Знания о клапанах

1. Что такое клапан:

Механический продукт с подвижным механизмом, используемый для управления потоком среды в трубопроводе, называется клапаном.

2. Что такое универсальный клапан

Клапаны, обычно используемые на трубопроводах в различных промышленных предприятиях, называются универсальными клапанами.

3. Классификация клапанов (существует в основном три метода классификации)

(1) Классификация по назначению и функции:

1. Запорные клапаны: в основном используются для перекрытия или соединения потока среды, включая задвижки, клапаны с глобусом, диафрагменные клапаны, пробковые клапаны, шаровые клапаны, поворотные клапаны и т.д.

2. Регулирующие клапаны: в основном используются для регулирования расхода, давления и т.д. среды, включая регулирующие клапаны, дроссельные клапаны, редукционные клапаны и т.д.

3. Обратные клапаны: используются для предотвращения обратного потока среды, включая различные конструкции обратных клапанов.

4. Переключающие клапаны: используются для распределения, разделения или смешивания среды, включая различные конструкции распределительных и сливных клапанов.

5. Предохранительные клапаны: используются для защиты от избыточного давления, включая различные типы предохранительных клапанов.

(2) Классификация по основным параметрам:

1. Классификация по давлению:

(1) Вакуумный клапан: клапан с рабочим давлением ниже стандартного атмосферного давления

(2) Клапан низкого давления: клапан с номинальным давлением PN ≤ 1,6 МПа

(3) Клапан среднего давления: клапан с номинальным давлением PN 2,5-6,4 МПа

(4) Клапан высокого давления: клапан с номинальным давлением PN 10-80 МПа

(5) Клапан сверхвысокого давления: номинальное давление PN ≥ 100 МПа

2. Классификация по рабочей температуре среды

(1) Клапан высокой температуры: клапаны с t > 450 ℃

(2) Клапан средней температуры: клапаны с температурным диапазоном 120 ℃ ≤ t ≤ 450 ℃

(3) Клапан нормальной температуры: клапан с -40 ℃ ≤ t ≤ 120 ℃

(4) Клапан низкой температуры: клапан с -100 ℃ ≤ t ≤ -40 ℃

3. Классификация по материалу корпуса клапана:

(1) Клапаны из неметаллических материалов: например, клапаны из керамики, стекловолокна или пластика.

(2) Клапаны из металлических материалов: например, клапаны из медных сплавов, алюминиевых сплавов, свинцовых сплавов, титановых сплавов, сплавов Монель, чугуна, углеродистой стали, низколегированной стали, высоколегированной стали.

(3) Клапаны с металлическим корпусом и внутренней облицовкой: например, клапаны с свинцовой, пластиковой или эмалевой облицовкой.

(3) Универсальный метод классификации: (Этот метод классификации в настоящее время является наиболее часто используемым как в стране, так и за рубежом, состоит из 12 категорий, основанных как на принципе, так и на конструкции.)

1. Задвижка 2. Клапан с глобусом 3. Пробковый клапан 4. Шаровой клапан 5. Поворотный клапан 6. Диафрагменный клапан 7. Обратный клапан 8. Дроссельный клапан 9. Предохранительный клапан 10. Редукционный клапан 11. Сливной клапан 12. Регулирующий клапан

Как выбрать клапаны
　

1. Выбор клапанов на основе свойств включения-выключения среды

1. Задвижка

Задвижки используются для перекрытия среды, и при полном открытии поток проходит прямо, что приводит к минимальным потерям давления при работе среды. Задвижки обычно подходят для условий работы, не требующих частого открытия и закрытия, и поддерживают задвижку полностью открытой или закрытой. Не подходят для использования в качестве регулятора или дросселя. Для сред с высокой скоростью потока при частичном открытии задвижки может возникать вибрация задвижки, что может повредить уплотнительную поверхность задвижки и седла клапана. Дросселирование может вызвать эрозию задвижки средой. Основное различие в конструктивной форме заключается в форме используемого уплотнительного элемента. В зависимости от формы уплотнительных компонентов задвижки часто делятся на несколько различных типов, таких как клиновые задвижки, параллельные задвижки, параллельные двойные задвижки, клиновые двойные задвижки и т.д. Наиболее часто используемые формы — клиновые и параллельные задвижки.

