Плунжерный клапан что это
ЗАО «РОУ». Крахтинов А. Н. Современные плунжерные регулирующие клапаны
В статье Крахтинова Алексея Николаевича (ЗАО «РОУ») рассмотрены принципы и особенности конструкции плунжерных регулирующих клапанов. Материал размещен в четвертом выпуске журнала «Вестник арматуростроителя».
Процесс работы регулирующего клапана может сопровождаться такими неблагоприятными явлениями, как кавитация, вибрация и шум. При прохождении среды через золотник при малых открытиях происходит резкое увеличение скорости, что приводит к мгновенному понижению давления.
Если понижение давления происходит ниже давления насыщенных паров, возникает процесс кавитации. Кавитация – образование в жидкости капельных полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков или каверн). При повышении давления после прохождения золотника рост пузырьков прекращается и происходит их схлопывание. В момент схлопывания (по некоторым источникам) скорость гидравлического удара может доходить до 1 000 м/с, а давление возрастать до 100 МПа.
Результатом этих явлений может стать интенсивный износ поверхностей дроссельной пары, корпуса, штока и уплотнительных элементов сальника, а также нарушение герметичности в дроссельной паре и фланцевых соединениях. Таким образом, имеет место нарушение нормальной работы клапана и, как следствие, его отказ, т. е. сокращение срока службы. Сюда же следует добавить шумовое загрязнение окружающей среды. Как известно, уровень шума в рабочих помещениях ограничен нормативными документами.
Для предотвращения возникновения кавитации важно добиться снижения скорости потока, а также применять материалы, способные сопротивляться кавитации.
Для снижения скорости потока на пути следования рабочей среды устанавливается лабиринтное сопротивление. В зависимости от необходимой расходной характеристики при регулировании рассчитывается необходимое число лабиринтных каналов на каждой высоте по ходу открытия золотника. При движении среды по лабиринтному каналу происходит постепенное снижение давления, что предотвращает снижение давления ниже давления насыщенных паров.
Современный уровень расчётного обеспечения позволяет рассчитать бескавитационный перепад давления на регулирующем клапане, а также перепад давления, обеспечивающий заданную скорость течения объёмноустойчивой или сжимаемой жидкости. В технической литературе и в каталожных материалах зарубежных фирм можно найти конкретные рекомендации по предельным значениям скоростей течения для жидкости и газа.
Регулирующий клапан выполняет две функции: управление потоком и дросселирование, т. е. гашение избыточного перепада давления. Под избыточным (для клапана) перепадом давления следует понимать его избыток сверх необходимого значения для того, чтобы обеспечить максимальный расход регулируемой среды и управление потоком. Довольно часто избыточный перепад давления существенно больше необходимого значения. Основным источником избыточного перепада давления может стать завышение общего перепада давления в трубопроводной системе при выборе источника напора. Кроме того, при закрытии клапана перепад давления на нём увеличивается, и в положениях, близких к закрытию, именно на регулирующем клапане рассеивается весь перепад давления трубопроводной системы.
Наиболее важным направлением в развитии конструкций регулирующих клапанов следует признать разделение в конструкции клапана функций управления потоком и дросселирования. Таким образом, проточная часть клапана делится на две зоны: регулируемую (дроссельная пара) и нерегулируемую (различные гидравлические сопротивления в проточной части клапана). Сопротивления в проточной части клапана, выполняющие функцию дросселирования, называют дополнительными каскадами дросселирования. Назначение дополнительных каскадов – уменьшить перепад давления на дроссельной паре и осуществить процесс дросселирования без кавитации, вибрации и шума. Количество и форма дополнительных каскадов зависит от назначения и, соответственно, конструкции клапана. Клеточная конструкция регулирующего клапана наиболее удобна для размещения дополнительных каскадов, поэтому большая часть известных конструкций многокаскадных регулирующих клапанов реализована именно на базе клеточных (плунжерных) конструкций.
Название «клеточный (плунжерный) клапан» происходит от наименования характерной детали – втулки с отверстиями или профилированным вырезом – клетки. Клапаны, в которых применены такие втулки, стали называть клеточными. При помощи втулки-«клетки» седло фиксируется в корпусе, в некоторых конструкциях седло и клетка выполнены в виде единой детали.
