслуживаемых линий распределительные клапаны подразделяются на трехходовые (три патрубка), четырехходовые (четыре патрубка) и многоходовые. Классификация распределительных электромагнитных клапанов приведена на схеме 2.11, а различные их конструкции—на рис. 2.127—2.130. Наиболее часто распределительные клапаны (распределители) используются для управления пневмоприводами и гидроприводами. Они используются также для отбора проб воздуха из нескольких камер. При управлении пневмоприводом выпуск отработавшего воздуха может производиться в атмосферу или в емкость. После подачи давления управляющей среды в цилиндр оно должно быть зафиксировано. Это выполняется электромагнитным приводом без защелки или с помощью защелки, фиксирующей положение золотника в требуемом положении. Применяются также конструкции со встроенным обратным клапаном. Для управления распределительным электромагнитным клапаном используются один или два электромагнита. Применяются электромагниты тянущие, толкающие или реверсивные (тянущие и толкающие). Режим работы электромагнитного привода может быть с длительным или кратковременным нахождением обмотки электромагнита под напряжением. Трехходовые распределительные клапаны обычно имеют один патрубок для подключения к компрессору, один патрубок для подачи воздуха в пневмопривод и один патрубок или отверстие для выпуска отработавшего воздуха во время обратного хода поршня управляемого привода. Такие распределители применяются, как правило, для управления пневмоприводами одностороннего действия. При управлении пневмоприводом двустороннего действия применяются четырехходовые распределительные клапаны. Они имеют один патрубок для приема рабочей (управляющей) среды, два патрубка для подачи давления в управляемый привод и патрубок или отверстие (одно или несколько) для отвода отработавшего воздуха из полостей привода.
Распределительные клапаны, предназначенные для работы в системах отбора проб воздуха, имеют один выходной патрубок, который может соединяться с одним из нескольких входных патрубков. Многоходовые распределительные клапаны (пяти- и шести ходовые) предназначены для выполнения сложных функций при управлении приводами и другими механизмами. В распределительных клапанах используются рабочие органы, с клапанным или поршневым (золотниковым) затвором. Различают распределительные электромагнитные клапаны прямого действия и с усилителем, работающие с использованием энергии рабочей среды. В распределительных клапанах первого типа золотник жестко связан с сердечником электромагнитного привода и перемещается за счет силы, создаваемой последним. В распределительных клапанах второго типа распределительный, орган выполнен со свободно плавающим золотником и для перемещения последнего дополнительно используется энергия рабочей среды, потоком которой управляет распределитель. Для возможности управления клапаном при отсутствии электроэнергии обычно предусматривается ручной дублер привода.
Распределительные электромагнитные клапаны изготовляются из ковкого чугуна, алюминия или из коррозионно-стойкой стали. 2.11, Регуляторы давления Регуляторы давления представляют собой конструкции автоматически действующей арматуры, снабженные чувствительным элементом, управляющим приводом плунжера. Чувствительным элементом (датчиком командных сигналов) служит резиновая мембрана или поршень. Силовое замыкание подвижной системы, включающей чувствительный элемент, осуществляется грузом или пружиной. Действие регулятора основано на использовании энергии рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу. С изменением давления на контролируемом участке изменяется степень открытия регулирующего органа регулятора в сторону, необходимую для восстановления исходного давления. Классификация регуляторов давления прямого действия приведена на схеме 2,12, а различные их конструкции показаны на рис. 2.131— 2.139.