2. Клапан с глобусом

Ось штока клапана с глобусом перпендикулярна уплотнительной поверхности седла клапана. Шток клапана имеет относительно короткий ход открытия или закрытия и очень надежное режущее действие, что делает его очень подходящим для использования в качестве клапана для перекрытия, регулирования и дросселирования.

Как только диск клапана с глобусом находится в открытом положении, контакт между его седлом и уплотнительной поверхностью диска отсутствует, и он обладает очень надежным режущим действием. Поэтому этот тип клапана очень подходит для перекрытия, регулирования и дросселирования среды.

Когда клапан с глобусом открыт, контакт между седлом клапана и уплотнительной поверхностью диска отсутствует, поэтому уплотнительная поверхность подвергается меньшему механическому износу. Поскольку большинство клапанов с глобусом имеют седла и диски, которые относительно легко ремонтировать или заменять, нет необходимости снимать весь клапан с трубопровода при замене уплотнительных компонентов. Это очень удобно в случаях, когда клапан и трубопровод сварены вместе. При прохождении среды через этот тип клапана направление потока меняется, поэтому сопротивление потоку у запорного клапана выше, чем у других клапанов.

Существует несколько часто используемых клапанов с глобусом:

(1) Угловой клапан с глобусом; в угловом клапане поток жидкости меняет направление только один раз, поэтому падение давления через этот клапан меньше, чем у клапана с обычной конструкцией.

(2) DC клапан с глобусом; в DC или Y-образном клапане путь потока корпуса клапана наклонен относительно основного потока, что снижает степень нарушения потока по сравнению с обычными клапанами с глобусом и, следовательно, уменьшает потери давления через клапан.

(3) Поршневой клапан с глобусом: этот тип клапана является вариантом обычных клапанов с глобусом. В этом клапане диск и седло обычно разработаны на основе принципа поршня. Диск отполирован в форме поршня и соединен со штоком клапана, а уплотнение достигается двумя эластичными уплотнительными кольцами, установленными на поршне. Два эластичных уплотнительных кольца разделены кольцом, а уплотнительное кольцо вокруг поршня плотно прижимается нагрузкой, приложенной к крышке клапана гайкой крышки. Эластичные уплотнительные кольца могут быть заменены и изготовлены из различных материалов. Этот клапан в основном используется для "открытия" или "закрытия", но оснащен специально разработанным поршнем или специальным кольцом, что также позволяет регулировать расход.

3. Поворотный клапан

Дисковая заслонка дискового клапана установлена в направлении диаметра трубопровода. В цилиндрическом проходе корпуса дискового клапана дисковая заслонка вращается вокруг оси под углом от 0° до 90°. При повороте на 90° клапан полностью открыт.

Дисковые клапаны имеют простую конструкцию, небольшой размер и легкий вес, состоя из всего нескольких компонентов. Они могут быстро открываться и закрываться простым поворотом на 90°, что обеспечивает простоту эксплуатации, а клапан обладает хорошими характеристиками управления потоком. Когда дисковый клапан полностью открыт, толщина диска является единственным сопротивлением для прохождения среды через корпус клапана. Поэтому падение давления, создаваемое этим клапаном, очень мало, и он обладает хорошими характеристиками управления потоком. Дисковые клапаны имеют два типа уплотнений: эластичное и металлическое. В эластичных клапанах уплотнительное кольцо может быть встроено в корпус клапана или прикреплено вокруг диска.