В клеточных регулирующих клапанах пропускная характеристика (зависимость пропускной способности от положения затвора) может обеспечиваться двумя способами:
• за счёт отверстий или вырезов в клетке, выходящих из сопряжения с затвором, перемещающимся внутри клетки (для клеточных клапанов это стандартный вариант);
• стандартным способом (за счёт изменения площади щели между затвором и седлом).
Конструкции клеточных регулирующих клапанов (рис. 1) относятся в основном к группе средних расходов (DN 25-200), которая является и самой многочисленной. Именно поэтому для пользователей очень важно в качестве регулирующих клапанов средних расходов иметь добротную, гибкую и удобную в эксплуатации универсальную конструкцию. Такую конструкцию имеют клеточные регулирующие клапаны, производимые в настоящее время практически всеми ведущими в данной области зарубежными фирмами. На мировом рынке регулирующих клапанов клеточные клапаны практически вытеснили как более совершенные все остальные конструкции клапанов.
Регулирование в плунжерном клапане (рис. 2) происходит за счёт перемещения золотника внутри цилиндра и открытия определенной площади, необходимой для работы на заданных рабочих параметрах. Клапан может выполнять функцию запорной арматуры, имеет класс герметичности «А» по ГОСТ 54808-2011.
В конструкции может быть использована разгрузка по расходу для уменьшения крутящего момента на втулке шпинделя клапана. Максимальное усилие в работе клапана необходимо преодолеть в момент открытия. При разгрузке по расходу часть среды перепускается через пилотный клапан, для открытия которого необходимо значительно меньшее усилие, в результате чего происходит повышение давления за золотником и уменьшение перепада давления, и, как следствие, снижение необходимого усилия для открытия золотника.
В данном клапане возможное направление движения рабочей среды – только «На затвор», т. к. при движении среды «Под затвор» среда воздействием на пилотный клапан будет стремиться открыть его. Данный тип разгрузки рассчитан на температуру до 560 °С.
Ход среды «На золотник» в свою очередь уменьшает необходимое усилие для доуплотнения и обеспечения необходимой герметичности за счёт действия самой среды на золотник.
Клапан плунжерный с лабиринтным каналом предназначен для регулирования и дросселирования потока рабочей среды при больших перепадах давления. При установке лабиринта происходит распределение перепада давления на каждую ступень лабиринта.
При применении регулирующих клапанов клеточного типа потребитель получает дополнительные преимущества в различных нестандартных ситуациях. Клеточный клапан – это клапан универсального применения. Универсальность достигается разнообразием вариантов (исполнений) внутренних элементов клапана, в основном – втулки-«клетки».
Клеточные клапаны обеспечивают следующие выгоды и преимущества:
• удобство эксплуатации, низкие эксплуатационные затраты, возможность по месту изменять характеристики клапана (пропускную характеристику, Kvy и др.). По результатам пробной эксплуатации представляется возможным посредством замены внутренних элементов клапана обеспечить его характеристики, в большей степени соответствующие условиям эксплуатации. В случае перехода установки в режим уменьшенной производительности можно соответствующим образом уменьшить значения Kvy;
• высокую герметичность в дроссельной паре, аналогичную односедельным неразгруженным регулирующим клапанам;
• высокие антикавитационные свойства. Клеточные регулирующие клапаны в стандартном варианте в силу своей конструкции уже обладают повышенными антикавитационными свойствами, однако эти свойства при необходимости могут быть усилены применением специальной геометрии (конфигурации) проточной части;
• высокие антишумовые свойства (для случая течения газа при большом перепаде давления);
• высокое значение допустимого перепада давления. Для клеточных клапанов допустимый перепад давления равен, как правило, условному давлению.
Кроме того, предлагаем к просмотру обзорный видеорепортаж с производства ЗАО «Редукционно-охладительные установки»:
Весь цикл видеорепортажей о ЗАО «РОУ» вы найдёте здесь:
РОУ, ЗАО. Крахтинов А.Н. Современные плунжерные регулирующие клапаны
Процесс работы регулирующего клапана может сопровождаться такими неблагоприятными явлениями, как кавитация, вибрация и шум. При прохождении среды через золотник при малых открытиях происходит резкое увеличение скорости, что приводит к мгновенному понижению давления.
