Виды, устройство, отличия и монтаж регулирующего клапана своими руками

Что это такое и для чего он нужен?

Регулировочный клапан является одним из видов регулирующей арматуры, основная функция которого, как можно догадаться по названию, содержится в регулировании движения содержимого в трубопроводе. Делается это путем изменения давления и расхода среды, поступающей через пропускное отверстие арматуры.

Наряду с ним используют запорно-регулирующий клапан, обладающий не только функцией автоматически менять режим расхода, но и способный полностью останавливать циркуляцию потока.

Функции регулирующей и запорной арматуры объединены в запорно-регулирующем клапане.

Сферы использования и конструктивные особенности

Используются регулировочные клапаны в бытовых или промышленных системах газового и водоснабжения. Устанавливаются они и на магистральных транспортных трубопроводах, по которым проходит нефть и газ. Регулировка потока осуществляется путем изменения диаметра проходного отверстия. При этом пропускная способность системы увеличивается или уменьшается.

Самым простым является проходной клапан. В его составе присутствуют такие детали:

• корпус-тройник, внутри которого расположено проходное отверстие;
• фланцы на патрубках (в этом месте может присутствовать резьба);
• уплотнители, обеспечивающие герметичность приспособления;
• затвор;
• шток (фрагмент, при помощи которого положение затвора меняется).

Стоимость изделия зависит от материала изготовления, типа, размеров и технических характеристик. Цена колеблется в пределах 1000−99000 руб.

Управление и технические характеристики

На смену ручному в настоящее время пришли современные способы управления регулировочной арматурой, основанные на применении различного типа приводов, комбинации датчиков, улавливающих малейшие изменения в состоянии трубопроводного содержимого.

Согласно назначению и условиям использования, применяются следующие типы управления:

• гидравлические;
• электрические;
• электромагнитные.
• пневматические.

клапана являются:

• пропускная способность в Kv;
• диаметр DN;
• номинал условного давления;
• рабочая температура.

Указанные характеристики можно узнать из технической документации, прикладываемой производителями к изделию. Особенности, присущие этому виду регулировочной арматуры – быстрая реакция на перемены характеристик среды, надежная герметичность.

Тип подключения

По видам подключения к трубам сетей регулирующие клапаны бывают:

1. сварными;
2. фланцевыми;
3. штуцерными
4. муфтовыми;
5. цапковыми.

Сварная арматура (под приварку) выпускается только в стальном корпусе. Данный тип присоединения является самым надежным, но имеет высокую цену исполнения, ограничен в ремонтопригодности. Используется в промышленных сетях.

Фланцевые изделия нашли самое широкое применение во всех крупных магистралях с различной средой. В бытовых коммуникациях регулирующую арматуру подключают через резьбовые соединения на муфтах.

Устройство

Рассмотрим на примере регулировочного фланцевого односедельного клапана устройство этого вида арматуры.

Аппарат состоит из литого корпуса B, в котором размещается проходное отверстие, называемое седлом V. В него опускается плунжер T, зафиксированный на перемещающемся вверх-вниз штоке S. К корпусу приварены фланцы F, через которые осуществляется соединение агрегата с трубопроводом. Уплотнительный узел P служит для герметизации всего устройства.

Принцип работы

Суть работы регулировочного клапана заключается в перемещении плунжера или другого вида затвора под напором двигающейся среды. Когда запорный элемент перекрывает часть пропускного отверстия, расход жидкости или газа, проходящего через клапан, уменьшается. Полное закрытие клапана приводит к перекрытию потока и падению давления в системе до нуля.

По принципу действия регулирующие устройства делятся на перекрывающие, смешивающие или разделяющие поток рабочей среды. К перекрывающим относятся двухходовые, к смешивающим трёх- и четырёхходовые клапаны.

Устройство и принцип работы регулирующего клапана

Любой трубопровод включает в свою конструкцию устройства, предназначенные для регулировки, отключения и включения, перемещения веществ, которые носят название «арматура». Все они обладают своей классификацией, в том числе и регулирующая арматура. Этот вид позволяет поддерживать давление, уровень и расход в нужных пределах. Рассмотрим подробнее основные виды регулирующей арматуры и их назначение.

Виды регулирующей арматуры

В силу своих конструкционных особенностей регулирующая арматура очень походит на запорную. Поэтому зачастую данные элементы имеют одинаковую марку. Регулирующие устройства делятся на 2 типа:

• редукционный, который работает на снижение давления рабочей среды;
• запорно-регулирующий.

Теперь о видах регулирующей арматуры. Наиболее распространенным видом принято считать регулирующие клапаны, которые также делятся на несколько подвидов:

• проходные;
• угловые;
• смесительные, обладающие трехходовой конструкцией.

