3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулирующие клапаны с электроприводом

Регулирующие клапаны на электроприводе – назначение и разновидности

Среди многообразия трубопроводной арматуры особой популярностью пользуется регулирующий клапан. Он предназначен для контроля параметров перемещаемой среды в трубопроводных магистралях разного назначения. Регулировка осуществляется за счет изменения пропускной способности клапана. Для автоматизированного управления регулирующей арматурой применяют различные типы приводов. Они используются в трубопроводах, отдельные элементы которых подвергаются значительным нагрузкам, и могут быть электрическими или пневматическими.

Устройства с электроприводами востребованы в котельных, сетях отопления и вентиляции и на тепловых пунктах. Клапаны с пневмоприводами устанавливают на производствах, где управление осуществляется воздухом. Также клапаны с пневматическим приводом используются на взрывоопасных трубопроводах и для регулировки вне помещений.

Содержание статьи:

Назначение и особенности регулирующих клапанов с приводами

В отличие от запорных клапанов, которые предназначены для полного перекрывания, клапаны для регулировки служат для контроля и изменения объема транспортируемой среды. Такие функции востребованы на промышленных трубопроводах, используемых для перемещения:

  • газообразных и жидких веществ;
  • пара;
  • нефти и ее производных.

Регулирующий клапан с приводом позволяет варьировать показатели давления, регулировать потоки транспортируемой среды и контролировать производительность магистралей.

Управление и использование приводов

По сравнению с бытовыми трубопроводами магистрали промышленного назначения отличаются большей протяженностью и интенсивным режимом эксплуатации. Для регулировки перемещаемой среды требуется множество клапанов, которыми сложно управлять вручную. Оснащение регулирующих клапанов различными вариантами приводов упрощает контроль работы трубопроводов и позволяет изменять параметры дистанционно. Применение клапанных регулирующих механизмов с механическим приводом обеспечивает эффективное управление технологическими процессами. С помощью приводов можно непрерывно контролировать параметры перемещаемых жидкостей или газа, и предотвращать аварии. Исполнительный механизм препятствует обратному движению транспортируемых веществ, и защищает от гидравлических ударов.

Чтобы приводные механизмы выполняли свои функции, необходимо соблюдение следующих правил:

  • При монтаже регулирующего клапана направление движения рабочей среды должно совпадать со стрелками, изображенными на корпусе устройства.
  • Клапаны могут фиксироваться вертикально и горизонтально. Однако исполнительный механизм, приводящий в движение запорный элемент, нужно располагать сверху.
  • Трубопроводы следует прочно закрепить, предусмотрев надежную защиту от вибраций.

В случае выхода привода для клапана из строя, может потребоваться его замена. Для упрощения демонтажных работ необходимо обеспечить доступ к регулирующему клапану и его элементам.

Варианты клапанов с приводами и их отличия

Приводные механизмы применяются для преобразования исходного управляющего сигнала, поступающего от внешнего источника, в перемещение запорного элемента. В зависимости от используемой энергии различают следующие виды клапанов для регулировки расхода транспортируемых веществ:

  • Клапаны с пневмоприводом. В качестве источника энергии для исполнительных механизмов таких клапанов служит давление сжатого воздуха. В зависимости от вида ПИМ бывают мембранные и поршневые устройства. Если поршневым механизмом оснащен запорный клапан, то он относится к защитной арматуре.
  • С электрическим исполнительным механизмом. Конструктивно электропривод состоит из электродвигателя, системы управления и редуктора. В качестве источника энергии для таких клапанов служит электричество, а управление транспортируемой средой может осуществляться с помощью дистанционного устройства. У клапанов с электроприводом наблюдается хорошее взаимодействие между двигателем и пультом управления, в том числе и при значительных расстояниях между ними.
  • С электромагнитным приводом. У клапанов с электромагнитными приводами преобразование энергии для перемещения запорного элемента происходит благодаря электромагнитам. Он является неотъемлемой частью исполнительного механизма, и в зависимости от нюансов конструкции бывает блочным или встроенным.

