Выбор промышленных клапанов: Определяющее руководство

Клапаны могут использоваться для регулирования расхода всех видов жидкостей, таких как воздух, грязь, нефть, вода, пар, жидкие металлы, агрессивные и радиоактивные среды. Поэтому очень важно выбрать наиболее подходящие клапаны для системы трубопровода. Для выбора наиболее подходящего клапана для системы трубопровода важно знать характеристики клапана и выяснить шаги и критерии выбора.

Классификация клапанов:

Промышленные клапаны можно классифицировать в зависимости от различных параметров.

1. Общая категория

a. Автоматические клапаны: Клапаны, которые действуют самостоятельно в зависимости от типа среды (жидкость, газ и т.д.).
Примеры: Обратные клапаны, предохранительные клапаны, регулирующие клапаны, ловушки, редукционные клапаны и т.д.
b. Приводные клапаны: Клапаны, которые могут управляться вручную, электрически, гидравлически или пневматически.

Примеры: Задвижки, Шаровые клапаны, Дроссельные клапаны, Дроссельные заслонки, Шаровые краны, Плунжерные клапаны и т.д.

2. Классификация клапанов в соответствии с их конструкцией

a. Шаровые клапаны: Блочная часть движется вдоль центра седла.
b. Задвижки: Блочная часть движется вдоль центра вертикального седла.
c. Плунжерные и шаровые клапаны: Блочная часть – это плунжер или шар, который вращается вокруг центра.
d. Качающиеся клапаны: Блочная часть вращается вокруг оси за пределами седла.
e. Баттерфляйные клапаны: Диск блок-части вращается вокруг оси седла.

f. Задвижные клапаны: Блочная часть скользит в вертикальном направлении.

3. Классификация клапанов в соответствии с областью применения:

a. Клапаны для включения и выключения: Используются для пропуска или отключения среды в трубопроводах.
Примеры: Шаровые краны, задвижки, шаровые краны, поворотные заслонки и т.д.
b. Клапаны для прекращения переработки: Используются для предотвращения обратного потока среды
Пример: Обратные клапаны
c. Клапаны для регулирования: Используются для регулирования давления и расхода среды.
Примеры: Регулирующие клапаны и редукционные клапаны.
d. Клапаны для распределения: Используются для изменения направления протекающей среды и их распределения.
Примеры: Прокладка клапанов Т-образного крана, распределительных клапанов и золотниковых клапанов.
e. Клапаны для обеспечения безопасности: Используются для сброса избыточной среды с целью обеспечения безопасности трубопроводной системы и оборудования, когда давление среды превышает заданные значения.
Примеры: Предохранительные клапаны и предохранительные клапаны.

f. Клапаны для других специальных целей: Предохранительные клапаны, клапаны сброса и дренажные клапаны.

4. Классификация клапанов в соответствии с режимами движения:

a. Клапаны с ручным приводом: Приводимые в движение с помощью маховика, рукоятки, рычага или цепей и т.д.
b. Клапаны с электрическим приводом: Приводимые в действие с помощью мотора или другого электрического устройства.
c. Клапаны с гидравлическим приводом: Приводимые в движение водой или маслом.

d. Клапаны с пневматическим приводом: Приводимые в движение сжатым воздухом.

5. Классификация клапанов в соответствии с номинальным давлением клапана:

a. Вакуумные клапаны: Абсолютное давление < 0,1 МПа, т.е. клапаны с давлением 760 мм рт.ст. (для обозначения давления используются миллиметры ртути или миллиметры воды).
b. Клапаны низкого давления: Клапаны с нормальным давлением PN ≤ 1,6 МПа (стальные клапаны с давлением ≤ 1,6 МПа включены в объем поставки).
c. Клапаны среднего давления: Клапаны с нормальным давлением PN 2,5~6,4 Mpa.
d. Клапаны высокого давления: Клапаны с нормальным давлением между PN 10.0~80.0 Mpa.

