Приводы клапанов выбираются на основе ряда факторов, включая крутящий момент, необходимый для работы клапана, и потребность в автоматическом срабатывании. Типы приводов включают ручной маховик, ручной рычаг, электродвигатель, пневматический, соленоидный, гидравлический поршень и автоматический привод. Все приводы, кроме ручного маховика и рычага, могут быть адаптированы к автоматическому приводу.
Ручные, фиксированные и молотковые приводы
Ручные приводы позволяют установить клапан в любое положение, но не позволяют работать в автоматическом режиме. Наиболее распространенным типом механического привода является маховик. К этому типу относятся маховики, прикрепленные к штоку, молотковые маховики и маховики, соединенные со штоком через шестерни.
Маховики, прикрепленные к штоку
Как показано на изображении справа, маховики, прикрепленные к штоку, обеспечивают только механическое преимущество колеса. Когда эти клапаны подвергаются воздействию высоких рабочих температур, их заклинивание затрудняет работу.
Маховик молотка
Как показано на рисунке, маховик молотка свободно проходит часть своего оборота, а затем ударяется о выступ на вторичном колесе. Вторичное колесо крепится к штоку клапана. При таком расположении клапан можно захлопнуть для плотного закрытия или открыть, если он застрял в закрытом состоянии.
Коробка передач с ручным управлением
Если для клапана с ручным управлением требуется дополнительное механическое преимущество, крышка клапана оснащается головками редуктора с ручным управлением, как показано на рисунке. Специальный ключ или маховик, прикрепленный к валу-шестерне, позволяет одному человеку управлять клапаном, когда могут потребоваться два человека без преимущества шестерни. Поскольку для выполнения одного оборота штока клапана необходимо несколько оборотов шестерни, время работы больших клапанов исключительно велико. Использование переносных пневмодвигателей, соединенных с валом-шестерней, сокращает время работы клапана.
Электроприводы
Электродвигатели обеспечивают ручное, полуавтоматическое и автоматическое управление клапаном. Двигатели используются в основном для функций открытия-закрытия, хотя их можно адаптировать для позиционирования клапана в любой точке открытия, как показано на изображении ниже. Двигатель обычно представляет собой реверсивный высокоскоростной двигатель, соединенный через зубчатую передачу для снижения скорости двигателя и, таким образом, увеличения крутящего момента на штоке. Направление вращения двигателя определяет направление движения диска.
Электрическое срабатывание может быть полуавтоматическим, например, когда двигатель запускается системой управления. Маховик, который может быть соединен с зубчатой передачей, обеспечивает ручное управление клапаном. Обычно предусмотрены концевые выключатели для автоматической остановки двигателя в положениях полностью открытого и полностью закрытого клапана. Концевые выключатели управляются либо физически положением клапана, либо крутящим моментом двигателя.
Пневматические приводы
Пневматические приводы, как показано на рисунке ниже, обеспечивают автоматическую или полуавтоматическую работу клапана. Эти приводы преобразуют воздушный сигнал в движение штока клапана за счет давления воздуха, воздействующего на диафрагму или поршень, соединенные со штоком. Пневматические приводы используются в дроссельных клапанах для открытия-закрытия, где требуется быстрое действие. Когда давление воздуха закрывает клапан, а действие пружины открывает клапан, привод называется прямым действием. Когда давление воздуха открывает клапан, а действие пружины закрывает клапан, привод называется реверсивным. В дуплексных приводах воздух подается к обеим сторонам диафрагмы. Перепад давления на диафрагме позиционирует шток клапана. Автоматическая работа обеспечивается, когда воздушные сигналы автоматически контролируются схемой. Полуавтоматическая работа обеспечивается ручными переключателями в схеме клапанов управления подачей воздуха.
Гидравлические приводы
Гидравлические приводы обеспечивают полуавтоматическое или автоматическое позиционирование клапана, как и пневматические приводы. Эти приводы используют поршень для преобразования сигнального давления в движение штока клапана. Гидравлическая жидкость подается к любой стороне поршня, а другая сторона сливается или прокачивается. В качестве гидравлической жидкости используется вода или масло. Электромагнитные клапаны обычно используются для автоматического управления гидравлической жидкостью, чтобы открывать или закрывать клапан. Ручные клапаны также можно использовать для управления гидравлической жидкостью; тем самым обеспечивая полуавтоматическую работу.
Клапаны с автоматическим приводом
Клапаны с автоматическим приводом используют системную жидкость для позиционирования клапана. Предохранительные клапаны, предохранительные клапаны, обратные клапаны и конденсатоотводчики являются примерами клапанов с автоматическим приводом. Все эти клапаны используют некоторые характеристики жидкости системы для приведения в действие клапана. Для работы этих клапанов не требуется никакого источника энергии вне системы.