Если понижение давления происходит ниже давления насыщенных паров, возникает процесс кавитации. Кавитация – образование в жидкости капельных полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков или каверн). При повышении давления после прохождения золотника рост пузырьков прекращается и происходит их схлопывание. В момент схлопывания (по некоторым источникам) скорость гидравлического удара может доходить до 1 000 м/с, а давление возрастать до 100 МПа.
Результатом этих явлений может стать интенсивный износ поверхностей дроссельной пары, корпуса, штока и уплотнительных элементов сальника, а также нарушение герметичности в дроссельной паре и фланцевых соединениях. Таким образом, имеет место нарушение нормальной работы клапана и, как следствие, его отказ, т. е. сокращение срока службы. Сюда же следует добавить шумовое загрязнение окружающей среды. Как известно, уровень шума в рабочих помещениях ограничен нормативными документами.
Для предотвращения возникновения кавитации важно добиться снижения скорости потока, а также применять материалы, способные сопротивляться кавитации.
Для снижения скорости потока на пути следования рабочей среды устанавливается лабиринтное сопротивление. В зависимости от необходимой расходной характеристики при регулировании рассчитывается необходимое число лабиринтных каналов на каждой высоте по ходу открытия золотника. При движении среды по лабиринтному каналу происходит постепенное снижение давления, что предотвращает снижение давления ниже давления насыщенных паров.
Современный уровень расчётного обеспечения позволяет рассчитать бескавитационный перепад давления на регулирующем клапане, а также перепад давления, обеспечивающий заданную скорость течения объёмноустойчивой или сжимаемой жидкости. В технической литературе и в каталожных материалах зарубежных фирм можно найти конкретные рекомендации по предельным значениям скоростей течения для жидкости и газа.
Регулирующий клапан выполняет две функции: управление потоком и дросселирование, т. е. гашение избыточного перепада давления. Под избыточным (для клапана) перепадом давления следует понимать его избыток сверх необходимого значения для того, чтобы обеспечить максимальный расход регулируемой среды и управление потоком. Довольно часто избыточный перепад давления существенно больше необходимого значения. Основным источником избыточного перепада давления может стать завышение общего перепада давления в трубопроводной системе при выборе источника напора. Кроме того, при закрытии клапана перепад давления на нём увеличивается, и в положениях, близких к закрытию, именно на регулирующем клапане рассеивается весь перепад давления трубопроводной системы.
Наиболее важным направлением в развитии конструкций регулирующих клапанов следует признать разделение в конструкции клапана функций управления потоком и дросселирования. Таким образом, проточная часть клапана делится на две зоны: регулируемую (дроссельная пара) и нерегулируемую (различные гидравлические сопротивления в проточной части клапана). Сопротивления в проточной части клапана, выполняющие функцию дросселирования, называют дополнительными каскадами дросселирования. Назначение дополнительных каскадов – уменьшить перепад давления на дроссельной паре и осуществить процесс дросселирования без кавитации, вибрации и шума. Количество и форма дополнительных каскадов зависит от назначения и, соответственно, конструкции клапана. Клеточная конструкция регулирующего клапана наиболее удобна для размещения дополнительных каскадов, поэтому большая часть известных конструкций многокаскадных регулирующих клапанов реализована именно на базе клеточных (плунжерных) конструкций.
Название «клеточный (плунжерный) клапан» происходит от наименования характерной детали – втулки с отверстиями или профилированным вырезом – клетки. Клапаны, в которых применены такие втулки, стали называть клеточными. При помощи втулки-«клетки» седло фиксируется в корпусе, в некоторых конструкциях седло и клетка выполнены в виде единой детали.
В клеточных регулирующих клапанах пропускная характеристика (зависимость пропускной способности от положения затвора) может обеспечиваться двумя способами:
• за счёт отверстий или вырезов в клетке, выходящих из сопряжения с затвором, перемещающимся внутри клетки (для клеточных клапанов это стандартный вариант);
• стандартным способом (за счёт изменения площади щели между затвором и седлом).
Конструкции клеточных регулирующих клапанов (рис. 1) относятся в основном к группе средних расходов (DN 25-200), которая является и самой многочисленной. Именно поэтому для пользователей очень важно в качестве регулирующих клапанов средних расходов иметь добротную, гибкую и удобную в эксплуатации универсальную конструкцию. Такую конструкцию имеют клеточные регулирующие клапаны, производимые в настоящее время практически всеми ведущими в данной области зарубежными фирмами. На мировом рынке регулирующих клапанов клеточные клапаны практически вытеснили как более совершенные все остальные конструкции клапанов.