e. Клапаны сверхвысокого давления: Клапаны с нормальным давлением PN ≥ 100,0 МПа

6. Классификация клапанов по температуре рабочей среды:

a. Клапаны общего назначения: Клапаны, используемые там, где температура рабочей среды находится между 40 ℃～425℃.
b. Высокотемпературные клапаны: Клапаны, используемые, где температура рабочей среды между 425℃～600℃.
c. Термостойкие клапаны: Клапаны, используемые там, где температура рабочей среды составляет более 600℃.
d. Низкие клапаны: Клапаны, используемые там, где температура рабочей среды составляет от -150℃～-40℃.

e. Криогенные клапаны: Клапаны, используемые там, где температура рабочей среды ниже -150℃.

7. Классификация клапанов по внутренним номинальным диаметрам:

a. Клапаны малого диаметра: Клапаны с внутренним номинальным диаметром DN<40мм.
b. Клапаны среднего диаметра: Клапаны с внутренним номинальным диаметром между DN50～300mm.
c. Клапаны большого диаметра: Клапаны с внутренним номинальным диаметром между DN350～1200mm.

d. Клапаны больших размеров: Клапаны с внутренним номинальным диаметром между DN350～1200mm.

8. Классификация клапанов в соответствии с их соединениями с трубами:

a. Клапаны, соединенные с фланцами: Клапаны, соединенные с трубами между фланцами.
b. Клапаны с резьбовыми соединениями: Клапаны с внутренней или внешней резьбой, соединенные с трубами резьбой.
c. Клапаны приварные: Клапаны со сварным соединением и сварными трубами.
d. Клапаны, соединенные хомутами: Клапаны с зажимным отверстием на корпусах клапанов и соединенные с трубами зажимами.

e. Клапаны с зажимным соединением: Клапаны, соединенные с трубами через муфтовое соединение.

Характеристики клапанов

Как правило, клапаны обладают следующими двумя характеристиками:

1. Характеристики применения:

Определяет основные эксплуатационные характеристики и диапазон обслуживания клапанов. К этому диапазону относятся следующие пункты:
– Назначение клапанов (запорная арматура, регулирующая арматура, предохранительная арматура и т.д.).
– Типы арматуры (задвижки, шаровые краны, поворотные затворы, шаровые краны и т.д.).
– Материалы основных деталей (корпуса клапанов, крышки клапанов, штоки, диски, уплотнительные поверхности).
– Режимы передачи клапанов.

2. Конструктивные особенности:

Определяет способы монтажа, ремонта, технического обслуживания и другие методы работы арматуры. К области применения относятся следующие пункты:
– Длина и общая высота клапана.
– Формы соединения с трубами (фланцы, хомуты, внутренняя и внешняя резьба, сварка и т.д.).
– Уплотнительные формы (вставные кольца, резьбовые кольца, сварка бисером, сварка распылением, корпуса клапанов).

– Конструкция штока клапана (вращающийся шток, подъемный шток и т.д.).

Шаги и критерии выбора клапана

Шаги для выбора:

1) Подтвердить как применение клапана в оборудовании или устройствах, так и условия работы клапана, такие как применяемые среды, рабочее давление и рабочие температуры и т.д.

2) Проверить как номинальные диаметры, так и методы соединения трубопроводов с арматурой, такие как фланцы, резьба, сварка и т.д.

3) Определить способ привода арматуры, т.е. можно ли управлять арматурой вручную, электрически, электромагнитно, пневматически или гидравлически, с помощью электрической или электрогидравлической навески и т.п.

4) Определить, как в соответствии со средой, передаваемой трубопроводами, рабочее давление и рабочую температуру, так и внутренние части из серого чугуна, ковкого чугуна, чугуна с шаровидным графитом, углеродистой стали, легированной стали, нержавеющей кислотостойкой стали или медного сплава и др.