Клапаны с электромагнитным управлением обеспечивают автоматическое позиционирование клапана при открытии-закрытии, как показано на рисунке ниже. Большинство клапанов с соленоидным приводом также имеют ручное дублирование, которое позволяет вручную позиционировать клапан до тех пор, пока блокировка позиционируется вручную. Соленоиды позиционируют клапан, притягивая магнитный стержень, прикрепленный к штоку клапана. В одинарных соленоидных клапанах давление пружины препятствует движению стержня, когда на соленоид подается питание. Эти клапаны могут быть устроены таким образом, что питание соленоида либо открывает, либо закрывает клапан. Когда питание соленоида отключено, пружина возвращает клапан в противоположное положение. Два соленоида могут использоваться для открытия и закрытия путем подачи питания на соответствующий соленоид.
Одинарные электромагнитные клапаны называются отказоустойчивыми или отказоустойчивыми в зависимости от положения клапана при обесточенном соленоиде. Соленоидные клапаны Fail open открываются под давлением пружины и закрываются при подаче питания на соленоид. Закрытые электромагнитные клапаны закрываются под давлением пружины и открываются при подаче питания на соленоид. Двойные электромагнитные клапаны обычно выходят из строя «как есть». То есть положение клапана не меняется, когда оба соленоида обесточены. Одним из применений электромагнитных клапанов являются воздушные системы, например те, которые используются для подачи воздуха к приводам пневматических клапанов. Электромагнитные клапаны используются для управления подачей воздуха к пневматическому приводу и, таким образом, положением клапана с пневматическим приводом.
Скорость силовых приводов
Соображения безопасности предприятия диктуют скорость клапана для некоторых клапанов, связанных с безопасностью. Там, где система должна быть очень быстро изолирована или открыта, требуется очень быстрое срабатывание клапана. Когда открытие клапана приводит к впрыскиванию относительно холодной воды в горячую систему, необходимо более медленное открытие, чтобы свести к минимуму тепловой удар. Инженерный проект выбирает привод для предохранительных клапанов на основе требований к скорости и мощности, а также доступности энергии для привода.
Как правило, наиболее быстрое срабатывание обеспечивают гидравлические, пневматические и соленоидные приводы. Однако соленоиды не подходят для больших клапанов, потому что их размер и требования к мощности будут чрезмерными. Кроме того, для гидравлических и пневматических приводов требуется система подачи гидравлической или пневматической энергии. Скорость срабатывания в любом случае можно установить, установив отверстия соответствующего размера в гидравлических или пневматических линиях. В некоторых случаях клапан закрывается давлением пружины, которому противостоит гидравлическое или пневматическое давление, удерживающее клапан открытым.
Электродвигатели обеспечивают относительно быстрое срабатывание. Фактическая скорость клапана определяется комбинацией скорости двигателя и передаточного числа. Эта комбинация может быть выбрана для обеспечения полного хода клапана в диапазоне примерно от двух до нескольких секунд.
Индикация положения клапана
Операторам требуется индикация положения определенных клапанов, чтобы обеспечить грамотное управление установкой. Для таких клапанов предусмотрена дистанционная индикация положения клапана в виде габаритных огней, которые указывают, открыты ли клапаны или закрыты. В схемах дистанционной индикации положения клапана используется датчик положения, определяющий положение штока и диска или положение привода. Одним из типов датчиков положения является механический концевой выключатель, который физически приводится в действие движением клапана.
Другой тип — это магнитные переключатели или трансформаторы, которые воспринимают движение своих магнитных сердечников, которые физически приводятся в действие движением клапана.
Локальная индикация положения клапана относится к некоторой визуально различимой характеристике клапана, которая указывает положение клапана. Положение клапана с поднимающимся штоком указывается положением штока. Клапаны с невыдвижным штоком иногда имеют небольшие механические указатели, которые приводятся в действие приводом клапана одновременно с работой клапана. Клапаны с механическим приводом обычно имеют механический указатель, который обеспечивает локальную индикацию положения клапана. С другой стороны, некоторые клапаны не имеют функции индикации положения.
Принцип работы регулирующего клапана со схемой
Принцип работы регулирующего клапана заключается в открытии или закрытии внутренних проходов для регулирования потока жидкости или газа. Регулирующие клапаны являются частью контура управления, который управляет процессом. Регулирующие клапаны регулируют внутренние отверстия в соответствии с инструкциями контроллера.
