Каковы функции и роль поворотных затворов в трубопроводных системах?

Butterfly valves are essential components in piping systems and are pivotal in regulating fluid flow. In this blog, we’ll dive into butterfly valves’ fundamental functions and significance, highlighting their crucial role within piping systems.

1.Принцип работы клапана Butterfly

Поворотные затворы - это четвертьоборотные устройства для регулирования потока или запорные устройства, используемые в трубопроводных системах для быстрого перекрытия. Они имеют компактную и легкую конструкцию, которая улучшает коэффициент расхода, ограничивает перепады давления и улучшает восстановление давления.

Открытие и закрытие запорных или дроссельных клапанов управляется расположенным по центру диском, прикрепленным к проходящему через него штоку или валу и соединенным с внешним приводом. Поворот привода выравнивает диск перпендикулярно или параллельно направлению потока.

Диски клапанов имеют те же радиальные размеры, что и отверстие, и всегда находятся в потоке, вызывая небольшое снижение давления в системе.

Клапаны-бабочки классифицируются в зависимости от типа дискового затвора и конструкции торцов корпуса клапана.

Тип закрытия диска:

• Concentric valves with stems that are parallel to the disc’s centerline. It is a rubber-seated, zero-offset valve that is often employed in low-pressure flow applications.
• Eccentric valves have the stem offset from the disc’s midline. They are high-performance valves with strong seals that prevent jamming due to fast closing. Eccentric valves come in single-offset, double-offset, and triple-offset configurations.

The design of the valve body’s ends:

• Клапаны пластинчатого типа помещаются между двумя фланцами труб и скрепляются между собой болтами, которые проходят по всей ширине корпуса клапана.
• Клапаны с наконечником имеют резьбу на внешней стороне корпуса, которая позволяет крепить клапан к фланцам труб только с помощью болтов.

• Фланцы на обоих концах корпуса клапана определяют двухфланцевый поворотный затвор. Эти клапаны просты в установке и могут быть подобраны к существующим конструкциям труб.
• Для систем высокого давления незаменимы поворотные затворы с приваркой встык. Сварка образует прочное соединение между клапаном и соседними трубами.

2.Способы приведения в действие поворотных затворов

Привод дроссельных заслонок ускоряет процесс открытия и закрытия. Использование клапанов улучшает устойчивый, постепенный поток жидкостей в трубопроводной системе. Привод создает крутящий момент, необходимый для оптимального функционирования клапана. Для промышленных поворотных затворов предлагаются следующие приводы:

Ручное управление клапаном

Это простые ручные приводы, которые регулируют положение штока и диска с помощью колеса, кривошипа или рычага. Это простые и недорогие устройства для управления клапанами, которые идеально подходят для удаленных трубопроводных систем без электропитания. В некоторых крупных клапанах для увеличения крутящего момента используется система зубчатых передач. Современные приводы с зубчатой передачей содержат аналоговые индикаторы, которые соответствуют примерному положению дисков.

Эта категория клапанов ограничена использованием малогабаритных клапанов. Их рабочая скорость может быть выше, что делает их непригодными для критических трубопроводных систем.

Электрический привод клапана

To enable remote valve operation, the actuator employs a bi-directional motor. The adaptable actuation system includes a gearbox that reduces motor speed while boosting torque. Electric actuators are low-maintenance, easy-to-install devices that are often employed for process control in non-critical and light-duty modulation operations. The valve’s real position is replicated as a voltage or current signal. They use less energy and run silently.

Некоторые электроприводы содержат концевые выключатели, которые инициируют остановку двигателя при закрытии или открытии клапана. Можно использовать только процессы с надежным источником питания.

Пневматические приводы клапанов

Pneumatic actuators can be single-acting or double-acting. Their designs incorporate several apertures for pressurized air entrance and exit. When air enters the actuator’s chamber, it causes the piston/plunger to move linearly or rotaryly. It produces a rotating or lifting torque on the stem, forcing the disc to open or close and controlling fluid flow. The actuators may include solenoids that respond to electrical signals to control the actuator’s position.

