Часто задаваемые вопросы об электрических клапанах управления

1. Какие три основных фактора следует учитывать при выборе привода?

1. Выходная мощность привода должна превышать нагрузку на клапан и быть соответствующим образом согласована.
2. При проверке стандартных комбинаций учитывайте, соответствует ли допустимая разница давлений, указанная для клапана, требованиям технологического процесса. Для больших перепадов давления рассчитайте неуравновешенную силу, действующую на золотник клапана.
3. Учитывайте, соответствует ли скорость отклика привода требованиям технологического процесса, особенно для электрических приводов.

2. Каковы характеристики электрических приводов по сравнению с пневматическими приводами, и каковы различные формы выходного сигнала?

Электрические приводы используют электрическую энергию в качестве источника привода, что просто и удобно, обладает высокой тягой, крутящим моментом и жесткостью. Однако они имеют сложную структуру и более низкую надежность. Они дороже пневматических приводов для средних и малых размеров. Они обычно используются в приложениях без подачи газа или там, где не требуются строгие требования к взрывозащите и пожаробезопасности.

Электрические приводы имеют три формы выходного сигнала: угловое перемещение, линейное перемещение и многооборотное вращение.

3. Почему угловые клапаны имеют большую разницу давлений при закрытии?

Угловые клапаны имеют большую разницу давлений при закрытии, потому что результирующая сила, создаваемая средой на сердечнике клапана или пластине клапана, создает очень небольшой крутящий момент на вращающемся валу, что позволяет ему выдерживать большую разницу давлений.

Дисковые и шаровые клапаны являются наиболее распространенными типами угловых клапанов.

4. Какие клапаны требуют выбора направления потока? Как их следует выбирать?

Регулирующие клапаны с одним уплотнением, такие как односедельные клапаны, клапаны высокого давления и односедельные гильзовые клапаны без балансировочных отверстий, требуют выбора направления потока.

Типы с открытым и закрытым потоком имеют свои преимущества и недостатки. Клапаны с открытым потоком работают более стабильно, но имеют худшие характеристики самоочистки и уплотнения, что приводит к более короткому сроку службы; клапаны с закрытым потоком имеют более длительный срок службы, лучшие характеристики самоочистки и уплотнения, но стабильность плохая, когда диаметр штока клапана меньше диаметра сердечника клапана.

Односедельные клапаны, клапаны с малым расходом и односедельные гильзовые клапаны обычно используют тип с открытым потоком. Когда существуют серьезные требования к эрозии или самоочистке, можно выбрать тип с закрытым потоком. Двухпозиционные быстрооткрывающиеся регулирующие клапаны используют тип с закрытым потоком.

5. Какие еще клапаны, кроме односедельных, двухседельных и гильзовых, имеют регулирующие функции?

Мембранные клапаны, дисковые клапаны, шаровые клапаны O-типа (в основном для отключения), шаровые клапаны V-типа (высокое регулировочное соотношение и функция среза) и эксцентриковые роторные клапаны — все это клапаны с регулирующими функциями.

6. Почему выбор клапана важнее расчета?

По сравнению с расчетом, выбор клапана гораздо важнее и сложнее. Это связано с тем, что расчет — это всего лишь простой расчет по формуле, и его точность зависит не от точности самой формулы, а от точности заданных технологических параметров.

Выбор клапана включает в себя широкий спектр соображений, и даже незначительные ошибки могут привести к неправильному выбору, что приведет к пустой трате рабочей силы, материалов и финансов, а также к неудовлетворительной производительности и различным эксплуатационным проблемам, таким как надежность, срок службы и качество эксплуатации.

7. Почему двухседельные клапаны нельзя использовать в качестве запорных клапанов?

Преимуществом золотника двухседельного клапана является его сбалансированная по усилию конструкция, которая позволяет использовать большие перепады давления. Однако его заметным недостатком является то, что две уплотнительные поверхности не могут поддерживать хороший контакт одновременно, что приводит к значительной утечке.

Если его искусственно и принудительно использовать в приложениях для отключения, результаты будут неудовлетворительными. Даже с улучшениями (например, двухседельный гильзовый клапан) этот подход не рекомендуется.

8. Почему двухседельный клапан имеет тенденцию к колебаниям при малых углах открытия?

Для одного сердечника клапана, когда среда имеет открытый поток, клапан имеет хорошую стабильность; когда среда имеет закрытый поток, клапан имеет плохую стабильность. Двухседельный клапан имеет два сердечника клапана, при этом нижний сердечник клапана находится в режиме закрытого потока, а верхний сердечник клапана — в режиме открытого потока.

Таким образом, при работе с небольшими отверстиями сердечник клапана с закрытым потоком склонен вызывать вибрацию клапана, поэтому двухседельные клапаны не подходят для применения с небольшими отверстиями.

9. Каковы характеристики прямоточного односедельного регулирующего клапана? В каких областях он используется?

1. Низкая скорость утечки, так как имеется только один сердечник клапана, что обеспечивает хорошее уплотнение. Стандартная скорость утечки составляет 0,01% KV, а дальнейшая конструкция может сделать его пригодным для использования в качестве запорного клапана.
2. Низкий допустимый перепад давления, так как неуравновешенная сила велика. Для клапана DN100 перепад давления (△P) составляет всего 120 кПа.
3. Низкая пропускная способность. KV для клапана DN100 составляет всего 120.

Он обычно используется в приложениях, где утечка минимальна, а перепад давления незначителен.

10. Каковы характеристики прямоточного двухседельного регулирующего клапана? В каких областях он используется?