Регулирующий клапан является последним компонентом управления, который наиболее часто используется в секторах управления технологическими процессами. Чтобы противодействовать возмущению нагрузки и поддерживать регулируемую переменную процесса как можно ближе к намеченной уставке, регулирующий клапан изменяет протекающую жидкость, такую как газ, пар, вода или химические соединения. Есть несколько Продажа регулирующих клапанов на Linquipи регулирующие клапаны предлагаются рядом поставщиков и предприятий, производителей и Дистрибьюторам.
На платформе Linquip имеется полный список услуг по обслуживанию клапанов, который охватывает все автопарки OEM. Пожалуйста позвони Эксперты по регулирующим клапанам в Linquip, чтобы узнать больше о том, как связаться с разнообразной группой Поставщики услуг которые постоянно поставляют высококачественную продукцию.
Основы регулирующих клапанов
Регулирующий клапан используется для управления потоком жидкости путем изменения размера проходного сечения в соответствии с контроллером и обеспечения прямого управления скоростью потока. Это приводит к контролю параметров процесса, таких как уровень жидкости, температура и давление. В терминологии автоматического управления он называется исполнительным органом управления. В зависимости от входных данных контроллера регулирующие клапаны могут регулировать скорость потока жидкости.
Регулирующие клапаны могут использоваться для автоматического регулирования давления и/или скорости потока, независимо от используемого давления. В некоторых случаях (как это определено конструкцией) различные системы предприятия могут работать при сочетаниях давления и температуры, для которых требуются клапаны класса 300, поэтому все регулирующие клапаны обычно относятся к классу 300 для обеспечения взаимозаменяемости. Пока система не превышает рейтинг для клапанов класса 150, в этом нет необходимости.
Регулирующие клапаны обычно представляют собой запорные клапаны, концы которых имеют фланцы для облегчения обслуживания. В зависимости от типа подачи диск может перемещаться с помощью гидравлических, пневматических, механических или электрических приводов. Клапан модулирует поток, перемещая плунжер клапана относительно порта (портов) корпуса клапана. Плунжеры клапанов крепятся к штокам клапанов, которые, в свою очередь, крепятся к исполнительным механизмам.
Каково применение регулирующего клапана?
Регулирующий клапан – это тот, который, как следует из названия, используется для управления чем-либо. Управление потоком, температурой, давлением или уровнем жидкости является типичным применением регулирующих клапанов. Управляющий сигнал, который может быть гидравлическим, электрическим или пневматическим, открывает и закрывает регулирующий клапан.
Работа регулирующих клапанов
Промышленность управления технологическими процессами включает регулирующие клапаны в качестве конечного элемента управления. Регулирующие клапаны манипулируют жидкостями, такими как вода, газ, пар или химические соединения, чтобы компенсировать возмущения нагрузки, поддерживая регулируемую переменную процесса как можно ближе к желаемой уставке.
Как правило, автоматические регулирующие клапаны открываются или закрываются с помощью электрических, гидравлических или пневматических приводов. Когда регулирующий клапан может быть установлен где-то между полностью закрытым и полностью открытым, обычно используются позиционеры клапана, чтобы гарантировать, что клапан достигает желаемой степени открытия.
Простота клапанов с пневматическим приводом делает их популярными, поскольку они приводятся в действие только сжатым воздухом, в отличие от клапанов с электрическим приводом, для которых требуются дополнительные кабели и переключающее устройство, и клапанов с гидравлическим приводом, для которых требуется подача жидкости под высоким давлением и обратные линии.
Сигналы управления для пневматических систем обычно основаны на диапазоне давления от 3 до 15 фунтов на квадратный дюйм (от 0.2 до 1.0 бар) или, как правило, на электрическом сигнале 4–20 мА для промышленности или на сигнале 0–10 В для систем ОВКВ. Сегодня электрическое управление часто включает в себя интеллектуальный коммуникационный сигнал, который может быть наложен на управляющий сигнал 4-20 мА, что позволяет контроллеру контролировать и сигнализировать о состоянии клапана и его положении обратно на контроллер.
Одной из наиболее важных, но и наиболее игнорируемых частей контура управления является регулирующий клапан. Большая часть проблем возникает из-за ограниченных знаний инженеров-инженеров по аспектам, терминологии и областям инженерных дисциплин, таких как металлургия, гидромеханика, шумоизоляция и водопровод, а также конструкция сосудов, которые могут быть задействованы в зависимости от серьезности аварии. требования к обслуживанию.
Контуры управления обычно состоят из датчика состояния процесса, преобразователя и контроллера, который сравнивает полученную «переменную процесса» с «уставкой», т. е. требуемым состоянием процесса. Контроллер, в свою очередь, передает корректирующий сигнал «конечному элементу управления», последнему компоненту контура, а также «мускулу» АСУТП.