Клапаны с металлическими уплотнениями обычно имеют более длительный срок службы, чем с эластичными уплотнениями, но достичь полного уплотнения сложно. Металлические уплотнения могут работать при более высоких температурах, тогда как эластичные уплотнения ограничены температурным режимом.

Если дисковые клапаны требуются для регулирования потока, главное — выбрать правильный размер и тип клапана. Конструктивный принцип дисковых клапанов особенно подходит для изготовления клапанов большого диаметра. Дисковые клапаны широко используются не только в таких отраслях, как нефтяная, газовая, химическая промышленность и водоочистка, но и в системе охлаждающей воды тепловых электростанций.

Существуют два распространенных типа дисковых клапанов: зажимной и фланцевый. Зажимной дисковый клапан соединяется между двумя фланцами трубопровода с помощью двусторонних болтов. Фланцевый дисковый клапан имеет фланец на корпусе, и фланцы на обоих концах клапана соединяются с фланцами трубопровода болтами.

4. Шаровой клапан

Шаровые клапаны развились из пробковых клапанов. Они имеют такое же действие подъема с поворотом на 90 градусов, но отличие в том, что корпус пробки представляет собой сферу с круглым сквозным отверстием или каналом, проходящим через её ось. Соотношение сферы и отверстия канала должно быть таким, чтобы при повороте сферы на 90 градусов на входе и выходе она выглядела полностью сферической, тем самым перекрывая поток.

Шаровые клапаны могут плотно закрываться всего лишь при повороте на 90 градусов и с небольшим крутящим моментом. Полностью равная полость корпуса клапана обеспечивает низкое сопротивление и прямой проход потока среды. Обычно считается, что шаровые клапаны наиболее подходят для прямого открытия и закрытия, но последние разработки предусматривают функции дросселирования и управления потоком. Основные характеристики шаровых клапанов — компактная конструкция, простота эксплуатации и обслуживания, пригодность для общих рабочих сред, таких как вода, растворители, кислоты и природный газ, а также для сред с жесткими условиями работы, таких как кислород, перекись водорода, метан и этилен. Корпус шарового клапана может быть цельным или модульным.

2. Выбор клапанов для предотвращения обратного потока среды

Функция этого типа клапанов — пропускать среду только в одном направлении и предотвращать обратный поток. Обычно такие клапаны работают автоматически: под давлением среды, текущей в одном направлении, клапанная заслонка открывается; при обратном потоке давление среды и собственный вес заслонки воздействуют на седло клапана, перекрывая поток. Клапаны обратного хода относятся к этому типу и включают качающиеся и подъемные обратные клапаны. Качающийся обратный клапан имеет шарнирный механизм и заслонку, подобную двери, которая свободно опирается на наклонную поверхность седла клапана. Чтобы заслонка каждый раз занимала правильное положение на седле, она спроектирована с шарнирным механизмом, обеспечивающим достаточное пространство для качания и плотный контакт с седлом. Заслонка может быть полностью металлической или с кожаной, резиновой или синтетической накладкой в зависимости от требований к характеристикам. При полном открытии качающегося обратного клапана давление среды почти не препятствует потоку, поэтому падение давления через клапан относительно невелико. Заслонка подъемного обратного клапана расположена на уплотнительной поверхности седла в корпусе клапана. За исключением заслонки, которая может свободно подниматься и опускаться, остальная часть клапана похожа на глобусный клапан. Давление среды поднимает заслонку с уплотнительной поверхности седла, позволяя среде течь; при обратном потоке заслонка опускается на седло, перекрывая поток. В зависимости от условий эксплуатации заслонка может быть полностью металлической или с резиновыми накладками или кольцами на каркасе заслонки. Как и у глобусных клапанов, проход для среды через подъемные обратные клапаны узкий, поэтому падение давления через них больше, чем через качающиеся обратные клапаны, и поток у качающихся клапанов менее ограничен.

3. Выбор клапанов в соответствии с параметрами регулируемой среды