К остальным видам регулирующих устройств относятся запорно-регулирующие клапаны, регуляторы давления прямого действия, а также регуляторы уровня.

Обо всех перечисленных устройствах далее более подробно.

Особенности работы регулирующих клапанов

Регулирующие клапаны, как уже говорилось ранее, относятся к наиболее распространенным видам запорных устройств. Их основная функция – это изменение давления среды, которая проходит по определенной трубопроводной системе. Сфера применения данных устройств:

• водопроводные системы;
• системы газоснабжения;
• магистрали, предназначенные для перемещения нефтепродуктов и газообразных веществ.

Материал, использующийся для изготовления этой арматуры, может быть разнообразным: латунь, чугун, сталь, высоколегированные сплавы. Выбор определенного исполнения зависит от трубопроводной системы и находящейся в ней среды.

В зависимости от особенностей работы все регулирующие клапаны делятся на 2 вида:

• с ручным приводом, где управление происходит с помощью специально встроенного штурвала, который при необходимости нужно собственноручно вращать. Для труб с большими параметрами такой вариант практически не используется, поскольку приведение регулирующего устройства в работу требует значительных усилий;
• с автоматическими управлением, где работа выполняется за счет встроенного гидравлического, пневматического либо электрического привода. Для обеспечения своевременного срабатывания затвора в регулирующее устройство входят датчики, которые измеряют существующее давление в системе.

Также существует классификация клапанов-регуляторов в зависимости от их формы:

• проходные устанавливаются на прямом трубопроводе и никак не воздействуют на направление среды;
• угловые изменяют направление среды, а значит и самого трубопровода на 90˚;
• смесительные включают в свою конструкцию 3 патрубка, которые две рабочие среды в совместный поток.

Принцип работы запорно-регулирующих клапанов

Основное назначение запорно-регулирующих клапанов – это контроль рабочей среды в трубопроводе и изменение ее расхода. Эта регулирующая арматура может использоваться в следующих системах:

• сети отопления и горячего водоснабжения;
• центральные и индивидуальные тепловые пункты;
• вентиляционная система.

Для каждого из условий существует определенный тип исполнения и используемого материала.

Запорно-регулирующие клапаны являются универсальными регулирующими устройствами. Это объясняется тем, что они не только контролирует расход используемой в трубопроводе среды, но еще и выполняет запорную функцию, способную полностью перекрыть движение потока.

Рассмотрим принцип действия запорно-регулирующей арматуры: внутри корпуса запорный элемент перемещается благодаря вращению штока, который приводится в движение собственноручно либо при помощи предусмотренного привода. Особенностью этого регулирующего устройства является присутствие уплотнителя, благодаря которому при опускании штока происходит полная герметизация системы.

Запорно-регулирующая арматура обладает рядом достоинств, самыми главными из которых является простота в использовании и обслуживании, надежность в эксплуатации. Установка регулирующих устройств возможна не только на трубопроводы стандартного типа, но и на магистрали с нестандартными углами и поворотами. К тому же зачастую они используются для работы в агрессивных средах.

Регуляторы давления прямого действия

Регулятор давления прямого действия необходим для того чтобы автоматически поддерживать нужный показатель перепада давления на одном из участков системы.

Эта регулирующая арматура делится на 2 вида:

Регулятор давления состоит из корпуса, клапана двухседельной конструкции, крышки, дополненной сальниковым устройством, грузового механизма и исполнительного механизма мембранного типа.

Особенностью конструкции такой регулирующей арматуры является наличие сразу двух клапанов на одном штоке. Такая особенность необходима для уравновешивания показателя давления рабочей среды на клапан, и соответственно, на шток.

Оба типа регуляторов отличаются друг от друга только расположением клапанов относительно седел. Регулирующая арматура «после себя» под воздействием давления от грузового механизма благодаря клапанам образует проход в седлах. Суть работы этого регулирующего устройства достаточно проста: при поступлении рабочей среды к нему проходное сечение находится в открытом состоянии, поэтому она проходит за него в трубопровод. Там и происходит увеличение показателя давления, которое перемещается по импульсной трубке к мембране и создает нагрузку для штока в противоположном направлении от воздействия груза, размещенного на рычаге. При достижении усилия большего, чем усилие груза движение штока будет направлено книзу и клапаны закроют отверстия в корпусе.

При настройке такой регулирующей арматуры на определенный показатель давления необходимо подобрать величину груза и его расположением на рычаге.

