Детали клапанов 101: основные компоненты промышленных клапанов

Введение в основы деталей клапанов

Промышленные клапаны состоят из множества различных компонентов, которые позволяют им регулировать поток. Основные части конструкции клапана можно разделить на корпус, отделку, приводы и вспомогательные аксессуары. В этой таблице представлен краткий обзор основных компонентов клапана и их функций:

Корпуса клапанов - оболочка, удерживающая давление

Корпус клапана, также называемый оболочкой, корпусом или кожухом, является основной границей давления в клапане. Он служит каркасом, который удерживает все остальные части клапана в надлежащем положении. Корпуса клапанов разработаны таким образом, чтобы выдерживать давление, температуру и механические нагрузки на трубопровод. Вход и выход корпуса клапана соединяются с трубопроводной системой. Существуют различные типы и конфигурации корпусов, наиболее распространенными из которых являются шаровидный, прямой, угловой и Y-образный. Форма корпуса зависит от предназначения клапана для управления потоком. Задвижки, шаровые, обратные, шаровые, пробочные и дроссельные клапаны имеют отличительные конструкции корпуса, соответствующие их уникальному применению для регулирования потока. Корпуса клапанов отливаются или изготавливаются из таких материалов, как углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун, легированная сталь и кованая сталь. Материал выбирается в зависимости от состава рабочей среды, давления и температуры. Многие корпуса клапанов имеют фланцевые концы для соединения с трубопроводами. Другие могут иметь резьбу, муфтовую или стыковую сварку. Независимо от типа, корпус клапана должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать давление в системе, когда клапан находится в закрытом положении. Он также должен быть жестким и устойчивым к деформации или растрескиванию, которые могут привести к утечкам.

Материалы корпуса клапана для различных областей применения

Существуют различные варианты выбора материала корпуса клапана в зависимости от условий эксплуатации. Углеродистая сталь подходит для работы с водой, маслом и газом. Нержавеющая сталь справляется с более агрессивными жидкостями, такими как кислоты или влажный хлорный газ. Для экстремально высоких температур лучше выбирать легированную сталь и чугун. Криогенные клапаны для холодных жидкостей, таких как СПГ, используют корпуса из нержавеющей стали или кованой углеродистой стали. Материал корпуса также влияет на требования к обслуживанию. Например, углеродистая сталь со временем подвержена ржавчине или коррозии и может нуждаться в частом ремонте. Нержавеющая сталь и легированная сталь обладают более высокой коррозионной стойкостью, что увеличивает срок службы. Для применения в условиях высокой абразивности требуется закаленный корпус клапана, чтобы противостоять износу. Ни один материал не является идеальным для всех областей применения. При выборе материала корпуса учитывайте состав жидкости, давление, температурные диапазоны и желаемый срок службы клапана. Сотрудничество с опытным поставщиком клапанов - это ключ к выбору правильного металла для надежной работы.

Разновидности крышек клапанов для доступа и монтажа

Сайт крышка клапана это крышка со стороны восходящего потока, которая завершает напорную оболочку корпуса клапана. Она также обеспечивает сборку внутренних частей клапана и доступ к ним для обслуживания. Существуют три основные конфигурации крышек: винтовые, болтовые и сварные. Винтовая крышка имеет резьбу, соединяющуюся с корпусом, и обеспечивает компактную сборку. Ее легко открыть и закрыть для планового осмотра и ремонта. Болтовые колпаки имеют отдельную фланцевую головку, которая соединяется с корпусом с помощью длинных болтов. Это позволяет собирать очень большие клапаны по секциям. Болтовые крышки обычно устанавливаются на задвижках, шаровых и обратных клапанах более NPS 2. Сварные колпаки имеют крышку, постоянно приваренную к корпусу. Резьба или болты не используются, что создает герметичное уплотнение. Однако это не позволяет получить доступ к внутренним деталям без разрезания. Сварные колпаки предпочтительны для систем высокого давления и температуры, где болты или резьба могут дать течь. Они также стоят дешевле, чем болтовые. При выборе типа колпака учитывайте необходимость технического обслуживания, потенциальные риски утечки, размер клапана и расходы. Колпак должен выдерживать давление и перепады температур в системе. Герметичность, простота разборки и сборки - идеальный вариант для большинства применений.

Облицовочные материалы для агрессивных и коррозионных жидкостей

Под отделкой клапана понимаются внутренние подвижные детали, регулирующие поток, такие как шарики, пробки, диски и затворы. Накладка контактирует с рабочей жидкостью, поэтому ее материал должен выдерживать химические, температурные и абразивные характеристики. К закаленным материалам для накладок относятся карбид вольфрама, сплавы стеллита, титан, высоконикелевые сплавы инконеля и нержавеющая сталь 440C. Они выдерживают воздействие эрозии и коррозии. Более мягкие материалы отделки, такие как бронза, алюминий, монель и нержавеющая сталь 304, подходят для менее разрушительных жидкостей. Выбор материала отделки зависит от состава жидкости. Например, сплав с высоким содержанием никеля лучше подходит для фтористоводородной кислоты по сравнению с обычной нержавеющей сталью. Криогенным клапанам нужна отделка, которая выдерживает температуру замерзания, не становясь хрупкой. Для абразивных жидкостей требуется прочная отделка, устойчивая к износу. Сотрудничество с опытным поставщиком - это ключ к получению правильных материалов для отделки в соответствии с конкретными технологическими условиями. Это обеспечит длительный срок службы и минимальный ущерб от эрозии.