Схема 2.12 Классификация регуляторов давления прямого действия
Регулятор обычно настраивается на определенный узкий интервал давлений, а изменение хода плунжера происходит при изменении давления рабочей среды. С изменением расхода изменяется и отрегулированное давление. Это происходит в связи с влиянием жесткости мембраны или пружины привода, которые в зависимости от хода плунжера создают различные усилия. Приращение давления dp, необходимое для подъема плунжера на 1 мм, представляет собой неравномерность регулирования и является одной из важных характеристик регулятора давления прямого действия,силовое замыкание подвижной системыг заставляя плунжер перемещаться, а мембранный или поршневой привод ограничивает перемещение плунжера в зависимости от давления среды в контро-лируемом участке. Рис. 2,131. Регуляторы давления чугунные (стальные) рычажно-грузовые двухседельные фланцевые для жидких и газообразных сред (Ру= 1,6 МПа, Tр^300°С); а — контролируемый участок «после себя»; б — «до себя» Рис. 2.136. Регулятор давления стальной типа РДД с заслонкой фланцевый для топливного газа (Рр == 3 МПа, < 40 °С) Рис, 2.137. Регулятор давления стальной прямоточный с мембраной фланцевый для нефти и газа (рр = 5 МПа, < 100 "С) Рис. 2.138. Регулятор давления типа РД-50М из ковкого чугуна муфтовый для топливного газа(ру = 1,6 МПа, t^ 40 С) Рис, 2.139. Регулятор давления типа РДУК-2 из ковкого чугуна фланцевый для топливного газа (Рр = 0,6 МПа, ^р^40°С)
Расходная характеристика регулятора давления «давление — ход плунжера» зависит от жесткости пружины и от изменения эффективной площади мембраны с ходом плунжера (жесткости мембраны). На характер изменения эффективной площади мембраны оказывают влияние диаметры мембраны и грибка, толщина и свойства материала мембраны. Наиболее часто регулятор давления состоит из двухседельяого тарельчатого клапана, снабженного мембранным рычажно-грузо-вым приводом, поэтому полный ход штока требуется небольшой. Расчетное значение полного хода плунжера в этом случае равно 5у= 0,15cfc) где — диаметр отверстия в седле клапана. Здесь применим и используется привод с плоской мембраной сравнительно небольшого диаметра. Мембрана играет роль не только привода, но и роль чувствительного элемента. Применение формованной мембраны большого диаметра здесь нецелесообразно, так как она образует элемент повышенной чувствительности, при котором малые изменения давления будут приводить к резким перемещениям плунжера с большой амплитудой колебаний, когда возникает опасность работы регулирующего органа с ударами плунжера о седло. Малая плоская мембрана создает не только менее чувствительную систему, но благодаря повышенной жесткости несколько приближает астатический характер работы регулятора с резкими перемещениями плунжера к более спокойной работе пропорционального регулятора. При этом несколько увеличивается неравномерность отрегулированного давления, но работа клапана протекает более спокойно. В двухседельных регуляторах давления «после себя» мембранная головка соединяется с участком трубопровода после регулятора (по направлению потока), а двух-тарельчатый плунжер устанавливается относительно седла тарелками вверх, так что при подъеме плунжера регулирующий орган открывается. В регуляторах давления «до себя» мембранная головка соединяется с участком трубопровода до регулятора (с учетом направления потока), а плунжер устанавливается тарелками вниз, так что при его подъеме регулирующий орган закрывается. Таким образом при изменениях давления на контролируемых участках трубопровода перемещение плунжера регулятора способствует сохранению заданного давления. Односедельные стальные прямоточные регуляторы давления прямого действия «после себя» с пружинно-мембранным приводом применяются для работы на различных средах: природный газ, нефть, пластовые воды; устанавливаются на нефтяных скважинах с целью защиты от высоких давлений технологической арматуры и аппаратуры низкого давления, расположённых за клапаном. Значительное превышение мощади мембраны над площадью тарелки клапана обеспечивает надежное прижатие тарелки к седлу при возникновении высокого давления. При. «пропарке» трубопровода привод выключается с помощью пробкового крана. Регулятор давления «после себя» прямого действия, работающий в условиях, когда отрегулированное давление меньше половины регулируемого ръ т. е. при рз < 0,5pi, называется редукционным клапаном. В конструкциях регуляторов (кроме мембранного) используется также поршневой привод. При повышенных давлениях и температурах в качестве чувствительного элемента используются металлические мембраны, а нагружение производится с помощью пружины. Это