Регулирующий клапан с пневмоприводом Регулирующий клапан с электроприводом Регулирующий клапан с электромагнитным приводом

Клапаны с пневмоприводами надежны, простоты в управлении и применяются на объектах повышенной опасности. Пневматика дешевле устройств с сервоприводами, но имеет значительные габаритные размеры.

Клапаны с электроприводами легко устанавливать и перенастраивать. Они взаимодействуют с приборами телеметрии, компьютерами и остальными средствами управления. Клапаны с электроприводами изготавливаются в общепромышленном и во взрывозащищенном исполнении, которое востребовано на газопроводах. Среди недостатков клапанов с электрическим приводом выделяют повышенную чувствительность к влажности и температуре, а также отключение двигателя при повреждениях электропитания.

Клапаны с электромагнитным приводом пользуются спросом в автоматизированных системах управления, которые регулируют параметры потоков перемещаемых сред. Клапаны с сервоприводом имеют ресурс, который измеряется 10 000 и более циклов срабатывания запорного элемента. Они точностью регулирования и оперативно реагируют на подаваемые сигналы.

Важная информация: согласно ГОСТу 12893-2005 клапаны с электроприводами и другими видами исполнительных механизмов бывают нормально-открытыми и нормально-закрытыми. НО открываются полностью при отсутствии управляющего сигнала, а НЗ — остаются с закрытым проходным сечением. Грамотное сочетание арматуры разного типа позволяет избежать дополнительных повреждений при отключении электропитания и в других аварийных ситуациях.

Клапаны с механическим приводом различаются и типом рабочего элемента. В зависимости от нюансов конструкции запорного механизма они бывают:

  • Золотниковые. Функции запорного элемента выполняет золотник, поворот которого позволяет регулировать параметры перемещаемой рабочей среды. Он не обеспечивает полную герметичность, поэтому обычно применяется на магистралях с низкими показателями давления.
  • Седельные. В качестве запорного устройства служит плунжер, который уменьшает пропускную способность путем перемещения через одно или два седла. По исполнению запорный элемент клапана представлен устройствами стержневого, тарельчатого или игольчатого типа.
  • Мембранные. Контроль параметров перемещаемой среды выполняют с помощью эластичной мембраны. Для устранения погрешностей, которые иногда возникают при управлении, мембранные клапаны оснащаются элементами, предназначенными для контролирования положения штока.

Полное перекрывание рабочей среды выполняют с помощью запорной арматуры, которая также комплектуется сервоприводом. Конструкция запорного устройства обеспечивает герметичность узлов и незаменима в магистралях, по которым транспортируют жидкости и газ.

Методика подключения

По принципу соединения с трубопроводом выделяют следующие варианты арматуры:

  • Фланцевые. Такие клапаны укомплектованы фланцами в виде дисков с отверстиями под болты и могут использоваться на магистралях высокого давления. Арматура рассчитана на многократную установку и демонтаж, что позволяет быстро менять оборудование при повреждении.
  • Под приварку. Клапаны, которые фиксируются с магистралями с помощью сварки, применяются для управления расходом рабочей среды при повышенных требованиях к герметичности. В результате образуется неразъемное соединение, что усложняет замену арматуры.

Важная информация: монтаж клапанов под приварку проводится согласно положениям ГОСТ 16037-80, если иное не предусмотрено конструкторской документацией на арматуру.

Особенности использования запорно-регулирующего клапана с электроприводом

Клапан запорно-регулирующий с электроприводом относится к трубопроводной арматуре непрямого действия. Для его регулировки используется внешний источник энергии. В данном случае это электрическая энергия.

Регулирующие краны, управляемые на расстоянии и способные выдерживать значительное давление, применяют в транспортировочных трубопроводах промышленного значения. Краны с электроприводом востребованы в системах, где регулирование потоков проводят на расстоянии в автоматическом режиме.

Что собой представляет клапан с электроприводом

Клапан (бытовое – кран или вентиль) на трубопроводе – это специальное устройство, с помощью которого регулируют по силе, перекрывают совсем или открывают поток.