Методы уплотнения клапанов по сравнению с прокладками

Для предотвращения утечки жидкости между неподвижным корпусом и подвижными частями клапанов используются системы уплотнений. Два основных метода уплотнения - набивка и прокладки. Набивка клапана состоит из колец, изготовленных из мягкого, деформируемого материала, такого как графит, тефлон или гибкий графит. Кольца устанавливаются вокруг штока клапана и сжимаются при затягивании крышки или сальникового узла. Мягкая набивка деформируется, создавая герметичное уплотнение. Со временем сальник может потечь, поэтому его необходимо периодически подтягивать или заменять. Она допускает некоторую контролируемую утечку для смазки. Прокладки обеспечивают более надежное уплотнение между двумя сопрягаемыми поверхностями. Распространенными типами являются металлические спирально-навитые, кольцевые, каммопрофильные, плоские бумажные или пластиковые. Прокладки требуют более точной обработки для обеспечения герметичности. Прокладки лучше переносят частые демонтажи, так как прокладки могут быть повреждены во время технического обслуживания. Для контроля летучих выбросов металлические прокладки предпочтительнее набивки. Однако набивка обеспечивает легкое перемещение штока и регулярную регулировку. При выборе сальниковых или манжетных уплотнений учитывайте потребности в обслуживании, допустимые утечки и нормы выбросов.

Конструкции гибких и цельных клиновых ворот

В задвижках используется линейное движение затвора для запуска и остановки потока. Затвор и диск клапана могут быть гибкими или цельными. Гибкие клиновые затворы имеют твердый верхний край и гибкие боковые стороны, изготовленные из металлических сильфонов или ламинированных листов. Это позволяет затвору соответствовать отверстию при посадке, создавая плотное уплотнение даже на изношенных седлах клапана. Однако при частом изгибе сильфон может лопнуть или ламинат расслоиться. Затворы с цельным клином представляют собой цельный затвор, который не поддается изгибу. Они обеспечивают более прочные затворы, но требуют точной обработки для эффективного уплотнения без утечек. Цельные клиновые затворы лучше подходят для высокого давления или частых операций. Гибкие затворы подходят для регулирования низкого давления, где требуется плотное перекрытие. Затворы должны быть устойчивы к порезам, задирам и деформации под воздействием жидкостей. Гибкие затворы подходят для жидкостей и чистых газов. Твердые затворы подходят для пара, газов с твердыми частицами и загрязненных жидкостей, где сильфон может разорваться. При выборе между гибкими и твердыми затворами учитывайте требования к перекрытию, давление, свойства среды и желаемый срок службы.

Штоки подъемных и не подъемных клапанов

Шток клапана передает движение от привода к регулирующему поток элементу внутри клапана. Он может иметь восходящую или невосходящую конструкцию. Не поднимающиеся штоки остаются вертикальными при работе клапана. Шток ввинчивается в затвор, плунжер или шар и поворачивается, не поднимаясь. Поднимающиеся штоки поднимаются и опускаются при движении клапана, оставаясь при этом прикрепленными к элементу управления потоком. Поднимающиеся штоки указывают положение клапана и могут автоматизировать управление с помощью позиционеров. Для штоков без подъема требуются отдельные индикаторы положения вала. Поднимающиеся штоки обычно используются в задвижках и шаровых кранах. Штоки без подъема подходят для шаровых и пробковых кранов, где требуется вращательное движение. Штоки без подъема хорошо подходят для заглубленных клапанов или агрессивных жидкостей, где штоки с подъемом могут повредиться или вызвать заедание. Шток должен быть согласован с приводом и соответствовать его крутящему моменту. При выборе между конструкциями с поднимающимся и не поднимающимся штоком учитывайте потребности в обслуживании, требования к автоматизации и условия окружающей среды.

Назначение и применение клапанных задних сидений

Заднее седло - это изнашивающаяся поверхность на штоке клапана, которая соприкасается с крышкой, когда клапан полностью открыт. Она служит нескольким целям. Во-первых, она обеспечивает дополнительное уплотнение между штоком и крышкой. Это позволяет изолировать колпак от давления в системе при проведении технического обслуживания. Кроме того, он придает клапану способность двунаправленного перекрытия - уплотнение как вверх, так и вниз по потоку. Кроме того, задние седла позволяют регулировать и заменять сальники, когда клапан находится под давлением. Наконец, задние седла могут служить ограничителем при полном открытии, предотвращая повреждение седловых поверхностей. Задние седла часто используются в задвижках, шаровых и обратных клапанах. Они должны иметь достаточную площадь поверхности, чтобы предотвратить чрезмерный износ. Хорошо подходят материалы из нержавеющей стали, латуни или углеродистого графита. При выборе клапанов учитывайте, будут ли задние седла способствовать более безопасному обслуживанию. Но они не рекомендуются для аварийных запорных клапанов с редким управлением.