Эти приводы имеют компактную конструкцию, они легкие и экономичные. Быстрое время реакции позволяет использовать их в многократно дросселируемых трубопроводах, таких как промышленные газопроводы, трубопроводы для транспортировки суспензий и пара. Они работают только при наличии внешнего источника сжатого воздуха.

Гидравлический привод клапана

Для клапанов, работающих в тяжелых условиях, таких как основные паровые клапаны, требуется большое усилие поворота. Для таких клапанов требуются гидравлические приводы, которые могут быть как одностороннего (с пружинным возвратом), так и двустороннего действия, использующие давление жидкости для открытия или закрытия клапанов. Для приводов одностороннего действия отсутствие давления жидкости поддерживает клапан в закрытом состоянии. Гидравлическое усилие, создаваемое жидкостью (гидравлическим маслом или иногда водой), тянет поршень вверх, открывая клапан при повышении давления. При изменении условий на противоположные гидравлическая жидкость вытекает в обратном направлении, закрывая клапан. Гидравлические приводы двойного действия имеют внутренний гидравлический насос, который регулирует направление гидравлической жидкости в соответствии с условиями потока в трубопроводе.

Smaller butterfly valves use hydraulic actuators with solenoids to regulate the plunger’s linear motion. Hydraulic actuators are a cost-effective way to operate huge valves automatically or semi-automatically.

3.Критерии выбора привода клапана

При выборе привода для поворотных затворов необходимо учитывать конфигурацию системы. Корпус клапана должен иметь подходящие монтажные фланцы, шток должен иметь возможность соединения с приводом, а расположение болтов на фланце и корпусе привода должно совпадать. Другие технические соображения приведены ниже:

Требования к велосипеду

Рабочий цикл - это отношение времени, которое требуется приводу (время включения) к времени полного срабатывания клапана (время выключения). Поскольку клапаны являются механическими устройствами, частая работа приводит к накоплению тепла, что влияет на герметичность клапана и приводит к повреждению компонентов привода. Рабочий цикл привода зависит от частоты срабатывания клапанов. Гидравлические приводы клапанов, используемые в часто циклически работающих трубопроводных системах высокого давления, могут иметь рабочий цикл до 100%. Однако у электрических приводов, используемых в течение более коротких периодов времени, рабочий цикл может составлять всего 25%.

Скорость привода

Скорость работы приводов зависит от требований системы. Например, химические процессы требуют быстродействующих (гидравлических или пневматических) приводов, поскольку они часто цикличны, находятся под высоким давлением и являются критическими. С другой стороны, медленно действующий привод идеально подходит для задач смешивания, особенно при введении холодной жидкости в теплую систему.

Характер рабочих сред

Actuators are coupled to the stem of a valve through an adaptor or mounting on the body of the valve. The actuator is exposed to the working medium due to coupling mechanisms. It is critical to determine whether the working fluid is corrosive, poisonous, or gaseous. To prevent leaks or damage, the actuator’s body must be made of a similar or stronger material than the valve.

Тип, конструкция и резервирование привода

System failures occur in flow operations. Actuator systems must have a particular level of redundancy to provide flow control while maintaining the system’s safety standards. To prevent contamination, a fail-open butterfly valve with a hydraulic actuator, for example, requires a spring return mechanism.

Стоимость и обслуживание

Each valve actuator comes with a specified lifespan. By comparison, pneumatic actuators last longer than their electric counterparts. Several maintenance interventions are required during the actuator’s operational life. The price of maintaining or replacing the actuator should be affordable. The cost of obtaining and maintaining ancillary equipment is another factor to consider.

4.Заключение

В заключение, поворотные затворы are indispensable in the world of piping systems, offering efficient control over fluid flow. We’ve explored their fundamental functions and actuation methods, shedding light on the critical role they play in various applications. By understanding their role and selecting the right actuation method based on system requirements, you can ensure smooth and reliable operation while maintaining safety and cost-effectiveness in your piping systems.

BCST Group занимается исследованиями, разработкой и производством различных типов клапанов, добро пожаловать на консультации и запросы, мы будем рады служить вам.Пожалуйста, перейдите по этому URL (www.bcstgroup.com) для просмотра.