Регулирование в плунжерном клапане (рис. 2) происходит за счёт перемещения золотника внутри цилиндра и открытия определенной площади, необходимой для работы на заданных рабочих параметрах. Клапан может выполнять функцию запорной арматуры, имеет класс герметичности «А» по ГОСТ 54808-2011.
В конструкции может быть использована разгрузка по расходу для уменьшения крутящего момента на втулке шпинделя клапана. Максимальное усилие в работе клапана необходимо преодолеть в момент открытия. При разгрузке по расходу часть среды перепускается через пилотный клапан, для открытия которого необходимо значительно меньшее усилие, в результате чего происходит повышение давления за золотником и уменьшение перепада давления, и, как следствие, снижение необходимого усилия для открытия золотника.
В данном клапане возможное направление движения рабочей среды – только «На затвор», т. к. при движении среды «Под затвор» среда воздействием на пилотный клапан будет стремиться открыть его. Данный тип разгрузки рассчитан на температуру до 560 °С.
Ход среды «На золотник» в свою очередь уменьшает необходимое усилие для доуплотнения и обеспечения необходимой герметичности за счёт действия самой среды на золотник.
Клапан плунжерный с лабиринтным каналом предназначен для регулирования и дросселирования потока рабочей среды при больших перепадах давления. При установке лабиринта происходит распределение перепада давления на каждую ступень лабиринта.
При применении регулирующих клапанов клеточного типа потребитель получает дополнительные преимущества в различных нестандартных ситуациях. Клеточный клапан – это клапан универсального применения. Универсальность достигается разнообразием вариантов (исполнений) внутренних элементов клапана, в основном – втулки-«клетки».
Клеточные клапаны обеспечивают следующие выгоды и преимущества:
• удобство эксплуатации, низкие эксплуатационные затраты, возможность по месту изменять характеристики клапана (пропускную характеристику, Kvy и др.). По результатам пробной эксплуатации представляется возможным посредством замены внутренних элементов клапана обеспечить его характеристики, в большей степени соответствующие условиям эксплуатации. В случае перехода установки в режим уменьшенной производительности можно соответствующим образом уменьшить значения Kvy;
• высокую герметичность в дроссельной паре, аналогичную односедельным неразгруженным регулирующим клапанам;
• высокие антикавитационные свойства. Клеточные регулирующие клапаны в стандартном варианте в силу своей конструкции уже обладают повышенными антикавитационными свойствами, однако эти свойства при необходимости могут быть усилены применением специальной геометрии (конфигурации) проточной части;
• высокие антишумовые свойства (для случая течения газа при большом перепаде давления);
• высокое значение допустимого перепада давления. Для клеточных клапанов допустимый перепад давления равен, как правило, условному давлению.
Плунжерный клапан что это такое
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Плунжерный клапан
Жидкость из резервуара поступает через входйое отверстие 1 к шестеренному насосу 2 и от него через окно 6, регулируемое плунжерным клапаном 7, и канал 8 к входному ( всасывающему) Каналу 11 основного поршневого насоса. Излишек подачи шесте-рен НОго насоса возвращается через переливной клапан 17 к всасывающему его каналу. Для обеспечения теплообмена определенное количество жидкости отводится в резервуар через ЖИК-лерное отверстие ( дроссель) 5 большого сопротивления. [16]
Пневмогидравлический узел измерительного блока включает в себя моторный блок во взрывозащищенном корпусе и укрепленные снаружи шестеренчатый насос, программный механизм и переключающий плунжерный клапан с соответствующими коммуникациями. [17]
При выборе исполнительных устройств по пропускной способности определяют следующие параметры этих устройств: условная пропускная способность; диаметр условного прохода; вид пропускной характеристики ( для плунжерных клапанов ); рабочее давление; диапазон перепада давления на клапане или заслонке. [18]
Выбирая исполнительное устройство по пропускной способности, определяют следующие параметры этих устройств: условная пропускная способность РО, диаметр условного прохода, вид пропускной характеристики ( для плунжерных клапанов ), рабочее давление, диапазон перепада давления — на клапане или заслонке. [19]