создает возможность применять компактные конструкции, обладающие малой инерционностью и достаточной чувствительностью. В регуляторах с поршнем и пружиной для регулирования используется действие пружины и усилие от давления пара на поршень и тарелку клапана, которые уравновешиваются в определенном положении тарелки. При повышении давления пара увеличивается усилие на поршень от давления пара в верхней части ци- линдра- и поршень стремится закрыть клапан, этому противодействуют возрастающее усилие пружины и давление на тарелку клапана. Для получения нужного давления редуцированного пара с помощью нижнего маховика изменяется усилие пружины. Регулятор снабжен двумя сменными пружинами. Поршень имеет резиновые манжеты, для защиты которых от действия пара в цилиндр заливается вода. На линии вдоль редукционного клапана до него и за ним устанавливаются запорные вентили с обводной линией. За клапаном устанавливаются предохранительный клапан и манометр для контроля давления. Регулятор прямого действия (редукционный клапан) с поршневым приводом и внутренним импульсным механизмом (пилотным устройством) используется для редуцирования давления пара, воздуха или газа. Конструкция обеспечивает повышенную точность регулирования. На металлическую мембрану импульсного механизма действует отрегулированное давление за клапаном. При понижении давления мембрана под действием пружины опускается и открывает импульсный клапан, управляющий подачей среды до клапана на поршень. Опускаясь вниз, поршень открывает отверстие седла в корпусе регулирующего органа. Регулировка давления осуществляется путем изменения поджа-тия главной пружины. Регулятор давления снабжается несколькими сменными пружинами для разных диапазонов регулируемого давления. Регулятор давления (редукционный клапан) с условным диаметром Прохода Dy = 20 мм предназначен для снижения давления воздуха и других газообразных сред. Регулятор статического типа — без импульсного клапана. Чувствительным элементом служит мембрана, изготовляемая из вакуумной резины. Нагружена мембрана пружиной, сильфон служит разгрузочным элементом. Рабочее начальное давление подается в правый входной патрубок, среда проходит через фильтр и вступает в полость клапана снаружи сильфона. Площадь круга, ограниченная уплотнительной поверхностью клапана, равна эффективной площади сильфона, поэтому клапан разгружен от действия давления рабочей среды. Под действием усилия пружины клапан находится в открытом положении и величина открытия зависит от усилия пружины, которое уравновешивается действие отрегулированного давления на мембрану. Регулировка этого давления производится изменением поджатия пружины. В регуляторах давления действие пружины может быть заменено действием давления газовой среды. Регулятор давления прямого действия «после себя» c Dy = 6 мм и с = 16 МПа устанавливается в газовых контурах АЭС и предназначается для поддержания после регулятора рабочего давления = 3,7 ± db 0,35 МПа при изменении давления до регулятора от 4,5 до 16 МПа. Чувствительным элементом является резиновая мембрана. Функции задатчикз выполняет камера нагружения. Принцип работы регулятора следующий. Камера нагружения заполняется газовой рабочей средой определенного, заранее заданного, давления, после чего герметично отключается запорным вентилем. Для контроля заданного давления на подводящей линии устанавливается манометр. Газ поступает во входной патрубок, проходит через фильтр под золотник регулятора и по зазорам между золотником и седлом — в подмембранную полость и далее в выходной патрубок. При повышении давления на входе золотник приоткрывает проход в седле, при этом давление в подмембранной полости повышается и мембрана вместе с золотником перемещается вверх, перекрывая проход в седле, в результате чего давление на выходе остается постоянным. Если трубопровод или емкость за клапаном отсечены, а через регулятор происходит протечка среды, начинает действовать предохранительное устройство. При повышении давления за регулятором до 4,8 МПа резиновая мембрана перемещается вниз, открывает сброснс« отверстие и выбрасывает избыток среды в атмосферу. При снижении давления до значения обратной посадки пружина закрывает золотником сбросное отверстие. При использовании клапана на трубопроводе, используемом для передачи кислорода, его выполняют из латуни. Поверхности деталей, соприкасающиеся с кислородом, перед установкой на кислородопровод тщательно обезжиривают. На линиях городского газоснабжения предприятий и жилых домов широко используются регуляторы давления моделей РД-50М и РДУК2. Основные параметры регуляторов давления промышленной арматуры регламентированы ГОСТ 12678—80.