Вентиль, который открывается и закрывается с помощью электропривода, по своей сути и функциям мало отличается от обычных вентилей. Он также служит для регулировки или перекрытия потока в трубе.

Отличие в механизме его действия, в мощности, габаритах, в принципе управления. Если бытовой регулирующий вентиль работает по принципу механического приложения усилия извне (человек крутит ручку крана), то электроприводный клапан работает от электричества.

Клапан с электроприводом может быть:

  • запорным – прямое или обратное полное перекрытие потока в магистрали;
  • запорно-регулирующим – полное или частичное перекрытие потока, с возможностью регулировки его интенсивности.

Обратите внимание! Особое значение имеют клапаны с электроприводом при магистральной транспортировке нефтепродуктов, природного газа, теплоносителя. Они позволяют дистанционно, в режиме реального времени управлять потоками на расстоянии или установить работу на автоматически заданные параметры.

Наряду с электрическими задвижками, дистанционно могут управляться клапаны:

  • пневматические – механизм их работает на сжатом газе;
  • электромагнитные (газовые) клапаны – механизм открывается от электрического импульса, закрывается автоматически при прерывании электроснабжения.

Электрические регулирующие задвижки являются универсальными, полностью управляющими прямым или обратным потоком.

Назначение

Существует 2, 3, 4-х ходовые регулирующие (разделяющие, смешивающие) клапаны. Двухходовой клапан имеет одно входное и одно выходное отверстие, являясь запорным. К регулирующим силу потока относят 3 и 4 ходовые клапаны. Они имеют соответственно одно отверстие на вход и несколько – на выход. Перекрывая задвижкой часть из них можно регулировать интенсивность выходного потока.

Двухходовой вентиль является наиболее простым в устройстве. Он может работать в следующих режимах:

  • полностью закрыть подачу;
  • номинальная мощность – вентиль открыт полностью, на заранее установленную величину потока;
  • промежуточная мощность – задвижка устанавливается на пропуск от 10 % до половины потока от номинальной мощности.

Механизм, открывающий газовый вентиль с электроприводом, растягивает и удерживает возвратную пружину. Как только подача электричества прекращается, эта пружина возвращает заслонку в положение «закрыто».

Обратите внимание! Установка электрического клапана, с вышеописанным механизмом действия, является обязательной для противопожарных вентиляционных систем (ГОСТ РФ 53301 для огнезапорного клапана).

В противопожарных системах сертификация невозможна без установки на вентиляционных коммуникациях подобных электрозапорных клапанов. Благодаря их автоматическому срабатыванию прекращается подача кислорода в помещение, что ингибирует процесс горения.

В отопительных, водоснабжающих транспортных магистралях установка подобной арматуры не является обязательной. Однако ее использование в разы упрощает и ускоряет процессы регулировки интенсивности потоков, давления в системе.

Управление и технические характеристики

Клапан запорно-регулирующий с электроприводом управляется простым нажатием кнопки на пульте, когда оператор находится на большом расстоянии от задвижки. Электрический импульс приводит в движение запорный механизм клапана.

Читать еще:  Устройство водоснабжения для дачи

Обратите внимание! Процесс преображения электрической энергии в механическую осуществляет специальный электромагнитный блок – электропривод.

Особенности линейных электроприводов

Электропривод запорного механизма должен быть прочным, работать долго и качественно даже при высоких нагрузках. Основное требование – обеспечение точности позиции перекрывающего механизма.

Современные модели электроприводов производства Германии можно регулировать после установки арматуры на трубопровод.

Так, покупка электропривода серий PSL и PSL-AMS от немецкого производителя PS-Automation позволяет воспользоваться услугами ее специалистов.

