Uzavírací a regulační ventily. Typy regulačních ventilů a jejich vlastnosti Směr proudění kapaliny

Ovládací (uzavírací a regulační) ventily

Ventily jsou určeny k řízení průtoku kapalných a plynných médií dopravovaných potrubím.

Řídicí a uzavírací řídicí ventily plynule mění průtok regulovaného průtoku od minima, když je ventil zcela uzavřen, až po maximum, když je ventil zcela otevřen.

Uzavírací nebo uzavírací ventily neřídí regulovaný průtok plynule, ale diskrétně (ventil je zcela otevřen nebo zcela uzavřen). Jak regulační, tak i izolační ventily mají malé úniky řízené kapaliny, když je ventil v uzavřené poloze.

Nutno podotknout, že dělení armatur na regulační, uzavírací a uzavírací regulační armatury existuje pouze u nás, stejně jako samostatné normy úniku pro regulační a uzavírací armatury. Zbytek světa prostě vyrábí regulační ventily, jejichž netěsnost je rozdělena do šesti tříd, čím vyšší číslo třídy, tím menší netěsnost. Poslední tři třídy se týkají ventilů, kterým říkáme uzavírací a uzavírací a regulační ventily.

Jmenovitým průměrem otvoru ventilu (DN) je třeba chápat jmenovitý vnitřní průměr vstupního a výstupního potrubí ventilu (v některých případech může průměr výstupního potrubí přesahovat průměr vstupního potrubí). Každá hodnota jmenovitého průměru průchodu ventilu odpovídá maximálnímu možnému průtoku regulované látky, který obecně závisí na řadě parametrů (tlaková ztráta, hustota atd.). Pro pohodlí při porovnávání ventilů a výběru požadované velikosti ventilu na základě výsledků hydraulických výpočtů byl použit koncept podmíněného šířku pásma.

Podmíněná kapacita ventilu (Kvy) ukazuje, kolik vody při teplotě 20 °C může ventil propustit, když je pokles tlaku přes něj 0,1 MPa (1 kgf/cm2) při plně otevřeném ventilu.

Řídicí ventil se skládá ze tří hlavních bloků: tělesa, sestavy škrticí klapky a pohonu ventilu. Typický průchozí design

Uzavírací a regulační ventil bez nainstalovaného pohonu je znázorněn na obrázku 1.

Uvnitř těla ventilu 1 je instalována sestava škrticí klapky, která se skládá ze sedla 2 a plunžru 3 spojeného s tyčí 4. Sedlo může být vyrobeno v různých provedeních: zašroubováno do těla ventilu, jak je znázorněno na obrázku 1, přitlačeno k tělu se speciálním pouzdrem nebo integrální s tělem .

Píst klouže po vodítku vytvořeném ve víku 5. Mezi tělesem 1 a víkem 5 je instalováno těsnicí těsnění 6. Tyč 4 je vyvedena ven skrz ucpávku 7, což je sada odpružených chevronových kroužků vyrobených z fluoroplastu-4 nebo jeho modifikací. Na krytu 5 je instalován pohon, jehož vřeteno je spojeno s vřetenem ventilu. Pohon může být pneumatický, ruční, elektrický nebo elektromagnetický.

Sestava škrticí klapky je regulačním a uzavíracím prvkem ventilu. V této jednotce je implementován úkol změnit průtokovou plochu ventilu a v důsledku toho změnit jeho průtokové charakteristiky.

Specifické kombinace pouzdra, sedla a plunžru se vybírají na základě provozních podmínek ventilu: pokles tlaku, nastavitelný typ

médium a jeho teplota, přítomnost mechanických nečistot, průchodnost, viskozita média atd.

Pro činnost ventilu je ve většině případů důležitý správný směr přívodu pracovní tekutiny. Je označena šipkou na vnějším povrchu pouzder. Pokud je médium přiváděno levým kanálem v pouzdře znázorněném na obrázku 1, pak se tento směr přívodu nazývá „pod uzávěrem“ (médium se přibližuje k pístu zespodu), a pokud je médium přiváděno přes pravý kanál, pak se tento směr přívodu nazývá „k uzávěru“ (střední tlačí píst proti sedlu v zavřeném stavu). Hlavní parametry a charakteristiky typických regulačních ventilů vyráběných domácími podniky jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2.

Stůl 1.

