В секторе промышленного контроля жидкостей,дроссельные клапаныИграют важную роль в регулировании, направлении и изоляции потоков жидкостей, газов и шламов в трубопроводах. Фланцевый поворотный затвор — это один из типов соединений, имеющий встроенные фланцы на обоих концах корпуса клапана, обеспечивающие надежное болтовое соединение с фланцами труб.
Механизм поворота на четверть оборотафланцевый дроссельный клапанотличает его от линейных клапанов, таких как задвижки или шаровые краны, предлагая преимущества в скорости и эффективности использования пространства.
В этой статье подробно рассматриваются фланцевые поворотные дисковые затворы, их конструкция, типы, материалы, области применения, преимущества и недостатки, установка, техническое обслуживание, сравнение с другими клапанами и будущие тенденции.
1. Определение и принцип действия
Фланцевый дисковый затвор — это поворотный клапан с углом поворота 90 градусов, характеризующийся диском, который регулирует поток жидкости посредством вращения штока. Корпус клапана оснащён фланцами с обоих концов для прямого болтового соединения с трубопроводом. Фланцевые дисковые затворы имеют выпуклые или плоские фланцы с отверстиями под болты, что обеспечивает более прочное и стабильное соединение, подходящее для систем низкого, среднего и высокого давления, а также для трубопроводов малого, среднего и большого диаметров.
Принцип действия прост и эффективен. Клапан состоит из корпуса, диска клапана, штока клапана, седла клапана и привода. При повороте рукоятки или шестерни, а также при вращении штока клапана автоматическим приводом, диск клапана поворачивается из положения, параллельного потоку (полностью открыто), в положение, перпендикулярное потоку (полностью закрыто). В открытом положении диск клапана совмещен с осью трубопровода, что минимизирует гидравлическое сопротивление и потери давления. В закрытом положении диск клапана плотно прилегает к седлу внутри корпуса клапана.
Этот механизм обеспечивает быстрое срабатывание клапана, обычно требующее поворота всего на 90 градусов, что значительно быстрее, чем у многооборотных клапанов. Фланцевые дисковые затворы могут работать с двусторонним потоком и обычно оснащены упругими или металлическими седлами для обеспечения герметичного закрытия. Благодаря своей конструкции они особенно подходят для систем, требующих частого переключения или ограниченного пространства.
2. Компоненты
Основные компоненты включают в себя:
- Корпус клапана: Внешний корпус, обычно двухфланцевый, обеспечивает структурные соединения и вмещает внутренние компоненты. Углеродистая сталь используется для общего применения, нержавеющая сталь — для защиты от коррозии, никель-алюминиевая бронза — для морской среды, а легированная сталь — для экстремальных условий.
- Диск клапана:Вращающийся элемент, доступный в обтекаемой или плоской конструкции, управляет потоком. Диск может быть центрирован или смещен для повышения производительности. Изготовлен из нержавеющей стали, алюминиевой бронзы или покрыт нейлоном для повышения износостойкости.
- Корень: Вал, соединяющий диск клапана с приводом, передает вращательное усилие. Нержавеющая сталь или высокопрочные сплавы выдерживают крутящий момент.
Обычно используются сквозные или двухкомпонентные штоки, оснащенные уплотнениями для предотвращения утечек.
- Сиденье: Уплотнительная поверхность изготовлена из эластомерного материала, такого как EPDM или PTFE. EPDM (-20°F до 250°Ф), БУНА-Н (0°F до 200°F), Витон (-10°F до 400°F) или ПТФЭ (-100°F до 450°F) используется для мягких уплотнений; металлические материалы, такие как нержавеющая сталь или инконель, используются для высокотемпературных жестких уплотнений.
- Привод: Управляется вручную (ручкой, редуктором) или с помощью привода (пневматического, электрического).
- Уплотнения и прокладки: Обеспечьте герметичность уплотнений между компонентами и фланцевыми соединениями.
Эти компоненты работают вместе, обеспечивая надежное управление потоком.
3. Типы фланцевых поворотных затворов
Фланцевые поворотные дисковые затворы можно классифицировать следующим образом в зависимости от выравнивания диска, метода приведения в действие и типа корпуса.