Стандартный привод может быть оснащен дополнительными устройствами, которые расширяют функционал изделия. Опции электропривода, которые могут быть поставлены по желанию заказчика:

  • потенциометр;
  • резистор обогрева;
  • концевые выключатели;
  • преобразователь сигнала положения.
  • давление в системе от 16 до 40 бар;
  • диаметр трубы от 15 до 300 мм;
  • температура эксплуатации от -40 до +300 градусов;
  • работа электропривода в сети напряжением от 10 до 380 В

Запорно-регулирующие клапана могут быть из латуни, чугуна или нержавейки. Сигнал управления – аналоговый, HART, трехпозиционный.

В функционал электроприводов для клапанов входит:

  • автоматическое отключение по достижении необходимого положения регулирующего механизма клапана (крайняя, средняя позиция);
  • автоматическое отключение при перегреве движка;
  • возможность ручного регулирования позиции запорного механизма клапана при аварийном отключении электричества.

Обратите внимание! Использование электропривода в трубопроводах, которые работают в потенциально взрывоопасной среде запрещено.

Достоинства запорно-регулирующих клапанов с электроприводом заключаются:

  • в автоматизации процессов регулирования пропускной способности трубопроводов;
  • в возможности работы с пульта автоматизированной системы в удаленном режиме;
  • в вариативности температурного режима эксплуатации;
  • в широком диапазоне размеров изделий;
  • в вариативности материалов клапанов;
  • в простоте установки на работающую магистраль.

Единственным недостатком запорной арматуры с электроприводом можно назвать отключение системы от питания. Для минимизации рисков предусматривают подключение к автономному генератору.

Разновидности регулирующих клапанов на электроприводе

Механизм запорного устройства на клапане с электроприводом может быть следующим:

  • Запорный – клапан работает в двух положениях «закрытооткрыто», без возможности промежуточного регулирования.
  • Обратный – срабатывает на «закрыто» при перемене направления потока.
  • Мембранный – имеет в середине чувствительную резиновую мембрану. Находит широкое применение в газовых трубопроводах, в том числе и бытовых.
  • Золотниковый – имеет подвижный золотник, которым перекрывает входныевыходные отверстия, регулируя интенсивность потока.
  • Седельный – работает по типу золотникового, только для перекрытия входавыхода работают плунжер и седелки.
  • Перекидной – клапан с возможностью смещения потока в другом направлении. Имеет одно входное и несколько выходных, разнонаправленных отверстий.

Установку электрических запорно-регулирующих клапанов осуществляют фланцевым (разборным) способом. Сварное соединение трубопровода и вентиля ограничивает возможность технического обслуживания, ремонта или замены.

Виды, устройство, выбор и монтаж запорно-регулирующего клапана с электроприводом

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

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.
  • 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.

Читать еще:  Заговор на воду от порчи

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.

Клапаны регулирующие с электроприводами

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -20. +150°С
Материалы: корпус- чугун, уплотнение в затворе — фторопласт
Тип привода: Электропривод Белимо (Швецария)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -20. +150°С
Материалы: корпус- чугун, уплотнение в затворе — фторопласт
Тип привода: Электропривод Белимо (Швецария)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -20. +150°С
Материалы: корпус- чугун, уплотнение в затворе — фторопласт
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -20. +150°С
Материалы: корпус- чугун, уплотнение в затворе — фторопласт
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -15. +300°С
Материалы: корпус- чугун, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -15. +300°С
Материалы: корпус- чугун, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -15. +300°С
Материалы: корпус- чугун СЧ20, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -15. +300°С
Материалы: корпус- чугун СЧ20, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, нефтепродукты и т.п.
Давление среды: 16, 25, 40 бар
Температура среды: -60. +560°С
Материалы: корпус- нержавеющая сталь, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, нефтепродукты и т.п.
Давление среды: 16, 25, 40 бар
Температура среды: -60. +560°С
Материалы: корпус- нержавеющая сталь, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16, 25, 40 бар
Температура среды: -40. +425°С
Материалы: корпус- сталь 25Л, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16, 25, 40 бар
Температура среды: -40. +425°С
Материалы: корпус- сталь 25Л, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -15. +300°С
Материалы: корпус- чугун, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -15. +300°С
Материалы: корпус- чугун, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -15. +300°С
Материалы: корпус- чугун СЧ20, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, и т.п.
Давление среды: 16 бар
Температура среды: -15. +300°С
Материалы: корпус- чугун СЧ20, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16, 25, 40 бар
Температура среды: -40. +425°С
Материалы: корпус- сталь 25Л, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, газ и т.п.
Давление среды: 16, 25, 40 бар
Температура среды: -40. +425°С
Материалы: корпус- сталь 25Л, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Среда: воздух, вода, пар, нефтепродукты и т.п.
Давление среды: 16, 25, 40 бар
Температура среды: -60. +560°С
Материалы: корпус- нержавеющая сталь, уплотнение в затворе — «металл по металлу»
Тип привода: Электропривод Regada (Словакия)
Подробнее