Hlavní parametry uzavíracích a regulačních armatur

Tabulka 2

Podmíněná kapacita uzavíracích a regulačních ventilů

AKTUÁTORY

Jsou navrženy pohony a pohony uzavíracích a regulačních, regulačních a uzavíracích potrubních armatur

převést řídicí signál (pneumatický, elektrický nebo mechanický) na mechanický (lineární nebo rotační) pohyb táhla pohonu a uzavíracího prvku pevně spojeného s táhlem (ventil, kulový kohout, škrticí klapka, šoupátko atd.) .

Pohony používané k ovládání uzavíracích a regulačních ventilů podle principu činnosti a druhu energie použité k vytvoření potřebné mechanické síly na ovládací ventil se dělí na:

Pneumatický

Elektrický

Hydraulické

Kombinovaný

Pneumatické pohony

Pneumatické pohony vzhledem k zavedené tradici zaujímají mezi pohony pro regulační ventily různých typů poměrně velké místo. Je to dáno především tím, že masová průmyslová automatizace byla až do 50. a 60. let minulého století založena převážně na pneumatice. Pneumatické systémy automatizované ovládání dnes, v době mikroprocesorů a rozšířeného používání digitální elektroniky, vypadají poněkud archaicky a navíc jsou značně objemné a vyžadují organizaci přípravných a distribučních sítí stlačený vzduch, který se také spotřebovává při provozu pneumatických systémů.

Zároveň jednoduchost konstrukce pneumatických pohonů a v důsledku toho jejich poměrně vysoká spolehlivost a udržovatelnost umožňují úspěšné použití takových pohonů v moderní systémy automatizované řízení technologických procesů.

Pneumatické servomotory jsou určeny k přeměně změn tlaku vzduchu P na výstupu z regulátoru na pohyb regulačního tělesa - ventilu, klapky, šoupátka, kohoutu atd. Regulační těleso mění rychlost proudění kapaliny, plynu, páry atd. na řídicím objektu, a tím způsobí změnu parametru řízeného procesu.

Podle typu pohonu se pneumatické pohony dělí na membránové, pístové, rotační a rotační pneumatické motory.

Pohon membrány (MIM)

Schéma membránového aktuátoru (MIM) je znázorněno na obrázku 2. Pohyb výstupní tyče 2, připojené k regulačnímu tělesu, v jednom směru je prováděn silou, která je vytvářena tlakem P, ve druhém - silou pružiny 3. Signál P vstupuje do utěsněné „hlavy“ membrány, která obsahuje membránu z pogumované tkaniny tloušťky 2-4 mm s tuhým středem. Na membránu zespodu tlačí pružina 3. U membránových pohonů (obr. 2) působí tlak ovládacího vzduchu na membránu 4, sevřenou po obvodu mezi kryty pohonu, a vytváří sílu, kterou pružina 3 vyrovnává. Zdvih ovládací tyče 2 je tedy úměrný hodnotě řídicího tlaku. Tuhost a předtlak pružiny určuje rozsah síly pohonu a jmenovitý zdvih.

Membránové aktuátory jsou klasifikovány podle velikosti membránových „hlav“. MIMS se obvykle dodávají společně

s regulačními orgány - ventily. Protože když je tlak P odstraněn, membrána se vždy pohybuje nahoru, v závislosti na konstrukci regulačního tělesa se rozlišuje mezi normálně otevřenými NO a normálně uzavřenými NC ventily.

Obrázek 2. Membránový pohon namontovaný na regulačním ventilu:

1 - regulační orgán; 2 - tyč; 3 - pružina; 4 - membrána; 5 - olejové těsnění

Statické charakteristiky většiny MIM se blíží lineárním, ale mají hysterezní zónu 2-15 % nejvyšší hodnotu R. Tato hodnota závisí na třecích silách v olejovém těsnění 5, na poklesu tlaku na regulačním tělese, na vlastnostech pružiny a účinné ploše membrány.

Pro snížení hysterezní zóny a zlepšení dynamických charakteristik MIM jsou na aktuátoru instalovány přídavné výkonové zesilovače, nazývané polohovače. Existují polohovadla, která pracují podle schématu kompenzace posunutí a schématu kompenzace síly. U polohovadel obou typů je MIM pokryta záporem zpětná vazba podle polohy táhla, čímž se eliminuje vliv na statické charakteristiky třecích sil v ucpávce, poklesu tlaku na regulačním tělese apod.