На рис. 414, г и д показаны конструктивная схема и условное обозначение предохранительного клапана двухступенчатого тина ( непрямого действия) ( см. также рис. 226), состоящего из перекрыв-ного плунжерного клапана ( затвора) 2 ( или перекрывного плунжера) и, регулируемого по давлению винтом 4 вспомогательного клапана-датчика Л, к которому через дроссель 1 подводится жидкость из входного канала. [22]
Терморегулятор ( рис. 153) отличается от предыдущих тем, что работает не на две позиции — включено — выключено, а является пропорциональным; благодаря параллельному расположению рычагов 3 и 2 плунжерный клапан 8 перепускает большее или меньшее количество импульсного воздуха к пропорциониру-ющему механизму, изменяющему подачу газа и воздуха в горелку. Терморегулятор применяется в пневматической автоматике института Мосгазпроект для жаротрубных котлов. [24]
На рис. 96 показано устройство полуавтоматической бюретки, в которой предусмотрено автоматическое изменение скорости подачи титранта. Здесь применен электромагнитный плунжерный клапан с основными запирающими поверхностями типа шар-конус. Затвор состоит из двух клапанов. Плунжер 1 нижнего основного клапана имеет стальной сердечник; при опускании на седло он полностью прекращает подачу раствора. Плунжер 5 верхнего вспомогательного клапана сердечника не имеет. На запирающей конусной поверхности этого плунжера нанесена вертикальная риска 4, обеспечивающая небольшое пропускание раствора при закрытом верхнем клапане. [28]
плунжер клапана
Смотреть что такое «плунжер клапана» в других словарях:
Плунжер — вытеснитель цилиндрической формы, длина которого намного больше диаметра … Википедия
плунжер — Подвижный регулирующий элемент затвора регулирующего клапана, перемещением которого достигается изменение пропускной способности. [ГОСТ Р 52720 2007] плунжер Устройство, регулирующее движение стрелы относительно лука при метании. [ГОСТ Р 51549… … Справочник технического переводчика
плунжер — 3.1 плунжер: Выдвижное звено (ступень) одностороннего действия. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
пробка клапана — плунжер клапана … Словарь русских синонимов по технологиям автоматического контроля
ГОСТ Р 52720-2007: Арматура трубопроводная. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 52720 2007: Арматура трубопроводная. Термины и определения оригинал документа: 2.29 авария: Разрушение сооружений и/или технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрывы и/или… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СТ ЦКБА 011-2004: Арматура трубопроводная. Термины и определения — Терминология СТ ЦКБА 011 2004: Арматура трубопроводная. Термины и определения: 2.29 авария Разрушение сооружений и/или технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрывы и/или выбросы опасных веществ.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Плунжерный лифт — (от англ. plunge нырять, погружаться * a. plunger lift; н. Plungerlift; ф. ascenseur plongeur; и. ascensor de embolo buso) разновидность периодич. газлифта c использованием плунжера. B состав установки П. л. кроме обычного оборудования… … Геологическая энциклопедия
Регулирующий клапан — Современный регулирующий клапан с электрическим приводом. Регулирующий клапан один из конструктивных видов регулирующей трубопроводной арматуры. Это наиболее часто примен … Википедия
затвор — 3.6 затвор: Совокупность подвижной (золотник, диск и т.п.) и неподвижной (седло) частей запирающего элемента арматуры, образующая (при открытом затворе) проходное сечение или (при закрытом затворе) герметичное соединение. Источник: ГОСТ 9544 2005 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
1: — Терминология 1: : dw Номер дня недели. «1» соответствует понедельнику Определения термина из разных документов: dw DUT Разность между московским и всемирным координированным временем, выраженная целым количеством часов Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Плунжерный клапан
Плунжерный клапан весьма чувствителен к загрязнению масла в картере: при попадании в канал посторонних частиц плунжер может заклиниться, в результате чего снизится давление в системе смазки двигателя. [1]