Регулирующий клапан с электроприводом.

Регулирующий клапан с электроприводом является одним из основных элементов трубопроводной арматуры в системе регулирования теплового пункта, котельной или теплоэлектростанции. Данный тип оборудования за счет изменения проходного сечения регулирующего клапана изменяет параметры рабочей среды (воды, пара, газа или других жидкостей). Основными параметрами являются расход и давление. Управляющим органом регулирующего клапана является электропривод (электрический привод), пневматический привод или гидравлический привод. Благодаря этим исполнительным механизмам происходит непрерывное (аналоговое) или трехпозиционное (дискретное) управление регулирующим клапаном.
В настоящее время, регулирующий клапан с электроприводом нашел наибольшую популярность среди прочих. Электрический исполнительный механизм (ЭИМ) получает сигнал от датчиков посредством контроллеров (или, как их еще называют, электронных регуляторов). Контроллеры, обработав и сравнив сигнал датчиков и настроенные заранее значения, подают аналоговый сигнал управления (0…10В, 4…20 мА) или трехточечный сигнал. Аналоговый сигнал управления зависит от значения в этом диапазоне указанных значений.

Применение и назначение регулирующего клапана с электроприводом.

Регулирующий клапан может быть двух видов:
Двухходовой клапан, оснащенный электроприводом, который служит в системе автоматизации для регулирования расхода, температуры или давления среды.
Трехходовой регулирующий клапан с электроприводом, основной функцией которого является смешение или разделение потоков сред, что дает возможность управления системой в зависимости от времени суток или температуры окружающей среды (погодозависимое регулирование) и повышает энергетическую эффективность системы.
Также, регулирующие клапана с электроприводом широко используются в системах приточной вентиляции в качестве управляющего органа калорифера (водовоздушного теплообменника) или охладителя, регулируя температуру воздуха, подаваемого в помещение.

Типы и виды регулирующего клапана с электроприводом.

Клапан регулирующий с электроприводом различается по типу присоединения: фланцевые, резьбовые, приварные (под приварку).
Приварной регулирующий клапан с электроприводом достаточно прост при монтаже, однако неудобен при демонтаже.
Резьбовой клапан регулирующий с электроприводом применяется чаще всего в системах вентиляции и кондиционирования, а также в теплотехнике, где расход рабочей среды небольшой. Этот тип присоединения отличается простотой при монтаже и достаточно большой возможностью воспринимать осевые усилия. Недостатком резьбового регулирующего клапана является ограниченность в диаметрах арматуры. Исполнение резьбового клапана, согласно СНиП, ограничено диаметром 50 мм (Ду50).
Фланцевый клапан регулирующий с электроприводом используется чаще всего в тепловых пунктах, где невозможно использование резьбовых клапанов из-за большого диаметра клапана. Также, фланцевые клапана имеют удобный тип присоединения, что позволяет заменить клапан (например, для прочистки), не демонтируя систему в целом.

Кроме типа присоединения, клапан регулирующий с электроприводом можно классифицировать по материалу корпуса клапана (и соответственно по номинальному давлению Py и рабочей температуре Тр). Регулирующий двухходовые и трехходовые клапаны LDM изготавливаются из бронзы, серого чугуна, высокопрочного чугуна, литой легированной стали и нержавеющей стали.