Отличие принципа работы регулирующей арматуры «до себя» от предыдущего вида в закрытых клапанах под воздействием имеющегося груза. Когда давление в системе увеличивается, то при передаче его через импульсную трубку на мембрану и тем самым создается усилие на шток по направлению противоположную действию груза. Это и приводит к открытию клапанов, что впоследствии ведет к выводу рабочей среды за них. А это значит, что давление в системе начинает снижаться.

Информация о регуляторах уровня

Предназначение регулятора уровня в поддержке уровня рабочей среды (жидкости) в необходимых пределах и заданной высоте. Используемый сосуд может находиться под давлением, а может соединяться непосредственно с атмосферой, что встречается значительно чаще. Такие условия характерны для резервуаров, наполненных нефтепродуктами или водой. Поддержка показателя давления здесь на заданном уровне осуществляется за счет впуска дополнительного объема жидкости. В этом случае регулирующая арматура носит название регулятор питания. Когда жидкость выпускается из резервуара под действием избыточного давления, регулирующая арматура называется регулятором перелива.

Действующими и главными элементами в такой регулирующей арматуре являются датчик положения уровня, чаще называющийся чувствительным элементом и элемент исполнительного действия, представленный в виде клапана регулирующего или запорного действия.

Принцип работы такого приспособления основан на прекращении или регулировании подачи рабочей среды (жидкости) с помощью исполнительного устройства, работа которого зависит от командного оповещения встроенного датчика.

Для регуляторов уровня прямого действия датчик обычно представлен в виде поплавка полой шарообразной формы, подсоединенного к затвору клапана. При увеличении или уменьшении уровня воды больше установленных пределов поплавок создает подъемную силу, которая и перемещает рычаг клапана в направление, заданное для работы исполнительного механизма регулятора.

Заключение

Регулирующая арматура относится к очень важным элементам, присутствующим во всех трубопроводных системах. В функции данных регулирующих устройств входит поддержание давления в системе на должном уровне. Некоторые также дополнительно выполняют и запорную функцию. Можно неустанно перечислять различные виды регулирующей арматуры, но самыми часто используемыми являются регулирующие и запорно-регулирующие клапаны, регуляторы давления прямого действия и регуляторы уровня.

Виды и конструкции

В зависимости от функций по изменению направления потока, рассматриваемые нами устройства, бывают:

• проходными, не меняющими направление среды; проходные клапаны выставляются на участках трубопроводов без изгибов;
• угловыми, смещающими среду на прямой угол;
• смесительными, смешивающие два вида потоков с разными состояниями в один.

По своим конструктивным особенностям регулирующие затворы бывают:

• седельного;
• клеточного;
• мембранного;
• золотникового видов.

Классификация устройств

Классифицировать регуляторы можно по нескольким параметрам:

Какой тип клапана будет использован, зависит от сферы его применения, необходимых конструктивных особенностей.

Отличия

В седельных устройствах запорный элемент выполняется в виде стержневого, тарельчатого либо игольчатого плунжера. В трубах малого сечения устанавливают односедельную арматуру, в сети с диаметром до 300 мм и давлением до 6,5 Мпа – двухседельную, обладающую лучшей герметичностью и более уравновешенным плунжером.

Особенностью конструкций клеточного типа является их затвор, выполненный в форме цилиндрического поршня, размещенного в клетке. Такая конструкция снижает шум и вибрацию при включенной арматуре.

Отличием мембранной арматуры являются ограничения в способах управления: ее устройства оснащены только пневмо- или гидроприводами. Мембрана служит в них затвором.

В золотниковых клапанах уровень расхода регулируется поворотом вентиля, то есть золотника, в результате чего пропускное отверстие частично открывается или закрывается. Механизм действия данной арматуры во многом схож с работой обыкновенного шарового крана.

Типы затворов и принцип их действия

Основной рабочей деталью регулирующей арматуры является затвор. По конструкции регулирующего органа выделяют следующие типы арматуры:

• седельная,
• мембранная,
• клеточная,
• золотниковая.

Седельный затвор

Основными элементами седельного затвора являются плунжер и седло. Плунжером называют цилиндрический поршень, у которого длина значительно больше диаметра. Седло – деталь затвора, расположенная между проходным отверстием клапана и его внутренней частью.

При перемещении поршня через седло меняется размер проходного отверстия. Выпускается одно– и двухседельная регулирующая арматура. Односедельная используется на трубах небольшого диаметра.

Двухседельный затвор позволяет точнее регулировать давление в трубах и может использоваться в трубопроводах диаметром до 30 см, так как в двухседельной системе плунжер лучше уравновешен и проще обеспечить герметичность затвора.