Дифференциальные плунжерные клапаны прямого действия применяют при большом расходе жидкости и высоком давлении с целью уменьшения действующих усилий и размеров пружин. В дифференциальном клапане ( рис. 122 а) пружина воспринимает только часть усилия, создаваемого давлением жидкости. Для этого в золотнике 7 установлен поршень 2, нижний торец которого соприкасается с пробкой 3 клапана. Жидкость поступает в полость А и через сверления в золотнике в полость Б над поршнем. На пружину золотника действует усилие, равное произведению давления жидкости на площадь поршня. [3]
В плунжерном клапане ( рис. 102, б) седла 2 и плунжеры 6 перемещаются друг относительно друга. [4]
В плунжерном клапане ( рис. 31, б) седла 2 и плунжеры 6 перемещаются друг относительно друга. [6]
Когда шток плунжерного клапана ударится о подушку, клапан закроется и перекроет свободный проход газа и жидкости через плунжер. Поступающий из скважины вместе с нефтью в подъемные трубы газ своим давлением будет толкать вверх плунжер с находящимся над ним столбом жидкости, и при известном количестве поступившего в подъемные трубы газа столб жидкости вместе с плунжером достигнет устья скважины. Облегченный же плунжер поднимается вверх в камеру 77, газ из-под плунжера через те же отверстия в патрубке 4 поступит в выкидную линию, давление под плунжером снизится, клапан плунжера откроется, плунжер вновь начнет падать вниз, и цикл повторится. [7]
В конструкции плунжерного клапана ( см. рис. 3.29) давление подводится под самостоятельный плунжер 1 малого диаметра. Все остальные площади, на которые не действует давление, должны соединяться с баком. Такими площадями в конструкции этого клапана являются нижний и верхний торцы 2 и 5 большого плунжера. Отверстие 3, если оно выполнено соответствующего диаметра, может служить демпфером. [9]
Для повышения чувствительности плунжерных клапанов необходимо максимально уменьшать трение, основным источником которого являются неуравновешенные радиальные силы давления жидкости и несоосность действия пружины. [10]
Как только это произошло, плунжерный клапан открывается. [12]
Для уменьшения габарита пружины и затвора плунжерного клапана высокого давления ( см. рис. 3.30) плунжер 2 малого диаметра помещают в отверстие плунжера 1 большого диаметра. [13]
Для работы в качестве переливных клапанов рекомендуют плунжерные клапаны ( фиг. Величина х перекрытия окна, через которое масло перетекает в бак, должна быть несколько больше величины амплитуды возможных колебаний плунжера, чтобы при колебаниях он не ударялся о свое гнездо. [14]
Что такое плунжерный клапан?
Пробковый клапан
Пробковый клапан — это простой тип клапана, который позволяет проходить потоку жидкости или блокирует его при проходе через трубу. Сама вилка часто имеет форму перевернутого конуса цилиндра. Ручка сверху позволяет пользователю поворачивать плунжерный клапан, чтобы он вращаясь останавливал или запускал поток жидкости. Для вытекания жидкости в пробке должно быть не менее двух «отсеков», известных как отверстия. Отверстия расположены на противоположных сторонах пробки, и когда пробка повернута в открытое положение, это создает проход для жидкости, через которую она протекает.
Такое расположение двух портов известно как двухпортовый клапан. Трубка, в которой установлен плунжерный клапан, имеет область, в которую может поступать жидкость. Когда 2-ходовой пробковый клапан включен, порты совпадают с отверстиями в трубе, и жидкость протекает прямо через него, как будто пробкового клапана не существует. Другие, более сложные пробковые клапаны, известные как трехходовые клапаны, позволяют жидкости течь в комбинации различных портов. Один порт может подключаться к любому из двух противоположных портов, или все три могут подключаться одновременно.
Существуют две основных категорий водопроводных клапанов: запорные клапаны и обратные клапаны. Запорные клапаны имеют базовую конструкцию, позволяющую включать и выключать поток жидкости или обеспечивать частичный поток. Обратные клапаны, напротив, позволяют жидкости перемещаться только в одном направлении и часто не имеют ручки. Пробковые клапаны попадают в категорию запорных клапанов.
Другие типы клапанов включают шаровые краны. Хотя они похожи на плунжерные клапаны, по своей форме деталей и по тому, как они работают, чтобы останавливать поток жидкости, это обычно определяет конкретную группу, к которой они принадлежат. Независимо от группы, запорные клапаны обычно контролируют жидкость за счет использования рукоятки.
