Клапаны
Клапаны относятся к одному из видов трубопроводной запорной арматуры. Предназначены для полного перекрытия потока рабочей среды или регулирования потока транспортируемых веществ при наступлении определенных условий.
Клапаны обычно используются на трубопроводах относительно небольших диаметров, так как в случае больших размеров приходится иметь дело с существенным возрастанием усилий для управления клапаном, а также усложнять конструкцию для обеспечения правильной посадки затвора на седло корпуса.
Устройства широко распространены во всех сферах промышленности, строительства, сельского хозяйства, транспорта, горнодобывающем комплексе, в жилых и общественных зданиях, в системах водо- и газоснабжения.
Применение
Клапаны применяются для жидких и газообразных сред с широким диапазоном рабочих параметров, таких как давление до 250 бар, температура до +600 °С.
Основным функциональным назначением является:
- герметичное перекрытие потока рабочей среды;
- отключение подачи воздуха и сброса его в атмосферу;
- регулирование направлений потоков транспортируемой среды;
- защита трубопроводной системы и оборудования от механических разрушений, возникающих в случаях аварийных ситуаций при превышении избыточного давления;
- обеспечение безопасности обслуживающего персонала при аварийных ситуациях.
Классификация
В зависимости от конструктивного исполнения подключение запорной арматуры может быть нескольких типов:
- муфтовое — на клапане имеется внутренняя резьба и она накручиваются на резьбу на трубопроводе;
- штуцерное — на клапане имеется патрубок с наружной резьбой, к трубе крепят при помощи накидной гайки;
- фланцевое — с обеих сторон клапана имеются пластины с отверстиями под болты, которыми и крепятся к ответным фланцам трубопровода;
- сварное — арматуру приваривают, этот вид соединений требуется там, где герметичность и надежность других видов соединений недостаточна (при токсичных, агрессивных, радиоактивных рабочих средах);
- цапковое — наличие присоединительных патрубков с резьбой и буртиком на трубопроводе и арматуре; торец трубопровода, имеющий буртик, при помощи накидной гайки прижимается к торцу вентиля.
Управление запорными клапанами осуществляется следующими способами:
- ручной;
- пневматический, электромагнитный и механический привод;
- дистанционный;
- автоматический — происходит под воздействием рабочей среды, или сигнал с КИП включает привод и открывает/перекрывает поток среды без участия оператора.
Варианты исполнения
Клапаны резьбовые. Представляют собой трубопроводную арматуру прямого действия с резьбовым присоединением к трубопроводу. Устройства пропускают поток рабочей среды в одном направлении. Перекрытие потока происходит автоматически под давлением рабочей среды.
Резьбовые обратные клапаны устанавливаются на трубопроводах, транспортирующих воду, пар и сжатый воздух с широким диапазоном рабочих давлений и температур.
Клапаны электромагнитные (соленоидные). Устройства, предназначенные для дистанционного управления открытия/закрытия потока рабочей среды в трубопроводе под давлением. Работают с использованием электрического тока, подаваемого на индукционную катушку, установленную на клапане.
Клапаны производятся прямого, непрямого и косвенного принципов действия. В зависимости от положения запорного элемента клапаны бывают двух видов исполнения:
- нормально закрытые (состояние «закрыто» без подачи напряжения);
- нормально открытые (состояние «открыто» без подачи напряжения).
Устройства применяются в бытовом и промышленном секторах для автоматического перекрытия потоков воды, воздуха, пара, нефтепродуктов и других жидких и газообразных сред.
Клапаны обратные. Это вид предохранительной арматуры, защищающий систему от возникновения аварийных ситуаций. В зависимости от конструктивного исполнения различают поворотные, шаровые, подъемные и пружинные обратные клапаны. Основная задача устройств заключается в обеспечении движения транспортируемого вещества в одном направлении. Устанавливаются преимущественно на трубопроводах, по которым перекачиваются жидкие среды.
Клапаны фланцевые. Монтаж к трубопроводу осуществляется как в горизонтальном, так и вертикальном положении. Фиксируются посредством болтов и гаек, для которых на патрубках корпуса клапана предусмотрена закладная пластина круглой либо квадратной формы с посадочными отверстиями под болты.