Регулирующий клапан – электропривод, МИМ или позиционер?

Многие задачи автоматизации технологических процессов в той или иной мере требуют плавного изменения параметров рабочей среды. Это может быть поддержание нужного расхода теплоносителя на входе в теплообменник, или заданного давления воздуха внутри рабочей камеры пневмоцилиндра для регулировки усилия прижима, или поддержание соотношения газ/воздух при подаче топлива в горелку котла и т. д. Эти и многие другие задачи требуют применения регулирующих клапанов для их решения.

1. Клапаны с электроприводом и трёхпозиционным управлением

Одним из наиболее распространённых типов регулирующих клапанов являются клапаны с электроприводом и трёхпозиционным управлением, который в народе часто называют «больше/меньше». Данный способ управления характеризуется наличием трёх состояний клапана: открывается (сигнал «больше»), закрывается (сигнал «меньше») и не изменяет состояния (оба сигнала: и «больше» и «меньше» отсутствуют).

Электроприводы с таким способом управления применяются как совместно с запорно-регулирующими клапанами (линейное перемещение рабочего органа), так и совместно с регулирующими шаровыми кранами или заслонками (поворот рабочего органа). В обои случаях принцип работы электропривода одинаковый: подача одного из сигналов «больше» или «меньше» приводит к вращению электромотора в различных направлениях, а редуктор преобразует это вращение в линейное (для клапанов) или поворотное (для кранов) движение. При этом необходимость обеспечения высокого выходного момента заставляет использовать редукторы с большим передаточным отношением, что приводит к уменьшению скорости работы привода.

Время полного хода регулирующих клапанов с электроприводом составляет, как правило, от нескольких десятков до нескольких сотен секунд. Для многих медленно протекающих процессов быстродействие не является критичным и на первый план при выборе выходят цена и общая надёжность конструкции. Примером таких процессов может служить задача поддержания температуры в контурах отопления или горячего водоснабжения в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП).

Читать еще:  Принципы нормирования питьевой воды

2. Клапаны с мембранным исполнительным механизмом (МИМ)

Использование клапанов с электроприводом и управлением «больше/меньше» требует применения специальных регуляторов. Однако, данные регуляторы не являются редкостью, а их настройка не вызывает больших трудностей, так что этот факт следует отнести скорее к особенностям таких клапанов, а не к их недостаткам.

Впрочем, некоторые процессы для качественного управления требуют быстродействующих клапанов со временем полного хода не более нескольких секунд. Примерами таких процессов могут служить пастеризационно-охладительные установки (ПОУ) или уже упоминаемый процесс поддержания оптимального соотношения газ/воздух. Для решения этих задач используют клапаны с пропорциональным способом управления и одними из наиболее распространённых клапанов такого типа являются клапаны с мембранным исполнительным механизмом (МИМ).

Рисунок 3 — ЭПП ASCO Sentronic LP

В качестве входного сигнала управления, определяющего положение рабочего органа клапана чаще всего выступает унифицированный пневматический сигнал 20…100 кПа. При этом для подключения к электронной системе автоматики используют специальные электропневмопреобразователи (ЭПП). С помощью этих устройств унифицированный электрический сигнал 4…20 мА или 0…10 В преобразуется в пневматический сигнал управления 20…100 кПа.

Клапаны с МИМ совместно с ЭПП имеют на порядок большее быстродействие по сравнению с клапанами с электроприводом, что позволяет обеспечивать большую точность в динамическом режиме работы. Однако, такой подход при построении системы управления несёт в себе одну скрытую угрозу.

Дело в том что в цепи управления присутствует преобразование без обратной связи (ЭПП ➝ МИМ ➝ процент открытия клапана) и на обоих этапах этого преобразования возможны нелинейности, вызывающие уменьшение динамической точности. Таким образом одна и та же величина сигнала управления генерируемая регулятором может приводить к различному проценту открытия клапана и, как следствие, к отличающемуся от ожидаемого воздействию на объект управления.