Současně se zvyšuje rychlost proudění vzduchu dodávaného do MIM a dynamické vlastnosti poslední.

Pro rozhraní s elektrickými signály řídicích systémů se používají elektropneumatické polohovadla, které kromě zlepšení statických charakteristik membránových aktorů zajišťují přeměnu elektrického signálu na impuls řídicího vzduchu přiváděného do MIM.

Hlavní technické charakteristiky MIM jsou uvedeny v tabulce 3.

Tabulka 3.

Vzhled typických MIM nainstalovaných na regulačních ventilech je znázorněn na obrázku 3.

Pístové pneumatické pohony

Pístové pneumatické pohony (PPA) se používají v případech, kdy je vyžadován lineární pohyb táhla pohonu

– jedná se o typ potrubních armatur, jejichž hlavním úkolem je měnit tlak na potrubní úsek. Změna stavu pracovního média se provádí změnou plochy průřezu průchozího otvoru v tělese ventilu. Regulační ventily se dělí na dva typy: dvoucestné a třícestné.

Dvoucestné regulační ventily. V závislosti na směru proudění pracovního média. Prostupy jsou namontovány na rovných úsecích potrubí, respektive úhlových, v místech, kde je třeba potrubí otočit.

Třícestné regulační ventily současně s regulační funkcí plní úkol směšování nebo oddělování proudu pracovního média, tento typ regulačního ventilu má zpravidla podle účelu tři vstupní a výstupní trubky.

Konstrukce a princip činnosti dvoucestného ventilu

Hlavním zařízením je pouzdro s průchozím otvorem umístěným uvnitř, na pouzdru je upevňovací systém na potrubí a ovládací mechanismus, obvykle plunžrový nebo šoupátkový ventil. Ventil změnou své polohy vůči průchozímu otvoru mění svou plochu a tím reguluje objem pracovního média, které jím prochází.

Kování se dělí podle způsobu seřízení. V závislosti na typu uzávěrového zařízení:

• Sedlo;
• Zolotniková;
• Membrána;
• Kostkovaný.

Mechanismus lze nastavovat buď ručně, působením na táhlo, nebo prostřednictvím externího ovládacího systému.

Třícestný regulační ventil má za úkol rozdělovat nebo směšovat proud pracovní tekutiny. Nejčastěji se používá v topných systémech.

Konstrukčně se zařízení tohoto typu skládá z kovového těla se třemi trubkami. Vnitřní přepážka se dvěma souosými průchozími otvory, jeden pro každou trubku. Blokovací mechanismus namontovaný na řízené tyči může regulovat tlak proudu pracovní tekutiny procházející každým otvorem, a tím regulovat tlak v jedné nebo dvou výstupních trubkách.

Regulační ventil lze ovládat buď ručně nebo automaticky, v závislosti na stavu systému. V tomto případě je instalováno hnací zařízení pro ovládání regulačního ventilu: termostatický pohon, který mění charakteristiky stavu pracovního prostředí, řídí teplotu a tlak. Kromě toho se používají jiné typy pohonu, například elektromagnetické.

Hlavní výhody

Regulační ventily se instalují především do topných systémů. Materiál těla je kov, který má vysokou odolnost proti opotřebení a pevnost. Jedná se o ocel, litinu a slitiny neželezných kovů. To umožňuje dosáhnout vysoké spolehlivosti tohoto typu kování.

Ale hlavním úkolem regulačního ventilu je regulovat průtok pracovního média, vyrovnat tlak a teplotu v systému. Třícestné navíc také šetří energii.

Specifikace

Hlavní technická charakteristika regulační ventily, které jsou potřebné k jejich výběru a připojení k potrubnímu systému, jsou:

• Jmenovitý průměr;
• Typ zamykání;
• Typ upevnění na potrubí: přírubové nebo závitové. Svařovaná zařízení jsou méně běžná;
• Rozsah změn stavu pracovního prostředí. Maximální a minimální teplota a tlak, při kterých zůstává regulační ventil funkční;
• Materiál těla ventilu a těsnicích ploch;
• Typ ovládání: ruční, pneumatický, hydraulický a tak dále.

Instalace regulačních ventilů se provádí především na systémech, které vyžadují přesné rozdělení proudů pracovní kapaliny, nejčastěji se jedná o topné systémy. Regulační ventily nacházejí široké uplatnění také v průmyslu, při dopravě kapalných a plynných pracovních médií.

