Виды регулирующей арматуры

Согласно ГОСТ 24856-2014, регулирующая арматура — это трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования параметров среды: расхода, давления, температуры, уровня жидкости или соотношения смешиваемых потоков. Рабочая среда — это жидкость, пар или газ, которые движутся по трубопроводу. Арматура меняет их параметры за счёт изменения проходного сечения: затвор перемещается относительно седла и увеличивает или уменьшает площадь, через которую движется среда в трубопроводе.

Главное отличие от запорной арматуры в задаче. Запорная арматура должна полностью перекрывать или открывать поток и держать герметичность в закрытом положении. Регулирующая работает в промежуточных положениях и не обязана герметично перекрывать трубопровод. Использовать один вид вместо другого нельзя: запорный затвор в режиме регулирования быстро изнашивается, а регулирующий клапан не заменит отсечной. Существует и комбинированный вид — запорно-регулирующая арматура, которая совмещает обе функции.

К регулирующей не относятся задвижки общего назначения, обратные и предохранительные клапаны, конденсатотводчики и воздухоотводчики вроде крана Маевского. Это запорная, обратная и предохранительная арматура или устройства для отвода конденсата и воздуха, у них другие функции.

Основные виды регулирующей арматуры

Основной массив составляют регулирующие клапаны. Это седельные клапаны с приводом, которые работают в контуре автоматики: датчик измеряет параметр, контроллер сравнивает его с заданием, а привод перемещает шток и плунжер в нужное положение.

Отдельно выделяют смесительные и трёхходовые клапаны. Они смешивают два потока или разделяют один на два, а одно положение плунжера задаёт расход сразу двух сред. Их применяют в узлах смешения систем отопления, ГВС и в теплообменниках.

Регуляторы прямого действия работают от энергии самой среды и не требуют внешнего питания. По назначению это:

• регуляторы давления «после себя» (редукционный клапан): поддерживают заданное давление за клапаном;
• регуляторы давления «до себя» (перепускные и подпорные): держат давление перед клапаном и сбрасывают излишек;
• регуляторы температуры: чувствительный элемент — термобаллон с капилляром;
• регуляторы уровня.

Регулирующие шаровые краны с V-образным сегментом подходят для вязких сред, пульп и потоков с включениями. Дисковые затворы выбирают для больших DN: они компактны, создают малое сопротивление и стоят недорого. Задвижки для регулирования применяют ограниченно: у них плохая регулировочная характеристика, а плунжер в виде клина быстро изнашивается в промежуточных положениях.

Принцип работы всех видов един: чувствительный элемент или датчик фиксирует отклонение параметра, а исполнительный механизм изменяет проходное сечение. Устройство клапана включает корпус, седло, затвор (плунжер), шток и узел уплотнения штока. Седло — неподвижная часть, по которой движется плунжер, поэтому от их пары зависят герметичность и пропускная способность.

Типы регулирующих клапанов по конструкции

Классификация приведена в ГОСТ 12893-2005. По форме корпуса клапаны бывают:

• проходной тип;
• прямоточные, с наклоном штока около 45°;
• угловой тип, где поток поворачивает на 90°;
• осевые.

По конструкции затвора различают:

• односедельный клапан: высокая герметичность, малые и средние DN;
• двухседельный клапан: плунжер разгружен от усилия среды, подходят для больших DN, но герметичность хуже;
• клеточный клапан: плунжер движется в клетке с профилированными окнами, устойчив к кавитации и шуму;
• игольчатый клапан: тонкая дозировка малых расходов.

Уплотнение штока бывает сальниковым или сильфонным. Сильфонное уплотнение нужно для пара и токсичных сред, где нельзя допускать утечек. Присоединение к трубопроводу — фланцевое присоединение, межфланцевое, муфтовое или под приварку. Исходное положение при пропадании управляющей энергии бывает «нормально открытый» (НО) или «нормально закрытый» (НЗ): его выбирают по требованиям безопасности процесса.

Приводы и способы управления

Привод, или исполнительный механизм, перемещает затвор. Выбор зависит от скорости реакции, требуемого усилия, наличия сжатого воздуха и электропитания на объекте, а также от требований взрывобезопасности. Основные варианты:

• ручной: для редкой настройки;
• пневмопривод (мембранный МИМ): быстрый, взрывобезопасный, требует сжатого воздуха КИП, а положение НО или НЗ задаётся пружиной;
• электропривод: МЭО — однооборотный для кранов и затворов, МЭП — прямоходный для клапанов; управляющий сигнал 4–20 мА или 0–10 В;
• электромагнитный: двухпозиционный, для малых DN;
• гидравлический: для больших усилий.

Позиционер повышает точность установки штока: он компенсирует трение в сальнике и усилие от среды. Регуляторам прямого действия привод и питание не нужны.

Технические характеристики

При выборе смотрят на условный диаметр DN и номинальное давление PN. Ключевой параметр — Kvs, пропускная способность: расход воды в м³/ч при перепаде давления на клапане 1 бар (0,1 МПа) и полном открытии. Клапан подбирают по Kvs, а не по диаметру трубы.

Пропускная характеристика бывает линейной (Л) и равнопроцентной (Р). Равнопроцентная подходит для теплообменников и систем с меняющимся перепадом давления. Для пара и горячей воды особенно важны максимальная рабочая температура и стойкость уплотнений. Также учитывают диапазон регулирования (например, 50:1), рабочую температуру, материал корпуса (серый и ковкий чугун, углеродистая и нержавеющая сталь, латунь) и класс герметичности затвора.

Какую арматуру выбрать под задачу

Подбор по задаче:

• поддержать давление после узла без автоматики — регулятор давления «после себя»;
• сбросить избыток насоса в байпас — перепускной клапан «до себя»;
• держать температуру продукта в теплообменнике — регулирующий клапан с электро- или пневмоприводом либо регулятор температуры прямого действия;
• смешать прямую и обратную воду — трёхходовой клапан;
• регулировать вязкую среду или пульпу — сегментный шаровой кран;
• регулировать расход на трубе DN 300 и выше — дисковый затвор с приводом.

Инженеры Тепло Поток подберут арматуру ADCA и BRAY по параметрам рабочей среды, а склад находится в Минске.