1. Высокий допустимый перепад давления, так как он может компенсировать многие неуравновешенные силы. △P клапана для клапана DN100 составляет 280 кПа.
2. Высокая пропускная способность. Значение KV для клапана DN100 составляет 160.
3. Высокая скорость утечки из-за двух сердечников клапана, которые не могут уплотняться одновременно. Стандартная скорость утечки составляет 0,1% KV, что в 10 раз больше, чем у односедельного клапана.

Прямоточные двухседельные регулирующие клапаны в основном используются в приложениях с высокими перепадами давления и менее строгими требованиями к утечкам.

11. Почему регулирующие клапаны линейного перемещения имеют плохие характеристики защиты от засорения, в то время как угловые клапаны имеют хорошие характеристики защиты от засорения?

В клапане прямого хода золотник выполняет вертикальное дросселирование, а среда входит и выходит горизонтально. Путь потока внутри полости клапана неизбежно изгибается и поворачивается, что делает путь потока клапана очень сложным (напоминающим перевернутую форму «S»). Это создает многочисленные мертвые зоны, обеспечивая пространство для осаждения среды, что со временем может привести к засорению.

В угловых клапанах направление дросселирования горизонтальное, при этом среда входит и выходит горизонтально. Это облегчает удаление примесей и упрощает путь потока, сводя к минимуму пространство для осаждения. Поэтому угловые клапаны имеют превосходные характеристики защиты от засорения.

12. Когда требуется позиционер клапана?

1. Приложения с высоким трением, требующие точного позиционирования. Примеры включают регулирующие клапаны для высоких или низких температур или клапаны с использованием гибкой графитовой набивки;
2. Приложения, где медленные процессы требуют повышения скорости отклика регулирующего клапана. Например, системы управления температурой, уровнем или аналитическими параметрами.
3. Приложения, где требуется увеличение выходной силы привода и отсечной силы. Например, односедельные клапаны с DN ≥ 25, двухседельные клапаны с DN > 100 или приложения, где перепад давления на клапане (△P) превышает 1 МПа или входное давление (P1) превышает 10 МПа.
4. Приложения, где необходимо изменить пневматический режим открытия/закрытия регулирующего клапана во время работы в системах управления с разделенным диапазоном.
5. Приложения, где необходимо изменить характеристику потока регулирующего клапана.

13. Каковы семь шагов для определения размера клапана?

1. Определите расчетный расход — Qmax, Qmin
2. Определите расчетный перепад давления — выберите коэффициент сопротивления S на основе характеристик системы, затем определите расчетный перепад давления (когда клапан полностью открыт);
3. Рассчитайте коэффициент расхода — используйте соответствующие формулы расчета, диаграммы или программное обеспечение для определения максимальных и минимальных значений KV;
4. Выберите значение KV — на основе максимального значения KV выберите ближайшее значение KV в выбранной серии продуктов, чтобы получить предварительный размер клапана;
5. Проверьте открытие клапана — убедитесь, что открытие клапана ≤90% при достижении Qmax и ≥10% при достижении Qmin;
6. Фактическая проверка регулируемого соотношения — обычно требуется R ≥ 10; R фактическое > R требуемое
7. Определение размера — если не соответствует требованиям, повторно выберите значение KV и выполните повторную проверку.

14. Почему гильзовый клапан не оправдал ожиданий при замене односедельных и двухседельных клапанов?

Гильзовые клапаны, дебютировавшие в 1960-х годах, широко использовались в стране и за рубежом в 1970-х годах. В 1980-х годах на гильзовые клапаны приходилась значительная доля внедренных нефтехимических объектов. В то время многие считали, что гильзовые клапаны могут заменить односедельные и двухседельные клапаны, став продуктом второго поколения.

Однако сегодня это не так. Односедельные клапаны, двухседельные клапаны и гильзовые клапаны используются в равной степени. Это связано с тем, что гильзовые клапаны только улучшают форму дросселирования, стабильность и техническое обслуживание по сравнению с односедельными клапанами, но их вес, защита от засорения и характеристики утечки соответствуют односедельным и двухседельным клапанам. Как они могли заменить односедельные и двухседельные клапаны? Поэтому их можно использовать только вместе.

15. Почему для запорных клапанов следует отдавать предпочтение твердым уплотнениям?

Запорные клапаны требуют минимально возможной утечки. Мягкие уплотнения имеют самую низкую утечку и, следовательно, лучшие характеристики отключения, но они не износостойкие и имеют низкую надежность. С точки зрения двойных критериев низкой утечки и надежного уплотнения, мягкие уплотнения уступают твердым уплотнениям. Например, полностью функциональные сверхлегкие регулирующие клапаны, у которых уплотнения защищены износостойкими сплавами, обеспечивают высокую надежность и скорость утечки 10⁻⁷, что уже соответствует требованиям к запорным клапанам.

16. Почему шток клапана регулирующего клапана линейного перемещения относительно тонкий?

Это связано с простым механическим принципом: трение скольжения высокое, а трение качения низкое. В клапане линейного перемещения шток клапана движется вверх и вниз. Если набивка слегка сжата, она плотно обернется вокруг штока клапана, вызывая значительный гистерезис. Поэтому шток клапана спроектирован очень тонким, и для уменьшения гистерезиса обычно используется низкофрикционная набивка из ПТФЭ. Однако это приводит к таким проблемам, как склонность штока клапана к изгибу и короткий срок службы набивки.

Лучшим решением этой проблемы является использование роторного штока клапана, то есть регулирующего клапана углового типа. Его шток клапана в 2–3 раза толще, чем у клапана линейного перемещения, и в нем используется графитовая набивка с более длительным сроком службы. Шток клапана имеет хорошую жесткость, набивка имеет более длительный срок службы, а момент трения и гистерезис на самом деле меньше.