Типы приводов клапанов: Линейные, четвертьоборотные, многооборотные

Приводы обеспечивают усилие для открытия, закрытия и позиционирования арматуры. Распространенными типами являются линейные, четвертьоборотные и многооборотные приводы. Линейные приводы прикладывают усилие вдоль оси штока для перемещения затворов, шаров или диафрагм вверх и вниз. Часто это пневматические цилиндры или гидравлические поршни. Четвертьоборотные приводы поворачиваются на 90 градусов для открытия/закрытия шаровых, пробковых и дроссельных клапанов. Распространенными четвертьоборотными приводами являются ручные рычаги, электродвигатели или пневматические цилиндры. Многооборотные приводы используют зубчатую передачу, обеспечивающую несколько поворотов на 360 градусов. Они позволяют автоматизировать точные позиционирование шаровых и шиберных регулирующих клапанов. Еще одно преимущество зубчатой передачи - высокий выходной крутящий момент от небольшого электродвигателя или ручного маховика. При выборе приводов для арматуры учитывайте требования к крутящему моменту, скорость, потребности в автоматизации, ограниченное пространство и класс взрывоопасной зоны. Выходной сигнал привода должен соответствовать крутящему моменту арматуры, особенно для запорной арматуры 100%.

Выбор компонентов клапанов для особых условий эксплуатации

Клапаны состоят из множества компонентов, и выбор материала зависит от области применения. Для паровых систем металлические седла, колпаки и сальники, рассчитанные на парообразование, соответствуют высокой температуре и не окисляются. В криогенных системах для корпуса, отделки и уплотнений требуются материалы, сохраняющие пластичность при низких температурах, например нержавеющая сталь. Для высокоагрессивных жидкостей требуются корпуса и отделка из нержавеющей стали или сплавов, а также герметик для прокладок, препятствующий коррозии. Для дроссельных регулирующих клапанов необходимы компоненты, обеспечивающие плавное движение штока и характеристику потока. Сюда входят тримы с характерными характеристиками, измененная геометрия тримов, набивки с низким коэффициентом трения и приводы с высоким разрешением. Принципы одни и те же, но компоненты должны быть подобраны таким образом, чтобы обеспечить безопасные условия эксплуатации. Сотрудничество с опытным поставщиком гарантирует, что все детали клапана будут соответствовать условиям эксплуатации.

Как правильно выбрать детали клапана

Правильный выбор компонентов клапана требует тщательного учета условий эксплуатации, требований к рабочим характеристикам и желаемого типа клапана. Вот некоторые важные соображения при выборе деталей клапана:

Для кранов с приварными торцами убедитесь, что торцы корпуса крана и конструкция сварного соединения соответствуют системе и материалам трубопровода. Для потоков, требующих жесткого перекрытия, могут потребоваться шаровые краны с металлическим седлом, правильно подобранной резьбой штока, наружным винтом и вилками, предотвращающими боковую нагрузку. Для применения в условиях высокого давления необходимы прочные колпаки кранов, толстая набивка штока в сальнике и прочные втулки коромысел.

Для обеспечения точного регулирования давления предохранительные клапаны требуют точных деталей и конструкций. Шаровые краны, используемые для дросселирования, нуждаются в шаре и седлах с характерными характеристиками для управления потоком. Вращательное движение шаровых и плунжерных кранов зависит от качества подшипников и уплотнений внутренних элементов.

Для предотвращения утечек и обеспечения плавного срабатывания регулирующих клапанов используются крышки клапанов, прокладки, уплотнения штока и другие детали. Верхняя часть коромысла и боковые крышки поворотного обратного клапана подвергаются наибольшему износу, поэтому прочные материалы крайне важны.

Выбор регулирующих клапанов также означает подбор типа и мощности привода для обеспечения нужного типа движения - поворотного для шаровых кранов с углом поворота 90 градусов или линейного для шаровых кранов. Это обеспечивает правильное позиционирование клапана и герметичное перекрытие в закрытом состоянии.

Независимо от типа клапана, при выборе компактных пластинчатых, наконечных или фланцевых конструкций следует учитывать расстояние между ними, требования к установке и обслуживанию. Сотрудничество с опытными поставщиками и следование стандартам PMI гарантирует, что выбранные детали будут иметь длительный срок службы.

Заключение

Понимание того, как работают различные внутренние детали клапанов, очень важно для инженеров, обслуживающего персонала и операторов оборудования. Корпус, колпак, накладка, шток, уплотнения и приводы - все они играют определенную роль в безопасном и надежном управлении потоком жидкости. Выбор компонентов должен основываться на условиях эксплуатации и целях. При правильном знании функций компонентов и различий в материалах промышленные клапаны можно поддерживать в отличном рабочем состоянии для выполнения их важной роли в управлении потоками жидкостей.