Шаровые, клеточные, диафрагмовые и шланговые регулирующие органы. – Богомолов

 

В соответствии с принципом блочно-модульного построения разработана унифицированная система исполнительных устройств ГСП (СИУ ГСП), объединяющая все виды общепромышленных исполнительных устройств больших, средних и малых расходов. состоящих из различных исполнительных механизмов и регулирующих органов. Система СИУ ГСП предусматривает повышение технического уровня исполнительных устройств и их надежности, взаимозаменяемость исполнительных устройств, исполнительных механизмов и регулирующих органов, высокую степень унификации исполнительных устройств, возможность их работы со средами, имеющими температуру от —180 до 4-600°С и давление до 800 кг/см², а также с широкой гаммой химически агрессивных, токсичных и других сред. Все исполнительные устройства СИУ ГСП могут комплектоваться позиционерами и другими дополнительными блоками.

В этом разделе кратко рассмотрены регулирующие органы (РО), которыми комплектуются исполнительные устройства СИУ ГСП.

В зависимости от условной пропускной способности регулирующие органы делятся на четыре группы:

• регулирующие органы больших расходов — регулирующие заслонки с условной пропускной способностью от 40 до 25 000 м³/ч (условные проходы от 50 до 100 мм);
• регулирующие органы средних расходов — регулирующие клапаны с условной пропускной способностью от 2 до 500 м³/ч (условные проходы от 10 до 300 мм);
• регулирующие органы малых расходов — регулирующие клапаны с условной пропускной способностью от 0,1 до 4,0 м³/ч (условные проходы от 6 до 25 мм);
• регулирующие органы микрорасходов — регулирующие клапаны с условной пропускной способностью менее 0,1 м³/ч и условным проходом менее 10 мм.

Выпускаются регулирующие органы средних расходов следующих видов: заслоночные регулирующие органы, клапаны регулирующие двухседельные, клапаны регулирующие односедельные, клапаны регулирующие трехходовые, клапаны регулирующие шланговые, клапаны регулирующие диафрагмовые, клапаны регулирующие шаровые.

Рассмотрим особенности каждого из указанных видов регулирующих органов.

Заслоночные регулирующие органы (конструктивная схема — рис. 9.3) являются регулирующими органами относительно больших расходов и имеют наибольшие условные пропускные способности из всех рассматриваемых регулирующих органов. В них отсутствуют застойные зоны, в которых могут скапливаться механические частицы и грязь. Размеры и масса заслоночных сравнительно невелики. Наиболее целесообразно применение заслоночных регулирующих органов с большими условными проходами (150 мм и выше). Конструкция заслоночных сравнительно проста, а их стоимость по сравнению с регулирующими органами других типов невелика.

Основные недостатки традиционных конструкций заслоночных регулирующих органов — наличие значительных неуравновешенных крутящих моментов, действующих на диск, и трудность получения высокой герметичности. Однако в современных конструкциях заслоночных регулирующих органов эти недостатки устраняются. Величина крутящего момента существенно снижается применением специальных профильных дисков. Благодаря этому появилась возможность использовать заслоночные регулирующие органы при высоких перепадах давления регулируемой среды. Создаются также запорно-регулирующие конструкции заслоночных регулирующих органов.

Двухседельные регулирующие органы (см. рис. 9.3, а) являются наиболее широко распространенным видом в отечественной и зарубежной практике. Эти регулирующие органы созданы с целью обеспечения возможности применения регулирующих органов при более высоких перепадах регулируемой среду за счет разгрузки затвора. Несмотря на усложнение конструкции, увеличение металлоемкости и габаритов, разгрузка затвора двухседельных регулирующих органов по сравнению с односедельными улучшает качество регулирования и снижает необходимое перестановочное усилие привода, а следовательно, габариты и массу привода. Условная пропускная способность двухседельных регулирующих органов в 1,6 раза выше, чем у односедельных при тех же условных проходах. Благодаря этому до середины шестидесятых годов двухседельные регулирующие клапаны были практически основным применяемым типом исполнительных устройств как в СССР, так и за рубежом. Однако двухседельным регулирующим органам присущ целый ряд недостатков основными из которых являются: негерметичность, большие габариты и масса, высокая стоимость, неудовлетворительные кавитационные и шумовые характеристики, наличие застойных зон, высокие эксплуатационные затраты. Эти недостатки дали толчок к поиску новых конструкций.

Односедельные регулирующие органы, как проходные, так и угловые (конструктивная схема — см. рис. 9.3, б и в) начали применяться раньше двухседельных. Они технологичнее двухседельных, менее металлоемки, позволяют добиться лучшей герметичности. Отсутствие застойных зон в односедельных регулирующих органах позволяет применять их для регулирования вязких сред. Улучшенные кавитационные и шумовые характеристики позволяют использовать односедельные регулирующие органы при сравнительно больших перепадах давления. Высокая ремонтопригодность дает значительную экономию при эксплуатации. Основным недостатком, ограничивающим применение традиционных конструкций односедельных регулирующих органов, является неразгруженность затвора, вызывающая необходимость применения сравнительно мощных исполнительных механизмов.

В последнее время появился ряд конструкций односедельных регулирующих органов, лишенных этого недостатка и сохраняющих все указанные выше преимущества. Разгрузка затвора производится, как правило, путем помещения его в специальную обойму (так называемую клетку), которая одновременно является и направляющей затвора. Такой регулирующий орган называется клеточным. В некоторых конструкциях клеточных регулирующих органов затвор представляет собой обычный поршень (см. рис. 9,3, г), а в обойме выполнены профилированные окна для получения определенной пропускной характеристики; в других конструкциях профилированные окна находятся на затворе, а в обойме выполнены цилиндрические или прямоугольные отверстия.

Имеются конструкции разгруженных односедельных регулирующих органов с отверстием в затворе, что позволяет уравнять давления над и под затвором. Односедельные регулирующие органы могут быть и запорно-регулирующими. В этом случае герметичность достигается с помощью мягкой прокладки.

Трехходовые регулирующие органы (конструктивная схема — см. рис. 9.3, д и е) предназначены для смешения двух потоков в один или для разделения одного потока среды на два. Трехходовые регулирующие органы находят применение в целом ряде технологических процессов: смешение потоков при регулировании температуры теплоносителя, подготовка промывочных растворов и т. п.. Применение трехходовых регулирующих клапанов как смесительных, так и разделительных, приводит к значительному эффекту в связи с уменьшением количества приводов, позиционеров, ручных дублеров, запорной аппаратуры и повышением надежности. Указанные преимущества объясняются тем, что один трехходовый клапан заменяет в схеме регулирования два двух- или односедельных регулирующих органа.

Рис. 9,3. Регулирующие органы:

а — двухседельный; б — односедельный проходной; в — односедельный угловой; г — клеточный; д — трехходовой смесительный; е — трехходовой разделительный; ж — шланговый: з — диафрагмовый; ч — шаровой; к — заслоночный; л — малых расходов; м — микрорасходов.

Регулирующие органы малых расходов (см. рис. 9.3, л и м) имеют очень широкое распространение в самых различных отраслях промышленности. Регулирующие органы малых расходов выполняются односедельными, угловыми или проходными, с фланцевым или муфтовым присоединением к трубопроводу.