Рисунок 4 — Схема контура регулирования при ипользовании клапана с МИМ и ЭПП

Неточная передача управляющих воздействий на объект управления связана с естественными отклонениями реальных устройств от их идеального представления. Эти отклонения присущи любым устройствам, хотя разные модели разных производителей могут иметь различную величину данных отклонений. Применительно к пропорциональным клапанам отклонение реальных устройств от их идеальных моделей обычно характеризуют четырьмя параметрами: линейность, чувствительность, гистерезис и повторяемость.

Линейность

Характеризует отклонение реального положения рабочего органа клапана от расчётного, соответствующего текущему уровню входного сигнала. Идеальная зависимость между управляющим сигналом и положением рабочего органа клапана представляет из себя прямую линию. Однако, фактическое положение может отличаться от расчётного по ряду причин. Максимальное отклонение фактического положения от расчётного выражают в процентах и называют линейностью (или нелинейностью). На рисунке 5 характеристика идеального клапана показана чёрной линией, а реального зелёной. Для клапанов с трёхпозиционным управлением значение линейности не указывают, т. к. однозначная зависимость между сигналами управления и положением рабочего органа клапана отсутствует.

Чувствительность

Если придерживаться формального подхода, определяет минимально возможное перемещение рабочего органа клапана. Выражается в процентах от общего перемещения. Чем меньше значение чувствительности, тем более незначительные изменения управляющего сигнала может отработать регулирующий клапан. Однако, не следует забывать что частые перемещения рабочего органа на малые расстояния приводят к повышенному износу и сокращают срок службы клапана. Поэтому, чаще всего, чувствительность клапана обозначает максимально возможную точность остановки рабочего органа в требуемом положении, а для того что-бы избежать микроперемещений при работе клапана в устройстве управления Рисунок 6 – Чувствительность вводится зона нечувствительности, превышающая чувствительность клапана и предотвращающая повышенный износ.

Гистериз

Под гистерезисом регулирующих клапанов понимают разность положений рабочего органа, которые он занимает при одной и той-же величине управляющего сигнала но при движении в разных направлениях – при закрытии и открытии. Наибольшее влияние на процесс регулирования гистерезис оказывает при изменении направления движения рабочего органа. Допустим, система управления открывает клапан. При этом рабочий орган движется по нижней кривой от точки 0 до точки 1. Если в этот момент требуется изменить направление движения, система управления уменьшает величину входного сигнала, однако, положение рабочего органа клапана не изменится до тех пор пока не будет достигнута точка 2.

Рисунок 5 — Линейность

Рисунок 6 — Чувствительность

Рисунок 7 — Гистериз

Высококачественные клапаны имеют небольшой гистерезис, 1…2%, который не оказывает существенного влияния на процесс управления. Однако, гистерезис некоторых типов регулирующих клапанов может достигать 10…15%, что заставляет инженеров внедрять в систему управления дополнительные устройства или программные модули для компенсации влияния гистерезиса. В процессе эксплуатации, значение гистерезиса клапана может сильно увеличиваться вследствие износа. При критическом увеличении гистерезиса его называют люфтом.

Повторяемость это способность рабочего органа клапана занимать одинаковые положения при многократной подаче на него одинаковых входных сигналов. В отличии от измерительных приборов для клапанов значение повторяемости, обычно не является критичным, т. к. повторяемости почти любого современного клапана оказывается достаточно высокой чтобы не оказывать сколько-нибудь существенного влияния на процесс регулирования. Все эти отклонения возникают в разомкнутой части системы управления (ЭПП ➝ МИМ ➝ процент открытия клапана) и их качественная компенсация без введения обратной связи является сложным процессом, требующим применения нетрадиционных регуляторов и длительной настройки на этапе пусконаладочных работ.

