Электрические проходные клапаны: руководство по выбору, размерам и эксплуатации

Проходной клапан, оснащенный электрическим приводом, является правильным решением, когда один из трубопроводов должен герметично закрываться по требованию и при этом дросселировать поток в пределах нескольких процентов от заданного значения. Шаровые и дроссельные клапаны обычно стоят дешевле и теряют меньше давления, но они теряют контроль над диапазоном малого подъема, где фактически происходят дозирование, кондиционирование пара и снижение давления. В этой статье объясняется, что такое электрический проходной клапан, когда электрический привод превосходит пневматический, и какие детали спецификации определяют, будет ли сборка работать в течение десятилетия или остановится в первый месяц.

Что на самом деле представляет собой электрический шаровой клапан

Корпус клапана представляет собой классический шаровой шарнир: диск или плунжер движется перпендикулярно кольцу седла, а поток должен проходить через S-образный канал, который измеряется отверстием седла. Поскольку плунжер перемещается вдоль оси потока за множество оборотов, а не за одну четверть оборота, соотношение между подъемной силой и потоком может определяться профилем плунжера - линейным, равнопроцентным или быстрооткрывающимся. Электрический привод крепится болтами к траверсе и преобразует вращение двигателя в перемещение штока посредством многооборотного редуктора. Внутри корпуса расположены двигатель, понижающая передача, концевые выключатели хода, моментный выключатель и, в модулирующих версиях, плата управления, которая принимает сигнал 4–20 мА или 0–10 В и устойчиво удерживает промежуточные положения.

Поставщики каталогизируют этот вид оборудования под двумя названиями: для режима включения/выключения это электрические запорные или запорные клапаны, а для режима дросселирования продаются как электрические клапаны регулирования расхода. Приведенный выше диапазон точно соответствует этому разделению, поэтому первым шагом для любого покупателя является определение режима работы (открытие-закрытие или дроссельная заслонка) перед сравнением моделей.

Электрический или пневматический привод: решите, прежде чем сравнивать цены

Сначала решите вопрос активации, потому что он меняет стоимость проекта больше, чем тип кузова. Выбирайте электрическое управление, когда на установке нет надежного приборного воздуха, когда позиционирование должно повторяться с точностью примерно до одного процента хода, когда время хода от 15 до 60 секунд приемлемо или даже полезно для контроля гидроудара, а также на удаленных станциях, где силовой кабель дешевле, чем сеть компрессора. Пневматический привод по-прежнему выигрывает там, где механическая пружина должна гарантировать открывающееся или закрывающееся положение, где важен ход менее чем за три секунды, или во взрывоопасных зонах, где заводской воздух не позволяет использовать тяжелые взрывозащищенные электрические шкафы.

Одно практическое замечание по безопасности: электропривод, потерявший мощность, просто останавливается и удерживает свое последнее положение. Такое поведение при отказе на месте подходит для многих задач по дозированию и смешиванию, но его необходимо тщательно проанализировать для топливопроводов или любых сервисов, где замерзшее положение клапана создает опасность.

Почему Всемирная организация по-прежнему занимает свое место

Три характеристики оправдывают более высокий перепад давления в S-образном канале потока. Во-первых, стабильность дросселирования: характерная пробка обеспечивает предсказуемую кривую потока, в то время как шаровые и дроссельные клапаны имеют самое резкое усиление вблизи закрытия, что заставляет контроллеры охотиться при небольших отверстиях. Во-вторых, целостность затвора: обработанные седла и перпендикулярное контактное уплотнение плунжера плотно прилегают к обычным классам давления, чему четвертьоборотные клапаны с металлическим седлом редко соответствуют. В-третьих, устойчивость к циклическому использованию: шаровая пробка изнашивается равномерно при повторяющихся циклах регулирования, тогда как седла шаров имеют тенденцию забиваться, когда они дросселируются, а не полностью открываются или закрываются.

Честный компромисс – падение давления. В зависимости от отделки и размера проходной корпус может потреблять в несколько раз больше напора шарового крана того же диаметра, поэтому проверяйте запас Kv или Cv во время проектирования, а не обнаруживайте недостаток при вводе в эксплуатацию.