Regulační ventily slouží k regulaci tlaku kapalných a plynných látek procházejících potrubím. Regulační ventil umožňuje plynule nebo diskrétně regulovat průtok pracovní kapaliny do potrubí.

Pro systémy, ve kterých je obzvláště důležité přesně rozdělovat průtok pracovního média, je nutná jednotka pro řízení tlaku.

To platí zejména například pro topné sítě, protože vnitřní klima závisí na objemu chladicí kapaliny vstupující do potrubí a radiátorů. Průchodnost potrubí se snižuje nebo zvyšuje, když se zmenšuje nebo zvětšuje průřez otvoru uvnitř ventilu.

Problém je vyřešen neustálou změnou kapacity potrubí, kterým se kapalina nebo plyn pohybuje pomocí regulačního ventilu.

Podle jejich účelu existují tři hlavní typy regulačních ventilů:

• obousměrný - slouží pouze k regulaci průtoku kapaliny nebo plynu, používá se na rovných úsecích potrubí;
• dvousměrný roh – reguluje tlak a mění jeho směr, používá se na otočných bodech potrubí;
• třítahový - mísí dva druhy pracovní tekutiny do společného proudu nebo rozděluje jeden proud na dva.

Nejjednodušší regulační ventil je přímý ventil, skládá se z následujících částí:

• tělo ve formě odpaliště s průchozím otvorem uvnitř;
• příruba nebo závit na koncích trubek;
• sestava těsnění, která udržuje těsnost ventilu;
• šoupátko – regulační těleso ventilu;
• tyč - část sloužící ke změně polohy ventilu.

Průtok pracovního média je regulován změnou velikosti průjezdního otvoru při posunu polohy vrat vůči průjezdnímu otvoru.

Konstrukce je částečně změněna a doplněna o nové prvky v závislosti na účelu regulačního ventilu.

Poznámka! Jsou zde uzavírací a regulační ventily, které jsou upraveny tak, aby bylo možné zcela zastavit průtok pracovního média. V tomto případě je ventil vyroben tak, že v uzavřené poloze jsou jeho části hermeticky uzavřeny.

Výhody regulačních ventilů

Tento typ regulátoru se používá v domácích a průmyslových systémech zásobování vodou a plynem, topných sítích a ropovodech.

Ovládací ventil sedla (lineární)— vyrobené na základě sedlového ventilu. Regulace se provádí změnou průtokové plochy mezi ventilem a sedlem. Tento typ regulačního ventilu se nazývá lineární, protože je ovládán elektrickými pohony s progresivním pohybem vřetena. Univerzální konstrukce regulačního ventilu umožňuje díky úpravám ventilu a sedla vytvořit téměř libovolnou průtokovou charakteristiku a vynikající regulační vlastnosti a jednoduchá konstrukce regulačního ventilu se sedlovým ventilem přispěly k jeho širokému použití v systémech stavební techniky. Jedinou nevýhodou lineárních ventilů je složitý tvar průtokové části, který je nevhodný pro použití s ​​viskózními médii.

Kulový regulační ventil (otočný)— vyrobené na základě kulového ventilu. Regulace se provádí změnou průtokové plochy otáčením kuličky kolem osy kolmé ke směru proudění vody. Průtoková část koule může mít kulatý nebo jiný tvar. Rotační regulační ventily tohoto typu se nazývají, protože jsou ovládány pohony s radiálním otáčením vřetena. Kulové regulační ventily se používají ve spojení s rotačními pohony s vysokou uzavírací silou a jsou ovládány radiálním pohybem vřetena. Nevýhodou kulových regulačních ventilů je nutnost použití drahých elektrických pohonů s velkou uzavírací silou a obtížnost vytvoření lineární nebo ekviprocentní průtokové charakteristiky - v důsledku toho nízká přesnost regulace. Mezi výhody patří jednoduchý tvar průtokové části, vhodný pro použití s ​​viskózními pracovními médii.

Podle přítomnosti ochranné funkce se regulační ventily dělí na:

• Normálně otevřeno - při vypnutí napájení se otevře oblast průtoku.
• Normálně zavřené - když je napájení vypnuto, blokují průtok.
• Bez ochranné funkce - při vypnutí napájení se elektrický pohon zastaví.