Считается, что контур управления состоит из трех частей: глазков, являющихся датчиками переменных процесса; мозг, который является контроллером; и руки, которые являются последним элементом управления. Следовательно, это наиболее важный, но иногда наименее понятный компонент системы автоматического управления. Отчасти это происходит из-за того, что мы настолько увлечены электронными компонентами, что пренебрегаем полным пониманием и использованием всех важных аппаратных элементов.
Каковы характеристики регулирующего клапана?
Хотя иногда используются некоторые другие характерные особенности клапана, в том числе параболический, модифицированный линейный или гиперболический, чаще всего производятся быстрооткрывающиеся, линейные и равнопропорциональные клапаны. Каждая установка приложения будет иметь специальную функцию, которая связывает поток жидкости с потребностью в тепле.
Расположение регулирующих клапанов
На следующем рисунке показано, как можно контролировать скорость потока в линии с помощью регулирующего клапана. «Контроллер» получает сигналы давления и сравнивает их с желаемым расходом. Если фактический расход отличается от желаемого расхода, регулирующий клапан регулирует эту разницу. Аналогичным образом можно управлять любой из нескольких переменных процесса. Наиболее часто контролируемыми переменными являются температура, давление, уровень и скорость потока.
Проблемы с регулирующим клапаном
Возможно, регулирующие клапаны не регулируют должным образом параметр, которым они управляют. Проблемы с качеством возникают, когда процесс не контролируется.
- Существует возможность увеличения размеров регулирующих клапанов. Когда необходима точная регулировка, слишком большой регулирующий клапан нечувствителен и приводит к пустой трате денег. Регулирующий клапан обычно на одну или две линии меньше трубы.
- Регулирующие клапаны могут испытывать чрезмерное запаздывание (слишком поздняя реакция), если датчик установлен слишком далеко.
- Возможна слабая подача воздуха к приводу или утечка воздуха, что приводит к меньшему усилию, доступному для перемещения штока.
- Шток регулирующего клапана может стать липким, если уплотнение слишком плотное или если в продукте есть утечка.
Действие управления
На примере пневматического клапана доступны два действия управления:
«Воздух или ток для открытия»: по мере увеличения значения управляющего сигнала ограничение потока уменьшается.
«Воздух или ток для закрытия»: Ограничение потока увеличивается по мере увеличения значения управляющего сигнала.
Несоблюдение режимов безопасности также может произойти:
Отказ подачи воздуха или управляющего сигнала на закрытие «- Если подача сжатого воздуха к приводу прекращается, клапан закрывается под давлением пружины или с резервным питанием.
Отказ подачи воздуха или управляющего сигнала на открытие «- Если сжатый воздух к приводу перестает поступать, клапан открывается под давлением пружины или резервным питанием.
Типы аварийных операций требуются в соответствии со спецификацией управления технологическим процессом, не отвечающим требованиям безопасности. В случае охлаждающей воды он может не открыться, а в случае подачи химикатов может не закрыться.
Настройка регулирующего клапана
Настройка контроллера определяет реакцию клапана на изменение параметра процесса. Настройка определяет скорость и интенсивность отклика клапана, когда обнаруживается необходимость коррекции. Контроллер содержит внутреннюю логику, которая производит заданное количество движений в ответ на ввод.
Настройка контроллера определяет реакцию клапана на изменение параметра процесса. Настройка определяет скорость и интенсивность отклика клапана, когда обнаруживается необходимость коррекции. Контроллер содержит внутреннюю логику, которая производит заданное количество движений в ответ на ввод. Логика рассматривает некоторые пункты:
- Величина несоответствия между значением регулируемого параметра и его уставкой (Пропорциональная);
- Длительность невязки (интеграл);
- Скорость изменения расхождения (производная).
После этого он определяет, как быстро и как далеко должен двигаться шток.
Как только положение триммера было изменено, контроллер ожидает следующего измерения от чувствительного элемента, чтобы определить оставшуюся разницу с заданным значением. Штоки клапанов перемещаются, а расход изменяется до тех пор, пока не исчезнет разница между заданным значением и фактическим значением регулируемого параметра.
Настройку регулирующего клапана можно сравнить с регулировкой кранов под душем для получения нужной температуры воды. Если сначала включить горячую воду, регулирующий клапан станет краном холодной воды. Температура ощущается вашим телом. Кран холодной воды открывается, если вода становится слишком горячей. Эффект от увеличения расхода холодной воды ощущается не сразу (временной лаг). Температура регулируется вверх или вниз до тех пор, пока желаемая температура не будет достигнута из объединенных потоков. После того, как клапаны находятся на нужной температуре, температура остается стабильной.