Эксплуатация плунжерного клапана проста, что делает его обычным выбором клапана для водопровода. Пользователь поворачивает ручку, и порты отодвигаются от отверстия в трубе. В некоторых клапанах полный оборот не требуется. Например, для четверть оборотных клапанов требуется только четверть оборота, чтобы остановить поток жидкости. Часто плунжерные клапаны могут уменьшить поток без полного его выключения, если пользователь поворачивает клапан наполовину, но оставляет его достаточно открытым, чтобы жидкость могла пройти через отверстия.
ЗАО «РОУ». Крахтинов А. Н. Современные плунжерные регулирующие клапаны
В статье Крахтинова Алексея Николаевича (ЗАО «РОУ») рассмотрены принципы и особенности конструкции плунжерных регулирующих клапанов. Материал размещен в четвертом выпуске журнала «Вестник арматуростроителя».
Процесс работы регулирующего клапана может сопровождаться такими неблагоприятными явлениями, как кавитация, вибрация и шум. При прохождении среды через золотник при малых открытиях происходит резкое увеличение скорости, что приводит к мгновенному понижению давления.
Если понижение давления происходит ниже давления насыщенных паров, возникает процесс кавитации. Кавитация – образование в жидкости капельных полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков или каверн). При повышении давления после прохождения золотника рост пузырьков прекращается и происходит их схлопывание. В момент схлопывания (по некоторым источникам) скорость гидравлического удара может доходить до 1 000 м/с, а давление возрастать до 100 МПа.
Результатом этих явлений может стать интенсивный износ поверхностей дроссельной пары, корпуса, штока и уплотнительных элементов сальника, а также нарушение герметичности в дроссельной паре и фланцевых соединениях. Таким образом, имеет место нарушение нормальной работы клапана и, как следствие, его отказ, т. е. сокращение срока службы. Сюда же следует добавить шумовое загрязнение окружающей среды. Как известно, уровень шума в рабочих помещениях ограничен нормативными документами.
Для предотвращения возникновения кавитации важно добиться снижения скорости потока, а также применять материалы, способные сопротивляться кавитации.
Для снижения скорости потока на пути следования рабочей среды устанавливается лабиринтное сопротивление. В зависимости от необходимой расходной характеристики при регулировании рассчитывается необходимое число лабиринтных каналов на каждой высоте по ходу открытия золотника. При движении среды по лабиринтному каналу происходит постепенное снижение давления, что предотвращает снижение давления ниже давления насыщенных паров.
Современный уровень расчётного обеспечения позволяет рассчитать бескавитационный перепад давления на регулирующем клапане, а также перепад давления, обеспечивающий заданную скорость течения объёмноустойчивой или сжимаемой жидкости. В технической литературе и в каталожных материалах зарубежных фирм можно найти конкретные рекомендации по предельным значениям скоростей течения для жидкости и газа.
Регулирующий клапан выполняет две функции: управление потоком и дросселирование, т. е. гашение избыточного перепада давления. Под избыточным (для клапана) перепадом давления следует понимать его избыток сверх необходимого значения для того, чтобы обеспечить максимальный расход регулируемой среды и управление потоком. Довольно часто избыточный перепад давления существенно больше необходимого значения. Основным источником избыточного перепада давления может стать завышение общего перепада давления в трубопроводной системе при выборе источника напора. Кроме того, при закрытии клапана перепад давления на нём увеличивается, и в положениях, близких к закрытию, именно на регулирующем клапане рассеивается весь перепад давления трубопроводной системы.
Наиболее важным направлением в развитии конструкций регулирующих клапанов следует признать разделение в конструкции клапана функций управления потоком и дросселирования. Таким образом, проточная часть клапана делится на две зоны: регулируемую (дроссельная пара) и нерегулируемую (различные гидравлические сопротивления в проточной части клапана). Сопротивления в проточной части клапана, выполняющие функцию дросселирования, называют дополнительными каскадами дросселирования. Назначение дополнительных каскадов – уменьшить перепад давления на дроссельной паре и осуществить процесс дросселирования без кавитации, вибрации и шума. Количество и форма дополнительных каскадов зависит от назначения и, соответственно, конструкции клапана. Клеточная конструкция регулирующего клапана наиболее удобна для размещения дополнительных каскадов, поэтому большая часть известных конструкций многокаскадных регулирующих клапанов реализована именно на базе клеточных (плунжерных) конструкций.