В связи с высокой сложностью компенсации нелинейностей в цепи управления при использовании клапанов с МИМ и ЭПП от неё часто отказываются. При этом оценить точность системы управления в динамическом режиме работы становится практически невозможно и при построении системы приходится опираться на личный опыт проектировщиков, а представления о применимости тех или иных клапанов для решения поставленных задач формируются исходя из успехов (или неудач) уже реализованных проектов. Избежать неясностей при построении подобных систем управления позволяет введение в цепь управления обратной связи по положению штока клапана с формированием второго, стабилизирующего, контура. В качестве регулятора в этом контуре используется позиционер.

Рисунок 8 — Схема контура регулирования при спользовании клапана с позиционером

3. Позиционер управления клапаном

Это устройство которое полностью берёт на себя функцию управления клапаном. Примером может служить позиционер ASCO 60566318, который устанавливается на все регулирующие клапаны серий E290, S290 и T290. После установки позиционера на клапан запускается процедура инициализации, в процессе которой позиционер в автоматическом режиме собирает всю необходимую информацию о клапане и настраивает встроенный регулятор таким образом чтобы обеспечить оптимальное управление. После завершения инициализации из системы управления достаточно подать на позиционер пропорциональный сигнал с требуемым процентом открытия клапана, а позиционер приведёт клапан в нужное положение.

Рисунок 10 — Регулирующий клапан ASCO с позиционером

Использование клапанов с позиционером позволяет скомпенсировать нелинейности на этапах преобразования пропорционального электрического сигнала от регулятора в процент открытия клапана. Благодаря этому можно почти полностью отказаться от сложной процедуры ручной настройки регуляторов, управляющих пропорциональными клапанами.

Клапан с позиционером уже имеет в своём составе замкнутый контур управления с оптимально настроенным регулятором, среди прочего в автоматическом режиме компенсирующим гистерезис и нелинейность клапана. Таким образом время пусконаладочных работ сокращается до минимума, а расчёт точности упрощается и представляет из себя один параметр – зону нечувствительности встроенного в позиционер регулятора.

Для регулирующих клапанов ASCO с позиционером заводское значение зоны нечувствительности составляет 1%. Инженерам-проектировщикам следует, однако, помнить что даже такие высокие показатели точности не гарантируют высококачественного регулирования в случае неправильно выбранного регулирующего клапана. Так, например, часто встречающейся ошибкой при проектировании систем является выбор регулирующего клапана по диаметру трубопровода на котором он устанавливается.

При таком подходе реальный расход среды через регулирующий клапан может оказаться существенно ниже номинального расхода, а значит и показатели качества процесса регулирования ухудшатся в несколько раз. Поэтому при высоких требованиях к точности регулирования следует уделить особое внимание выбору клапана с коэффициентом расхода Kv соответствующим проектируемой системе.

4. Выводы

На современном рынке технических средств автоматизации представлено большое количество различных регулирующих клапанов. Наиболее распространёнными являются три типа: клапаны с электроприводом с трёхпозиционным способом управления («больше/меньше»), клапаны с МИМ и ЭПП, клапаны с позиционером. Преимущества и недостатки каждого из них можно резюмировать следующим образом.

Клапаны с электроприводом и управлением «больше меньше»

Плюсы:

  • управление дискретными сигналами
  • простой и понятный принцип работы + цена
  • требуют использования специальных регуляторов

Минусы:

  • низкая скорость работы
  • ограниченная применимость
  • высокое энергопотребление (вызывает сложности при построении систем с автономным резервированием питания)

Клапаны с МИМ и ЭПП

Плюсы:

  • высокое быстродействие
  • низкое энергопотребление
  • расширенная сфера применения
  • управление пропорциональным сигналом

Минусы:

  • чрезвычайно высокая сложность компенсации нелинейностей в контуре управления
  • сложность оценки точности, особенно в динамических режимах работы
  • требует для работы сжатый воздух

Клапаны с позиционером

Плюсы:

  • высокое быстродействие
  • низкое энергопотребление
  • автоматическая компенсация нелинейностей
  • лёгкое построение двухконтурной системы управления с минимумом трудозатрат
  • наиболее широкая сфера технологических применений
  • управление пропорциональным сигналом

Минусы:

  • требует для работы сжатый воздух

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А.Ю.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×