3.1 Выравнивание
– Концентрический (с нулевым смещением): шток клапана проходит через центр диска и оснащен упругим седлом. Этот клапан подходит для применения в условиях низкого давления и температуры до 250°C.°F.
- Двойной эксцентриситет: шток клапана смещен относительно диска и смещен относительно центра, что снижает износ седла. Этот клапан подходит для применения в условиях среднего давления и температур до 400°C.°F.
- Тройной эксцентриситет: увеличенный угол конусности седла обеспечивает герметичное уплотнение «металл-металл». Этот клапан подходит для работы в условиях высокого давления (до класса 600) и высоких температур (до 1200°F) применения и соответствует требованиям нулевой утечки.
3.2 Метод приведения в действие
Типы привода включают ручной, пневматический, электрический и гидравлический, что позволяет удовлетворить различные эксплуатационные требования.
4. Отраслевые применения
Фланцевые поворотные затворы широко применяются в следующих отраслях:
- Водоподготовка и очистка сточных вод: используется для регулирования расхода на очистных сооружениях и в системах водоотведения. - Химическая обработка: работа с кислотами, щелочами и растворителями требует использования коррозионно-стойких материалов.
- Нефть и газ: Трубопроводы для сырой нефти, природного газа и процессов нефтепереработки.
- Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха: контролируют потоки воздуха и воды в сетях отопления и охлаждения.
- Производство электроэнергии: управление паром, охлаждающей водой и топливом.
- Продукты питания и напитки: гигиеническая конструкция для асептической обработки жидкостей.
- Фармацевтика: Точный контроль в стерильных условиях.
- Морская промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность: используется для обработки морской воды, целлюлозы и химических веществ.
5. Преимущества и недостатки фланцевых поворотных затворов
5.1 Преимущества:
- Компактность и малый вес, снижающие затраты на установку и занимаемую площадь.
- Быстрое срабатывание на четверть оборота и мгновенная реакция.
- Более низкая стоимость для больших диаметров.
- Низкие потери давления в открытом состоянии, энергоэффективность и эффективность.
- Подходит для переключения жидкостей с превосходными характеристиками уплотнения.
- Простота обслуживания и совместимость с системами автоматизации.
5.2 Недостатки:
- Диск клапана блокирует поток в открытом положении, что приводит к некоторой потере давления. - Ограниченная способность дросселирования в условиях высокого давления, что может привести к кавитации.
- Мягкие седла клапанов изнашиваются быстрее в абразивных средах.
- Слишком быстрое закрытие может вызвать гидравлический удар.
- Некоторые конструкции требуют более высоких начальных крутящих моментов, что требует более мощных приводов.
6. Как установить дроссельный клапан
Во время установки совместите фланец клапана с фланцем трубы, следя за тем, чтобы отверстия под болты совпадали.
Для герметизации вставьте прокладку.
Закрепите болтами и гайками, затягивая равномерно, чтобы не допустить деформации.
Двухфланцевые клапаны требуют выравнивания обеих сторон одновременно; клапаны с выступами можно крепить болтами только с одной стороны за раз.
Проверьте свободу движения диска, открыв и закрыв клапан перед подачей давления.
При вертикальной установке шток клапана должен располагаться горизонтально, чтобы предотвратить накопление осадка.
Всегда следуйте рекомендациям производителя и стандартам испытаний, таким как API 598.
7. Стандарты и правила
Фланцевые дисковые затворыдолжны соответствовать стандартам безопасности и совместимости:
- Конструкция: API 609, EN 593, ASME B16.34. - Тестирование: API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- Фланцы: ASME B16.5, DIN, JIS.
- Сертификаты: CE, SIL3, API 607.(пожарная безопасность).
8. Сравнение с другими клапанами
По сравнению с задвижками фланцевые поворотные затворы работают быстрее и обеспечивают возможность дросселирования, но оказывают немного меньшее сопротивление потоку.
По сравнению с шаровыми кранами они более экономичны при больших диаметрах, но при открытии испытывают более высокие потери давления.
Шаровые клапаны обеспечивают более точное регулирование, но они больше по размеру и дороже.
В целом, поворотные дисковые затворы прекрасно подходят для применения в условиях ограниченного пространства и с учетом стоимости.