Фланцевый способ соединения предназначен для арматуры, устанавливаемой на трубопроводы с давлением не более 20 бар диаметром от 10 до 1000 мм.
Клапаны балансировочные. Устройства с регулируемым гидравлическим сопротивлением для дросселирования потока транспортируемой среды.
Принцип работы балансировочного клапана основан на настройке необходимого гидравлического сопротивления за счет изменения проходного сечения клапана. Применяются в системах со статическим гидравлическим режимом. Позволяют вручную, плавно изменять расход среды и поддерживать его на заданном уровне лишь при неизменном перепаде давлений между входным и выходным патрубком вентиля.
Клапаны межфланцевые. Одна из разновидностей трубопроводной арматуры. Пропускает поток среды в одном направлении и автоматически перекрывает проходное сечение в случае обратного тока.
Затвор межфланцевого обратного клапана выполнен в форме одного плоского диска или двух сегментов диска, перекрывающих проходное сечение. Открытие обратного клапана происходит под действием энергии рабочей среды.
Клапаны предохранительные. Специальные сбросные клапаны предназначенные для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением. Принцип работы основан на автоматическом выпуске избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного.
Выделяют два типа предохранительных сбросных клапанов:
- клапаны прямого действия — срабатывают непосредственно под воздействием рабочей среды;
- клапаны сбросные обратного действия — реагируют на силу постороннего источника давления или открываются под воздействием электроэнергии.
Конструкция предохранительных клапанов зависит от его типа, но чаще применяются устройства с пружинным механизмом прямого действия. Обязательными компонентами у них являются задатчики с запорным органом. Задатчики отвечают за силовое воздействие на чувствительный элемент, непосредственно связанный с запорным органом, состоящим из запора и седла. В роли затвора обычно выступает золотник, а в качестве задатчика используется стальная пружина.
Клапаны запорные. Арматура, выполненная в виде клапана, то есть ее запирающий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды. Как и другие виды запорной арматуры, запорные клапаны применяются для полного перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью.
Клапаны седельные. Наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры как для непрерывного (аналогового), так и для дискретного регулирования расхода и давления. Выполнение этой задачи осуществляется за счет изменения расхода среды через проходное сечение.
Наиболее часто встречаемые — двухседельные клапаны, так как их затвор хорошо уравновешен. Это позволяет применять их для непрерывного регулирования давления до 6,3 бар в трубопроводах диаметром до 300 мм, при этом используя исполнительные механизмы меньшей мощности. Односедельные клапаны применяются для небольших диаметров прохода из-за своего неуравновешенного плунжера.
Клапаны запорно-регулирующие. Позволяют управлять потоками рабочей среды и контролировать ее расход и температуру. Запорно-регулирующие устройства являются универсальными, поскольку совмещают функции запорного и регулирующего устройств.
Обеспечивают условия нормального функционирования оборудования на различных объектах, включая сложные и ответственные.
Клапаны редукционные. Представляют собой автоматически действующие пневматические или гидравлические дроссели. Предназначены для поддержания на постоянном уровне давления на выходе. Сопротивление редукционного клапана в каждый момент пропорционально разности между переменным давлением на входе и постоянным давлением на выходе.
Принцип действия основан на дросселировании среды, проходящей из полости высокого давления в полость низкого давления через щель, образованную седлом и тарелкой клапана.
Клапаны под приварку. Считается, что самый надежный метод подключения запорной арматуры — сварной, обеспечивающий долгосрочное герметичное соединение. Такой метод применяется последнее время не так часто, как резьбовые соединения или фланцевые.
Фильтры для обратных клапанов. Представляют собой специальные приборы, которые позволяют очищать воду от различных металлов, растворенных в ней, химических соединений и частичек грязи.
В зависимости от способа очистки воды, выделяют два вида фильтров. Первый называют грязевиками. К ним относят все косые фильтры и часть прямых. Такие фильтры постоянно собирают в себе весь мусор и грязь, которая есть в воде. Они не промываются и для их очистки нужно полностью разбирать фильтр. Второй тип — самопромывной или самоочищающийся фильтр снабжен системой очистки. Такие устройства оборудованы специальным краном, с помощью которого можно слить воду вместе со скопившимися осадками.