5) Выбрать назначение клапанов, т.е. запорную арматуру, регулирующую арматуру, предохранительную арматуру и т.д.

6) Выбрать тип арматуры, т.е. задвижки, шаровые краны, шаровые краны, поворотные заслонки, дроссельные заслонки, предохранительные заслонки, редукционные заслонки, пароуловительные заслонки и т.п.

7) Определить параметры в случае автоматических клапанов, т.е. определить допустимое сопротивление потока, пропускную способность, противодавление и т.п., а затем определить номинальные диаметры трубопроводов и диаметры отверстий седла клапана в соответствии с различными потребностями.

8) Определить геометрические параметры выбранной арматуры, т.е. длину конструкции, форму и размеры фланцевого соединения, высоту арматуры после открытия и закрытия, размеры и количество присоединенных болтовых отверстий, а также общие размеры арматуры.

9) Использовать имеющиеся данные, т.е. каталоги арматурных изделий, образцы арматурных изделий и т.д. для выбора соответствующих арматурных изделий.

Критерии отбора:

После понимания шагов по выбору клапана, мы должны глубже понять критерии выбора клапана.

1) Выбрать в соответствии с назначением, условиями эксплуатации и методами управления работой выбранных клапанов.

2) Выбрать в соответствии со свойствами рабочей среды, т.е. рабочим давлением, рабочей температурой, коррозионными свойствами, вязкостью среды, содержит ли она твердые частицы, является ли она токсичной, легковоспламеняющейся, взрывоопасной и т.д.

3) выбирать клапан в соответствии с требованиями к характеристикам рабочей среды, т.е. сопротивлению потока, пропускной способности, характеристикам потока, уровню уплотнения и т.д.

4) Выбрать в соответствии с монтажными размерами и внешними требованиями, т.е. номинальными диаметрами, способами соединения, присоединительными размерами с трубопроводами, внешними размерами или ограничением по массе и т.д.

5) Выбрать в соответствии с дополнительными требованиями к надежности изделий арматуры, сроку службы и взрывобезопасным характеристикам их электрических устройств.

Некоторые важные моменты в параметрах выделения

• Если клапаны будут использоваться в целях управления, необходимо определить следующие дополнительные параметры:

– методы работы,

– максимальный и минимальный расход,

– перепад давления для нормального потока и при закрытии,

– максимальное и минимальное давление на входе в клапан.

• В дополнение к вышеупомянутым основам и этапам, детально изучите внутренние структуры различных типов клапанов для разумного и правильного выбора клапанов, чтобы можно было сделать предпочтительный выбор клапанов.
• – Клапаны являются окончательным контролем в трубопроводах. Открытие и закрытие клапана контролирует способ потока среды в трубопроводах.
• – Форма каналов потока клапана дает клапану определенные характеристики потока. Это необходимо учитывать при выборе клапанов, наиболее подходящих для трубопроводной системы.

Принципы, которым следует следовать при выборе клапанов

1. Клапаны для остановки и слива проточной среды

– Когда каналы потока клапана прямолинейные, их сопротивление потоку мало, они, как правило, выбираются в качестве клапанов для остановки и отпускания.

– Закрытые клапаны (запорные клапаны, плунжерные клапаны) менее предпочтительны из-за их извилистых путей потока и более высокое сопротивление потоку.

– Такие клапаны, как запорные клапаны, могут использоваться там, где допустимо более высокое сопротивление потоку.

2. Клапаны для регулирования расхода

Клапаны, выбранные для определенной цели, должны быть способны легко регулировать поток.

– Для этой цели подходят клапаны, закрывающиеся снизу (например, блок-клапаны), так как их размеры седла пропорциональны ходу деталей блока.

– Вращающиеся клапаны (плунжерные, дроссельные, шаровые) и клапаны с изогнутым корпусом (зажимные клапаны, мембранные клапаны) также могут использоваться для управления дросселем, но подходят только для применения в ограниченном диапазоне диаметров клапанов.