Название «клеточный (плунжерный) клапан» происходит от наименования характерной детали – втулки с отверстиями или профилированным вырезом – клетки. Клапаны, в которых применены такие втулки, стали называть клеточными. При помощи втулки-«клетки» седло фиксируется в корпусе, в некоторых конструкциях седло и клетка выполнены в виде единой детали.
В клеточных регулирующих клапанах пропускная характеристика (зависимость пропускной способности от положения затвора) может обеспечиваться двумя способами:
• за счёт отверстий или вырезов в клетке, выходящих из сопряжения с затвором, перемещающимся внутри клетки (для клеточных клапанов это стандартный вариант);
• стандартным способом (за счёт изменения площади щели между затвором и седлом).
Конструкции клеточных регулирующих клапанов (рис. 1) относятся в основном к группе средних расходов (DN 25-200), которая является и самой многочисленной. Именно поэтому для пользователей очень важно в качестве регулирующих клапанов средних расходов иметь добротную, гибкую и удобную в эксплуатации универсальную конструкцию. Такую конструкцию имеют клеточные регулирующие клапаны, производимые в настоящее время практически всеми ведущими в данной области зарубежными фирмами. На мировом рынке регулирующих клапанов клеточные клапаны практически вытеснили как более совершенные все остальные конструкции клапанов.
Регулирование в плунжерном клапане (рис. 2) происходит за счёт перемещения золотника внутри цилиндра и открытия определенной площади, необходимой для работы на заданных рабочих параметрах. Клапан может выполнять функцию запорной арматуры, имеет класс герметичности «А» по ГОСТ 54808-2011.
В конструкции может быть использована разгрузка по расходу для уменьшения крутящего момента на втулке шпинделя клапана. Максимальное усилие в работе клапана необходимо преодолеть в момент открытия. При разгрузке по расходу часть среды перепускается через пилотный клапан, для открытия которого необходимо значительно меньшее усилие, в результате чего происходит повышение давления за золотником и уменьшение перепада давления, и, как следствие, снижение необходимого усилия для открытия золотника.
В данном клапане возможное направление движения рабочей среды – только «На затвор», т. к. при движении среды «Под затвор» среда воздействием на пилотный клапан будет стремиться открыть его. Данный тип разгрузки рассчитан на температуру до 560 °С.
Ход среды «На золотник» в свою очередь уменьшает необходимое усилие для доуплотнения и обеспечения необходимой герметичности за счёт действия самой среды на золотник.
Клапан плунжерный с лабиринтным каналом предназначен для регулирования и дросселирования потока рабочей среды при больших перепадах давления. При установке лабиринта происходит распределение перепада давления на каждую ступень лабиринта.
При применении регулирующих клапанов клеточного типа потребитель получает дополнительные преимущества в различных нестандартных ситуациях. Клеточный клапан – это клапан универсального применения. Универсальность достигается разнообразием вариантов (исполнений) внутренних элементов клапана, в основном – втулки-«клетки».
Клеточные клапаны обеспечивают следующие выгоды и преимущества:
• удобство эксплуатации, низкие эксплуатационные затраты, возможность по месту изменять характеристики клапана (пропускную характеристику, Kvy и др.). По результатам пробной эксплуатации представляется возможным посредством замены внутренних элементов клапана обеспечить его характеристики, в большей степени соответствующие условиям эксплуатации. В случае перехода установки в режим уменьшенной производительности можно соответствующим образом уменьшить значения Kvy;
• высокую герметичность в дроссельной паре, аналогичную односедельным неразгруженным регулирующим клапанам;
• высокие антикавитационные свойства. Клеточные регулирующие клапаны в стандартном варианте в силу своей конструкции уже обладают повышенными антикавитационными свойствами, однако эти свойства при необходимости могут быть усилены применением специальной геометрии (конфигурации) проточной части;
• высокие антишумовые свойства (для случая течения газа при большом перепаде давления);
• высокое значение допустимого перепада давления. Для клеточных клапанов допустимый перепад давления равен, как правило, условному давлению.
Кроме того, предлагаем к просмотру обзорный видеорепортаж с производства ЗАО «Редукционно-охладительные установки»:
Весь цикл видеорепортажей о ЗАО «РОУ» вы найдёте здесь: