Управляемая, регулирующая и трубозапорная арматура

1.

УПРАВЛЯЕМАЯ, РЕГУЛИРУЮЩАЯ И ТРУБОЗАПОРНАЯ АРМАТУРА
Регулирующим органом (РО) называется звено исполнительного устройства, предназначенное для изменения
расхода вещества или энергии в объекте регулирования.
Различают дозирующие и дроссельные РО.
К дозирующим РО - устройства, которые изменяют расход вещества за счет изменения производительности
агрегатов (дозаторы, питатели, насосы, компрессоры и др.).
Дроссельный РО - переменное гидравлическое сопротивление, изменяющее расход вещества за счет изменения
своего проходного сечения; к ним относятся регулирующие клапаны, поворотные заслонки, шиберы и краны.
Характеристики регулирующих органов
Пропускная
способность
Кv
Условная
пропускная
способность Kvу
Условное
давление
Ру
Максимальн
ое рабочее
давление
Минимальная
пропускная
способность
Kv min
Перепад
давления
на РО
Диапазон
изменения
пропускной
способности
Условным
диаметром
прохода Dу
Негермет
ичность
затвора
Пропускная
характерис
тика
Констру
ктивная
характе
ристика
Расходная
характер
истика

2.

ДРОССЕЛЬНЫЕ РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ
Шиберы
Конструкция
В шиберах затвор, выполненный в виде полотна 1, перемещается перпендикулярно направлению потока Q.
Назначение. Шиберы применяют для регулирования расходов воздуха и газов при небольших статических
давлениях (до 10 кПа).
Характеристики. Шиберы в прямоугольных каналах имеют линейную конструктивную характеристику 1. Шиберы,
устанавливаемые на трубопроводах круглого сечения, имеют нелинейные конструктивные характеристики 2 и 3.
Определение необходимого перестановочного усилия.Наибольшее усилие, необходимое для перемещения
дроссельного органа (шибера), определяется для полностью закрытого шибера выражением

3.

ДРОССЕЛЬНЫЕ РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ
Поворотные заслонки
Назначение
Поворотные заслонки могут применяться на трубопроводах как круглого, так и прямоугольного
сечения. Используются для регулирования расходов воздуха и газов при небольших статических
давлениях, для регулирования расходов жидкости и пара, а также как запорную арматуру.
Конструкция
Изменение проходного сечения заслонки осуществляется путем ее вращения вокруг оси,
расположенной перпендикулярно направлению потока.
По конструкции поворотные заслонки могут быть:
Безупорными
Упорными
Многолопастные
заслонки (жалюзи)
Однолопастные
заслонки
Конструктивные характеристики
Определение необходимого
вращающего момента

4.

ДРОССЕЛЬНЫЕ РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ - КРАНЫ
Назначение
Краны применяют для регулирования расходов жидкостей и газов в трубопроводах
небольшого сечения. Наиболее часто краны используются как запорная арматура или в
системах позиционного регулирования. Для двухпозиционного регулирования краны имеют
преимущества по сравнению с другими типами РО: небольшую массу и габаритные
размеры, простую конструкцию, при полностью открытом проходе – малое гидравлическое
сопротивление.
Конструкция
Изменение проходного сечения крана осуществляется путем смещения отверстий в затворе 1 при его повороте
относительно проходного сечения корпуса 2 на угол δ.
Виды кранов
Конические краны
Шаровые краны
Недостатки - не обеспечивают
достаточной герметичности
закрытия прохода, т.к. даже при
небольшой разности в
конусности затворов и седел
запирающие поверхности будут
касаться только узкой полоски,
лежащей в плоскости,
перпендикулярной их оси
вращения. Часто возникает
заклинивание затвора.
Достоинства - в них исключается
возможность заклинивания пробки; при
несовпадении радиусов сфер затвора и
седла уплотнительный контакт создается
по окружности вокруг прохода.
Недостатки - краны с цилиндрическим
проходом в затворе не применяются для
регулирования расхода среды в широком
диапазоне, т.к. не обеспечивают
необходимую пропускную
характеристику.
Краны с цилиндрическим затвором.
Затвор - полый цилиндр, на боковых стенках
которого прорезаны окна. Цилиндрический затвор
вращается в стакане, запрессованном в корпус.
Окна, прорезанные в цилиндрическом затворе и
стакане, образуют дросселирующие поверхности.
Путем соответствующего профилирования окон
можно получить необходимую пропускную
характеристику крана. Зазоры между затвором и
седлом выбраны малыми (0,1–0,2 мм), такие
клапаны очень чувствительны к попаданию в зазоры
твердых частиц. Используются для регулирования
расходов жидкостей и газов.

5.

Назначение
Регулирующие
клапаны
являются
наиболее
распространенным
видом
дроссельных РО. Их применяют для
регулирования расходов жидкостей, пара и
газов при любых параметрах среды.
Существуют также отсечные и запорные
клапаны.
Регулирующий
клапан
с
герметичным затвором может выполнять
функции и запорного.
КОНСТРУКЦИЯ
Число опорных поверхностей
односедельные
двухседельные
Конструкция затворов
пробковые
тарельчатые
плунжерные
Конструкция корпуса
проходные
угловые
Число опорных поверхностей
Клапаны
Двухседельные
Корпус 1 имеет два седла 2 и 3, а затвор 4,
проходящий через эти седла, два утолщения с
дросселирующими
и
запирающими
поверхностями. Достоинства - разгруженность
затвора от одностороннего действия силы,
создаваемой статическим давлением среды.
Недостатки - относительно большое значение
допустимой
негерметичности
затвора,
при
больших перепадах давления и обычных
конфигурациях дросселирующих поверхностей
движение среды создает большие усилия на клапан
из-за динамической неуравновешенности затворов.
Односедельные
Применяют,
когда
невозможно
использовать
двухседельных
РО.
Преимущество
могут
обеспечить
герметичность
закрытия
прохода,
применяются при малых
размерах проходов (до 15 мм)
и при больших проходах,
если среда обладает большой
вязкостью или содержит
твердые частицы.

6.

Конструкция затворов
В пробковых затворах дросселирующая
поверхность представляет собой поверхность
вращения параболы – параболоид. Запирающая
поверхность выполнена в виде конических
кромок.
Пробковые
затворы применяются
для тяжелых условий
эксплуатации
при
регулировании
расхода
вязких
жидкостей,
коксующейся среды и
среды, выделяющей
кристаллы.
Недостатки
быстрый
износ
дросселирующих
поверхностей
в
положении, близком к
закрытому.
Тарельчатые
затворы.
Применяются
в
однои
двухседельных
клапанах.
В
тарельчатых затворах запирающая
и дросселирующая поверхности
имеют плоскую или коническую
форму.
Тарельчатые клапаны с плоской
опорной поверхностью применяют
как запорные органы или при
двухпозиционном регулировании.
Тарельчатые затворы с конической
опорной поверхностью применяют
при
регулировании
больших
расходов,
но
широкого
распространения не получили.
Конструктивные
характеристики
тарельчатых
клапанов независимо от формы
опорных
поверхностей
с
достаточной для практики точностью
можно считать линейными.

7.

Канавчатые и ступенчатые затворы.
Такие затворы применяются на односедельных клапанах.
Регулирующие органы с канавчатым затвором применяют при
регулировании небольших расходов, а со ступенчатым – при
регулировании расхода влажного газа. При дросселировании влажного газа
при помощи обычных РО понижается температура газа, влага может
замерзать и препятствовать перемещению затвора. Ступенчатые затворы
уменьшают нежелательное понижение температуры газа при
дросселировании.
Конструкция корпуса
Односедельные РО могут быть проходными и угловыми. В проходных органах направление
потока среды при входе и выходе не изменяется, а в угловых изменяется при выходе на 90° по
отношению к направлению на входе.
При регулировании сред с большим перепадом давления на клапане (ΔР > 1,5 МПа) или в
случае резкого увеличения объема регулируемой среды при выходе из щели между затвором и
седлом, а также при регулировании вязких сред и сред, содержащих твердые частицы,
рекомендуется применять угловые односедельные клапаны, так как в угловых клапанах
меньше мертвых пространств для оседания и кристаллизации твердых частиц.

8.

Клеточные исполнительные устройства
Являются усовершенствованным видом клапанов. В них устранены основные
недостатки односедельной конструкции (неуравновешенность затвора) и
двухседельной конструкции (негерметичность затвора).
Цилиндрический полый затвор перемещается в клетке – направляющей 2,
имеющей поперечные сверления. Продольные сверления в верхнем торце затвора
способствуют уравновешиванию давлений над затвором и под ним.
Длинная направляющая препятствует вибрации.
Направляющая 3 одновременно служит и седлом затвора,
причем в данной конструкции затворная пара имеет не
одну, а две уплотнительные поверхности; это позволяет
снизить негерметичность до 0,5 %. В корпусе 1
отсутствуют резьбовые соединения. Допуски на размеры
сопрягаемых деталей компенсируются с помощью
спирально-навитых прокладок 4.
Клеточная конструкция служит основой ветви ИУ, обладающих дополнительными
свойствами – отсутствием или уменьшением разрушающего действия кавитации в
регулирующем органе при прохождении потока жидкости и снижением уровня шума при
регулировании сжимаемых сред.
Смесительные клапаны
Применяются для регулирования соотношения подачи жидкостей. Смесительные
трехходовые клапаны имеют регулирующую втулку, перемещающуюся в седлах и
изменяющую тем самым соотношение подачи жидкости из двух подающих патрубков в
третий. Клапан может полностью перекрыть подачу жидкости из одного подающего патрубка.

9.

Диафрагмовые и шланговые регулирующие органы
Назначение. Применяются для регулирования расходов агрессивных, токсических жидкостей и газов, растворов,
содержащих твердые взвеси, предрасположенных к отложению осадков. Для регулирования агрессивных сред
разработаны конструкции бессальниковых регулирующих клапанов, в которых регулируемая среда не имеет контакта с
сальниками, уплотнениями РО.
Конструкция шлангового РО. У шланговых РО изменение проходного
Конструкция диафрагмового РО. В
качестве уплотнения и подвижного сечения шлангового канала производится путем пережима вставленного в
дросселирующего
элемента корпус эластичного шланга. Шланг изготавливают из качественной резины
диафрагмового РО используется гибкая с тканевой армировкой, обеспечивающей высокую прочность.
Затвор представляет собой устройство, где два
мембрана (диафрагма), а внутренняя
поверхность
клапана
футерована вала, между которыми расположен шланг,
сближаются или расходятся в плоскости,
специальными материалами.
перпендикулярной оси прохода. Шланг может
передавливаться с помощью насадки на штоке ИМ

10.

УПРАВЛЯЕМАЯ ТРУБОЗАПОРНАЯ АРМАТУРА
Автоматическая
трубозапорная
арматура
предназначена для полного открытия или закрытия
прохода потоку вещества в трубе. Выделяют по
функциональному признаку запорную и отсечную
арматуру.
Назначение запорной и отсечной арматуры
В запорных клапанах время срабатывания обычно не
ограничено и составляет 1–10 с в зависимости от
условного
диаметра прохода. В отсечных клапанах время
срабатывания не превышает 1 с, они используются в
качестве аварийных устройств при нарушении
нормального хода технологического процесса, когда
возникает
необходимость
быстрого
отключения
агрегата, трубопровода или его участка от общей
системы.
Конструкция запорной и отсечной арматуры
Как запорная, так и отсечная арматура может
повторять одну из конструкций РО. В отличие от РО,
которые работают в некоторых пределах пропускной
способности и в основном не предназначены для
полного перекрытия потока, негерметичность затвора
запорной и отсечной арматуры должна быть нулевой.