Мембранный затвор

В затворах этого типа также имеется седло, но вместо поршня его перекрывает гибкая мембрана. Мембрана не только позволяет регулировать давление рабочей среды, она защищает внутренние части арматуры от воздействия агрессивных веществ. В затворах этого типа высокий показатель герметичности подвижных элементов.

Однако регулирующий клапан с мембранным затвором вынужденно дополнительно оснащают контролирующими положение штока позиционерами. Необходимость усложнения конструкции обусловлена возможным снижением точности регулировки из-за трения между элементами.

Затвор клеточного типа

В качестве направляющего устройства для подвижного элемента затвора такого типа используется клетка – седло с радиальными отверстиями для управления расходом рабочей среды.

Рекомендуем ознакомиться: Как сделать стремянку (лестницу) из профильной трубы

Внутри клетки, меняя ее пропускную способность, перемещается полый цилиндр. Таким образом, клетка выполняет функцию седла и пропускного отверстия.

Преимущества и недостатки

Достоинствами регулирующих клапанов, обеспечивающих их популярность, являются:

1. возможность регулирования расхода содержимого в трубопроводе в различных диапазонах, чем они отличаются от таких устройств, как задвижка;
2. простота в управлении и эксплуатации;
3. устойчивость к воздействию различных видов рабочей среды;
4. возможность выбора в зависимости от назначения и условий использования.

К недостаткам следует отнести

1. высокую цену регуляторов с электроприводами и значительные расходы на контроль и их обслуживание;
2. перегрев электродвижка при длительной работе;
3. значительное гидравлическое сопротивление;
4. определенный объем протечки в отличие от запорных устройств, допускаемый ГОСТом.

Основные преимущества

1. Надежность и долговечность.
2. Простые конструктивные решения.
3. Функциональность при использовании.
4. Простота в обслуживании и ремонтных работах.
5. Бюджетные цены.
6. Универсальность конструкции и т.д.

Высокие показатели надежности, долговечности определяет материал изготовления. Конструкции производятся из нержавеющих сталей с антикоррозийными добавками, а также сплавов латуни, чугуна. Изделия из легитированных металлов стойки к воздействию агрессивных химических составов и высокому давлению.

Простое конструктивное решение обеспечивает длительную эксплуатацию, эффективную работу устройства при поддержке баланса показателей рабочей среды.

Клапан можно установить на любой тип труб в жилых строениях, производственных цехах, общественных зданиях, магистралях нефтеперерабатывающих комплексов.

Регулировочные устройства помогают поддерживать необходимый температурный режим в помещении, уменьшать расход топлива.

Запорно-регулирующий вид устройства помогает упростить процесс ремонта, т.к. обеспечивает перекрытие отдельных элементов системы водоснабжения либо магистральных трубопроводов.

Функциональность изделий обеспечивает качественную работу при повышении температур, давления или пропуске агрессивных сред.

Устройство позволяет управлять потоком при авариях, сбоях в подаче топлива. Усовершенствованные механизмы снабжаются дистанционными датчиками.

Советы по выбору

При выборе регулировочного устройства руководствуйтесь тем, что оно должно оптимально подойти к вашей системе, отвечать её параметрам и проработать максимальный срок.

Воспользуйтесь интернетом, изучите типы и характеристики подходящих аппаратов. Выбирайте производителя с заслуженной репутацией, ознакомитесь с отзывами на его товар на тематических форумах.

Главными параметрами подбора прибора и регулятора для отопительных систем являются величина условного прохода DN, пропускная характеристика Kvs, давление рабочей среды, ее температура.

Важно обратить внимание на уплотнительный узел который может доставить много хлопот.

Правила монтажа и эксплуатации прибора

Устанавливают аппарат в соответствии с инструкцией по эксплуатации, которую необходимо прочитать перед монтажом.

Прибор осматривают, удаляют посторонние частицы, мусор. При монтаже соблюдают направление установки в соответствии со стрелкой на корпусе аппарата.

Во время эксплуатации устройство необходимо раз в полугодие осматривать на предмет общего состояния, проверять крепежные элементы.

Необходимые инструменты и материалы

Для работы понадобятся инструменты для проведения крепежных операций и материал в зависимости от типа устройства.

Схема подключения

Схема монтажа трехходового регулирующего клапана:

Ход работ

Определяют место установки на трубопроводе. Оно должно быть доступным для дальнейшего обслуживания аппарата.

Если производится фланцевое соединение, особое внимание обратить на недопустимость перекосов и натягов.

Проверяют правильное положение корпуса прибора по отношении к направлению потока. После монтажа устройство проверяют на предмет герметичности соединений.

Осуществляют пробный пуск клапана с приводом, проверяют работу исполнительного механизма.