Контрольный список закупок, который предотвращает дорогостоящие сюрпризы

Большинство проблем на местах связано с пятью решениями по спецификациям, а не с производственными дефектами. Проработайте их в следующем порядке:

1. Определите класс обязанности. Привод, рассчитанный на кратковременное включение/выключение, будет перегреваться при непрерывном режиме регулирования; настаивайте на регулирующем рейтинге с адекватным числом пусков в час, обычно 600 или более для режима управления.
2. Размер тяги с реальными цифрами. Требуемая закрывающая сила равна максимальному перепаду давления на седле, умноженному на площадь седла плюс трение уплотнения, умноженному на коэффициент безопасности примерно от 1,3 до 1,5. Приводы меньшего размера глохнут в середине хода; очень большие люди втыкают вилку в сиденье.
3. Соответствуйте снабжению и окружающей среде. Подтвердите однофазное питание 220 В или трехфазное напряжение 380 В, IP67 в качестве минимума для наружного применения и IP68, где возможно затопление, а также взрывозащищенные корпуса в классифицированных зонах.
4. Укажите тело и обрезку относительно среды. Углеродистая сталь WCB для пара, масла и воды; нержавеющая сталь 316, в которой присутствуют хлориды или растворители; Корпуса с футеровкой из ПТФЭ для агрессивных кислот; графитовая набивка, как только температура среды превысит примерно 200°C, тогда набивка из ПТФЭ не выдерживает.
5. Заблокируйте интерфейс управления заранее. Согласуйте вход и обратную связь 4–20 мА, контакты сигнализации предельных значений и крутящего момента, а также интеллектуальный позиционер для управления, чтобы клапан, привод и система управления говорили на одном языке в день поставки.

Электрический интеллектуальный регулирующий клапан VaTTEN Электрический регулирующий клапан с интеллектуальным приводом, входом/выходом 4–20 мА и линейной регулировкой хода, предлагаемый из WCB и нержавеющих сплавов с классами PN16–PN100, идеально подходит для читателей, решающих вопросы спецификации и интеграции. Посмотреть продукт →

Интеграция имеет такое же значение, как и аппаратное обеспечение: клапан, который поставляется с предварительно настроенным позиционером и обратной связью, как и вышеописанный блок, устраняет ошибки выравнивания и проводки, возникающие в результате смешивания компонентов от разных поставщиков. Для более глубокого расчета размеров модулирующих версий см. принципы работы и руководство по выбору электрических клапанов регулирования расхода шаг за шагом описывает расчет Kv, диапазон регулирования и типичные виды отказов.

Области применения, в которых электрические шаровые клапаны окупаются

Электрические проходные клапаны оправдывают свою цену при выполнении задач, сочетающих точность с умеренной частотой циклов:

• Снижение давления пара и регулирование питательной воды котла, где медленные, повторяемые ходы защищают оборудование, расположенное ниже по потоку, от ударов.
• Дозирование химикатов и регулировка pH, особенно с корпусами с футеровкой и тримом из нержавеющей стали, где превышение на несколько процентов может испортить партию.
• Очистка воды и сточных вод: дозирование коагулянта, последовательность фильтров и дросселирование обратной промывки, все автоматизируется без воздушной системы.
• Линии подачи и добавления добавок в реакционные сосуды на фармацевтических и тонкохимических заводах, где обязательны очищаемые корпуса из нержавеющей стали и точный контроль низкого расхода.
• Линии по производству новой энергии: заводы по производству аккумуляторных материалов подвергают клапаны воздействию растворителей и абразивных растворов, а компания Vatten документально задокументировала эффективность своих клапанов в сфере обслуживания литиевых батарей.

Навыки установки и обслуживания, которые продлевают срок службы

Установите клапан, соблюдая стрелку расхода (в стандартных запорных клапанах поток обычно поступает под заглушку, поэтому давление в линии способствует герметизации) и держите привод в вертикальном положении, если кронштейн производителя не допускает иного. Включайте ручной дублер только при изолированном двигателе и сделайте ручной проходной клапан стандартной практикой на байпасной линии, поскольку это позволяет бригадам, занимающимся вводом в эксплуатацию, промывать и перемещать линию до того, как какой-либо привод начнет работать.

После запуска большую часть жизненного цикла компании охватывают три привычки. Ежеквартально проверяйте модулирующие клапаны на частичный ход, чтобы седла не притирались. Замените шток при первых признаках неисправности, а не дожидайтесь поломки. Повторно проверяйте настройки предельных значений и крутящего момента после каждого ремонта, поскольку правильно настроенный моментный выключатель — это то, что фактически защищает кольцо седла.

Выбирайте шаровой корпус, когда точность управления и герметичное закрытие оправдывают перепад давления, выбирайте электропривод, когда отсутствует подача воздуха или повторяемость имеет значение, превышающее миллисекунды, а затем потратьте оставшиеся усилия на размер тяги, класс режима работы и материалы. Эти технические решения, а не брошюра, определяют, как клапан будет вести себя через пять лет.