– Задвижки представляют собой дискообразный клапан, который делает поперечное движение к круглому седлу клапана. Они могут регулировать расход только тогда, когда они близки к закрытому положению. Таким образом, они, как правило, не используются для регулирования расхода.

3. Клапаны для реверсирования и перенаправления

В соответствии с требованиями реверсирования и переадресации клапаны могут иметь три и более канала. Для этой цели больше подходят плунжерные и шаровые краны. Поэтому большинство клапанов, используемых для реверсирования и переадресации, выбираются из одного из них. Однако в некоторых случаях для реверсирования и переадресации можно использовать и другие типы клапанов при условии, что два или более клапана правильно соединены друг с другом.

4. Клапаны, используемые в среде с висячими частицами

При наличии свисающих частиц в среде лучше всего использовать клапаны с функцией вытирания, в то время как их блок-частицы скользят по уплотнительной поверхности. Если возвратно-поступательное движение блочных частей вертикально по отношению к седлу клапана, то они могут удерживать частицы, поэтому эти клапаны подходят только для нечастичных сред, если только материалы уплотнительной поверхности не позволяют частицам быть погруженными внутрь. Как шаровые краны, так и плунжерные клапаны во время открывания и закрывания имеют функцию вытирания на уплотнительной поверхности, поэтому они пригодны для использования в среде с висячими частицами.

Инструкция по выбору клапана

1. Выбор задвижки

Задвижки являются наиболее предпочтительным типом клапанов. Они подходят не только для таких сред, как пар и нефтепродукты, но и для сред, содержащих гранулированные твердые частицы и обладающих высокой вязкостью. Эти клапаны также подходят для систем вентиляции и низкого вакуума. Для сред с твердыми частицами задвижки должны иметь одно или два продувочных отверстия. Для низкотемпературных сред следует использовать низкотемпературные специальные задвижки.

2. Шаровой клапан Выбор

Шаровой клапан подходит для трубопроводов, не предъявляющих жестких требований к сопротивлению жидкости, т.е. к потерям давления. Их можно рассматривать как для трубопроводов или оборудования, работающих при высоких температурах и высоком давлении, так и для трубопроводов с паровыми средами и DN<200 мм. Для малых клапанов можно использовать шаровой клапан, например, пинцетные клапаны, клапаны для приборов, клапаны для отбора проб, манометрические клапаны и т.д. При регулировании расхода или давления предпочтение отдается шаровым клапанам или дроссельным задвижкам с низкой точностью и относительно небольшими диаметрами. Для высокотоксичных сред следует использовать шаровые клапаны с сильфонным уплотнением. Однако они не должны использоваться для сред с высокой вязкостью и содержащих частицы, которые легко осаждаются. Эти клапаны не могут быть использованы в качестве атмосферных клапанов и клапанов для систем низкого вакуума.

3. Выбор шарового крана

Шаровой кран подходит для сред с низкой температурой, высоким давлением и высокой вязкостью. Большинство шаровых кранов могут использоваться в средах с висячими твердыми частицами, а также могут использоваться в порошковых и гранулированных средах в соответствии с требованиями к уплотнительным материалам. Полноканальные шаровые краны не подходят для регулирования расхода, но они подходят для случаев, когда требуется быстрое открытие и закрытие для отключения в чрезвычайных ситуациях или несчастных случаях. Шаровые краны рекомендуются на трубопроводах со строгими уплотнительными характеристиками, износом, усадочными каналами, быстрыми действиями по открытию и закрытию, остановкой под высоким давлением (большой перепад давления), низким уровнем шума, газификации, низким рабочим моментом и низким сопротивлением жидкости. Они также подходят для легких конструкций, запорных устройств низкого давления и агрессивных сред.

