【Знания о клапанах】 Роль регулирующих клапанов в трубопроводах

Регулирующие клапаны являются основными элементами управления в трубопроводных системах. Их основная функция заключается в точном регулировании ключевых параметров среды (жидкости, газа, пара и т. д.) в трубопроводе путем изменения площади проходного сечения между сердечником клапана и седлом, что обеспечивает соответствие технологическим требованиям и требованиям к стабильной работе в промышленном производстве, энергоснабжении, водоподготовке и других сферах. Их конкретные функции можно разделить на следующие 6 основных направлений:

1. Точное регулирование расхода среды

Это основная и ключевая функция регулирующего клапана. Получая сигналы от контроллера (например, ток и напряжение), регулирующий клапан может динамически изменять степень открытия сердечника клапана (непрерывно регулируясь от полностью закрытого до полностью открытого положения), тем самым:
Регулирование расхода: например, в химических реакциях точное регулирование расхода исходного сырья обеспечивает пропорциональное протекание реакции, предотвращая потери материала или незавершенную реакцию;
Стабилизация колебаний расхода: когда изменения давления, температуры или других параметров в трубопроводе приводят к аномальному расходу, регулирующий клапан может корректировать открытие в режиме реального времени, поддерживая расход на заданном уровне (например, в системах отопления, регулируя расход горячей воды в зависимости от температуры наружного воздуха для обеспечения постоянной температуры в помещении).

2. Регулирование давления в трубопроводной системе

Регулирующие клапаны регулируют давление в трубопроводе путем дросселирования (уменьшения площади проходного сечения и потери давления) или перелива. Существует два основных сценария:
Регулирование снижения давления:Когда давление на входе слишком высокое (например, в паропроводах высокого давления), и оборудование или трубопроводы на выходе не выдерживают его, регулирующий клапан может снизить давление до безопасного уровня (например, снизить давление пара с 10 МПа до 2 МПа для использования в теплообменниках).
Регулирование стабилизации давления:Поддержание стабильного давления в определенной точке трубопровода. Например, в системе водоснабжения регулирующие клапаны регулируют давление в сети, предотвращая недостаточное давление воды для потребителей в многоэтажных домах или чрезмерно высокое давление воды для потребителей в малоэтажных домах, что может привести к разрыву труб.

3. Регулирование температуры среды

Регулирование температуры обычно осуществляется посредством «косвенного регулирования расхода»: в промышленных условиях температура зависит от теплообмена среды (например, в теплообменниках, котлах). Регулирующие клапаны регулируют расход теплоносителя (пара, горячей воды) или охлаждающей среды (охлажденной воды), тем самым изменяя эффективность теплообмена и контролируя температуру целевой среды.
Например, в процессе стерилизации пищевых продуктов регулирующий клапан регулирует расход пара для стабилизации температуры нагреваемого материала на уровне 121 °C, обеспечивая эффективность стерилизации без ущерба для качества материала.

4. Поддержание уровня жидкости в резервуаре/контейнере

В системах хранения жидкости или проведения реакций (например, в резервуарах и реакторах) регулирующие клапаны поддерживают уровень жидкости в безопасном и разумном диапазоне, контролируя «расход подачи» или «расход слива». Защита от превышения уровня: когда уровень жидкости в резервуаре приближается к верхнему пределу, регулирующий клапан может уменьшить расход подачи или увеличить расход слива для предотвращения перелива жидкости (например, регулирование уровня в резервуарах для хранения нефтехимической продукции для предотвращения утечки сырой нефти); Защита от понижения уровня: когда уровень жидкости приближается к нижнему пределу, регулирующий клапан может увеличить расход подачи для предотвращения работы насоса всухую (например, регулирование уровня воды в котле для предотвращения возгорания и взрыва котла из-за чрезмерно низкого уровня воды).

5. Обеспечение стабильности параметров технологического процесса и повышение качества продукции

В промышленном производстве качество продукции (например, чистота, концентрация и размер частиц) во многом зависит от стабильности таких параметров, как расход, давление и температура среды. Регулирующий клапан, являясь «исполнительным терминалом» системы автоматического управления, может быть связан с датчиками (такими как расходомеры, датчики давления и термометры) и контроллерами (такими как ПЛК и РСУ), образуя замкнутую систему управления.
Например, в фармацевтической промышленности в процессе приготовления лекарственных препаратов регулирующий клапан точно контролирует соотношение потоков растворителя и растворенного вещества, обеспечивая погрешность измерения концентрации препарата менее ±0,5%, что соответствует стандартам фармацевтического производства.

6. Защита системы и аварийное отключение

Некоторые регулирующие клапаны, оснащенные функциями «быстрозакрывающегося» или «отказоустойчивого» действия (например, аварийные запорные клапаны, регулирующие клапаны с аварийным закрытием/отказоустойчивым открытием), могут обеспечить защиту в случае отказа системы:
Аварийное отключение: при возникновении в трубопроводах опасных условий, таких как утечка, избыточное давление или перегрев, регулирующий клапан может полностью закрыться в течение миллисекунд, перекрывая поток среды (например, аварийные запорные клапаны на газопроводах быстро закрываются при обнаружении утечки для предотвращения взрыва);
Отказоустойчивость: в случае отключения питания или прерывания сигнала регулирующий клапан может автоматически вернуться в заданное безопасное положение (например, клапан аварийного закрытия, используемый в трубопроводах с токсичными средами, автоматически закрывается после отключения питания для предотвращения утечки среды; клапан аварийного открытия, используемый в трубопроводах питательной воды котлов, автоматически открывается после отключения питания для предотвращения нехватки воды в котле).