Если что-то меняется, например, кто-то стирает в холодной воде, поток холодной воды в душ падает, а температура воды повышается. Снова ощущается изменение температуры, и вносятся коррективы. В ответ краны открываются дальше для холодной воды или закрываются для горячей воды. Измерение температуры и регулировка положения клапана производятся до стабилизации контролируемого параметра (температуры). То же самое относится и к регулирующим клапанам.
Детали регулирующих клапанов
В общем случае регулирующий клапан состоит из трех частей, каждая из которых существует нескольких типов и конструкций:
Привод клапана
Клапаны имеют приводы, которые перемещают модулирующие элементы, такие как шары или бабочки.
Позиционер клапана
Это устройство гарантирует, что клапан открыт до нужной степени. Таким образом устраняются проблемы трения и износа. Позиционеры имеют функцию подачи сжатого воздуха к приводу клапана для установки штока или вала клапана в соответствии с заданным значением в системе управления. Позиционер обычно используется, когда требуется дросселирование.
Позиционеры предназначены для обратной связи по положению со штока или вала клапана и подачи пневматического давления на привод для открытия и закрытия клапана. Этот позиционер должен быть присоединен к узлу регулирующего клапана или близко к нему.
Позиционеры классифицируются по типам управляющих сигналов, диагностическим возможностям и протоколам связи, включая пневматические, электрические, электропневматические и цифровые.
Пневматический позиционер клапана
Пневматическое устройство посылает и принимает пневматические сигналы. Он искробезопасен и может закрывать клапаны с большим усилием.
Используя привод клапана одностороннего действия с пружинами диапазона, пневматический позиционер одностороннего (или трехходового) действия направляет воздух и выпускает воздух только с одной стороны клапана. Однако пневматические позиционеры двойного или четырехстороннего действия могут перемещать воздух с обеих сторон привода.
Электрический позиционер клапана
Электрические сигналы отправляются и принимаются электрическими позиционерами клапанов. Электродвигатели могут быть как однофазными, так и трехфазными, работающими на переменном токе (AC) или постоянном токе (DC).
Электропневматический позиционер клапана
Токовые управляющие сигналы преобразуются в пневматические эквиваленты электропневматическими позиционерами клапанов.
Цифровой позиционер клапана
Цифровые или интеллектуальные устройства управляют и записывают данные, а также позиционируют привод клапана с помощью микропроцессора. Этот тип позиционера отличается высокой точностью, использует меньше воздуха, чем аналоговые позиционеры, и позволяет выполнять цифровую диагностику в режиме онлайн.
Цифровой контроллер клапана выполняет две дополнительные функции в дополнение к управлению положением клапана: диагностика и двусторонняя цифровая связь. В результате интеллектуальные позиционеры обеспечивают следующие преимущества при использовании на регулирующих клапанах:
- Калибровка и настройка позиционера автоматически.
- Система диагностики в режиме реального времени.
- Снижение затрат на установку и калибровку при вводе контура в эксплуатацию.
- Поддержание работоспособности контура с помощью диагностики.
- Снижение изменчивости процесса за счет повышения точности управления процессом.
Корпус клапана
Корпус клапана содержит модулирующий элемент, такой как плунжер, шар, шар или бабочка. Есть два основных типа клапанов; плунжерные и седельные клапаны, в которых плунжер прилегает к седлу, или четвертьоборотные клапаны, в которых диск, шар или конус вращаются против седла.
Именно обвязка клапана отвечает за регулирование потока воды. Имеется фиксированное седло вместе с подвижной заглушкой, диском, шаром или конусом. Различные формы прохода могут быть созданы с помощью отделки, которая преднамеренно управляет потоком.
Существует три основных типа трима регулирующего клапана:
Snap Trim (также известный как Quick-Open Trim)
Затворы с запорным клапаном быстро открываются и используются для работы вкл/выкл. Среди распространенных применений – слив жидкости, сброс давления и измерение. Циркониевые седла также доступны для эрозионных применений.
Номинальный трим (также известный как линейный трим)
Как правило, номинальный трим клапана используется для дросселирования жидкостей, контроля уровня жидкости и предотвращения гидравлического удара.
Равнопроцентная обрезка
Равнопроцентный трим клапана используется в дросселирующих устройствах для управления потоком или давлением газа и пара.
Купить оборудование или заказать услугу
Используя Linquip RFQ Service, вы можете рассчитывать на получение коммерческих предложений от различных поставщиков из разных отраслей и регионов.