В то время как они являются наиболее идеальными клапанами для низких температур, криогенные среды, низкотемпературные шаровые краны с крышками используются в трубопроводных системах и устройствах, работающих с низкотемпературной средой. При выборе плавающих шаровых кранов материалы седла должны выдерживать нагрузки шара и рабочей среды. Шаровые краны большого диаметра требуют большего крутящего момента при эксплуатации. Для шаровых кранов с диаметром DN≥ 200 мм предпочтительнее использовать червячный редуктор для работы. Кроме того, шаровые краны, используемые в трубопроводах из высокотоксичных материалов и легковоспламеняющихся сред, должны быть огнеупорными и антистатическими.

4. Выбор дроссельной заслонки

Дроссельные клапаны подходят для мест с низкой температурой среды и высоким давлением. Они также подходят для мест, где необходимо регулировать расход и давление. Однако они не подходят для среды с высокой вязкостью и содержащей твердые частицы. Поэтому они не могут использоваться в качестве запорных клапанов.

5. Плунжерный клапан Выбор

Как правило, плунжерные клапаны подходят для случаев, когда требуется быстрое открытие и закрытие. Они также подходят для сред с низкой температурой и высокой вязкостью, а также для сред с висячими частицами, но не подходят для пара и высокотемпературных сред.

6. Дроссельный клапан Выбор

Дроссельная задвижка подходит для трубопроводов с большими диаметрами (например, DN > 600 мм) и короткой конструктивной длиной, а также для быстрого регулирования расхода и требований по быстрому открыванию и закрыванию. Как правило, они используются для воды, масла, сжатого воздуха и других сред с температурой ≤ 80 ° C и давлением ≤ 1,0 МПа. По сравнению с задвижками и шаровыми клапанами, поворотные заслонки подходят для трубопроводных систем с менее строгими потерями давления из-за их относительно больших потерь давления.

7. Выбор обратного клапана

Обратные клапаны, как правило, подходят для чистой среды, но не подходят для среды, содержащей твердые частицы и высокую вязкость.

– При DN ≤ 40 мм следует использовать обратные клапаны (разрешается устанавливать только в горизонтальных трубопроводах).

– Для DN=50～400mm следует использовать поворотные обратные клапаны (устанавливаются как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах). При монтаже на вертикальных трубопроводах направление потока среды должно быть снизу вверх).

– Для DN≥ 450 мм следует использовать обратные клапаны буферного типа.

– Для DN=100～400mm можно также использовать пластинчатые обратные клапаны.

Поворотный обратный клапан может быть изготовлен для очень высокого рабочего давления, а PN может достигать 42 МПа. В соответствии с материалами корпуса и уплотнения, они могут применяться для различных рабочих сред, таких как вода, пар, газ, агрессивные среды, нефть и т.д. и рабочих температур в диапазоне от -196 до 800 ℃.

8. Выбор мембранного клапана

Мембранные клапаны подходят для нефти, воды, кислотных сред и сред, содержащих свисающие частицы с рабочей температурой менее 200 ° C и давлением менее 1,0 МПа, но они не подходят для органических растворителей и сильных окислительных сред.

– Для абразивных зернистых сред следует выбирать мембранные клапаны типа Weir. При выборе мембранных клапанов плоского типа обратитесь к их таблицам характеристик потока.

– Прямоточные мембранные клапаны следует применять для сред с вязкими жидкостями, цементными растворами и осадками.

– Мембранные клапаны не должны использоваться на вакуумных трубопроводах и вакуaумном оборудовании, если к ним не предъявляются особые требования.

Резюме

Различные типы клапанов имеют широкий спектр применения и высокую частоту эксплуатации. Области применения клапанов можно найти в различных аспектах повседневной жизни. Роль арматуры очень важна для обеспечения нормальной работы трубопроводной системы и предотвращения возникновения явления “капания и протекания”. Поэтому для правильного выбора клапана очень важно понимать его структуру, принцип работы и условия работы.