Основные принципы и факторы, которые следует учитывать при выборе клапанов общего назначения

Основные принципы выбора клапанов

Во-первых, определите функцию клапана и область его применения: При выборе клапанов общего назначения в химическом машиностроении важно полностью понимать их конкретные функции и точно определять их предполагаемое применение. Для этого необходимо четко понимать ключевую роль клапана, понимать основные параметры, такие как соответствующий метод управления и рабочее давление, а также понимать его функциональную роль. Всесторонне анализируя конкретные обстоятельства, можно сделать рациональный выбор клапанов общего назначения.

Во-вторых, ознакомьтесь с характеристиками клапанов: Клапаны значительно различаются по типу и назначению, а их функции и роли также различаются. Клапаны разных типов имеют существенные различия в характеристиках, производстве и применении. Поэтому при проектировании химических установок проектировщики должны уделять первостепенное внимание характеристикам клапанов и полностью понимать их характеристики и типы, чтобы выбранный клапан соответствовал требованиям площадки и обеспечивал безопасность химического производства.

В-третьих, определите тип концевых соединений клапана: Концевые соединения клапана могут быть резьбовыми, фланцевыми и сварными, причем наиболее распространены резьбовые и фланцевые соединения. Резьбовые соединения предъявляют определенные стандартные требования к номинальному диаметру клапана, DN ≤ 50 мм. Если диаметр значительно превышает стандартный, монтаж и герметизация соединения неизбежно значительно усложнятся. Фланцевые соединения относительно просты в монтаже и демонтаже, а область их применения относительно широка, что позволяет соединять трубы различных диаметров и давлений. К сварным соединениям предъявляются более строгие стандартные требования, и они обеспечивают большую надежность соединения. Однако сварные соединения сложнее демонтировать и переустановить, что ограничивает их применение. Сварные соединения подходят для применений, требующих длительной надежной работы, а также для работы в жестких условиях или при высоких температурах.

В-четвертых, выбор материала клапана: При выборе материала клапана необходимо учитывать рабочую среду, особенно ее физические и химические свойства. Кроме того, необходимо полностью учитывать уровень чистоты среды. Также необходимо подробно ознакомиться с соответствующими нормативными актами. Выбор правильного материала клапана может полностью гарантировать качество, производительность и срок службы клапана. Что касается выбора материала корпуса клапана, предпочтительным является чугун, затем углеродистая и нержавеющая сталь (в указанном порядке). Что касается выбора материала уплотнительного кольца, предпочтительным является резина, затем медь, легированная сталь и F4 (в указанном порядке).

Выбор распространённого клапана

1. Выбор задвижки
Задвижки — распространённый тип арматуры на химических предприятиях. Они не изменяют направление потока жидкости. В полностью открытом положении задвижки имеют относительно низкий коэффициент сопротивления и подходят для широкого диапазона диаметров, давлений и температур. По сравнению с запорными клапанами того же диаметра, они позволяют сэкономить монтажное пространство, что делает их более универсальным выбором. Однако задвижки имеют и некоторые недостатки, такие как относительно большая высота и длительное время открытия и закрытия; вероятность эрозии уплотнительной поверхности при открытии и закрытии; определённые стандарты чистоты рабочей среды; а также сложность использования неметаллических, коррозионно-стойких материалов в производстве. При открытом затворе среда за диском затвора может создавать вихревые потоки, вызывая эрозию и вибрацию затвора, а также потенциально повреждая уплотнительную поверхность седла клапана. Поэтому задвижки не подходят для регулирования расхода. Они больше подходят для эффективного управления потоком в полностью открытом или закрытом положении. Задвижки подразделяются по положению резьбы штока на два типа: с выдвижным и невыдвижным штоком. Задвижки с выдвижным штоком предпочтительны в коррозионных средах, в то время как задвижки с невыдвижным штоком могут использоваться в средах с низким давлением и в некоррозионных средах. В зависимости от конструкции диска задвижки задвижки подразделяются на клиновые и параллельные. Клиновые задвижки, в свою очередь, подразделяются на однодисковые и двухдисковые. Задвижки параллельного типа в основном используются в системах транспортировки нефти и газа и относительно реже на химических заводах. Что касается применения задвижек, задвижки подходят для таких сред, как пар, нефть и газ, высокотемпературные нефтепродукты, а также для частого открывания и закрывания. Однако они менее подходят для сред, склонных к коксованию. Для высокотемпературных сред, склонных к коксованию, подходят однодисковые клиновые задвижки, а для таких сред, как пар и нефтепродукты, – двухдисковые клиновые задвижки.
2. Выбор шарового крана
Шаровые краны подходят для низкотемпературных, высокотемпературных и высоковязких сред. Большинство шаровых кранов хорошо подходят для сред, содержащих взвешенные твердые частицы. В зависимости от материала уплотнения шаровые краны также могут быть выбраны для сыпучих и порошкообразных сред. Полнопроходные шаровые краны реже используются для регулирования расхода и чаще для быстрого открытия и закрытия, что позволяет быстро перекрывать потоки в аварийных ситуациях. Шаровые краны подходят для химических трубопроводов с высокими требованиями к герметичности и износостойкости, для перекрытия высокого давления, быстрого открытия и закрытия, а также для работы в условиях ограниченного пространства. Шаровые краны также подходят для коррозионных сред, легких конструкций и перекрытия при низком давлении. Шаровые краны также играют важную роль в низкотемпературных и криогенных средах. Криогенные шаровые краны, оснащенные соответствующими крышками, необходимы в трубопроводных системах и оборудовании, работающем с криогенными средами. К плавающим шаровым кранам предъявляются особые стандартные требования к материалу седла клапана, который должен эффективно выдерживать нагрузки, создаваемые шаром и рабочей средой. При использовании шаровых кранов большого диаметра, ввиду высокой требуемой рабочей силы, для диаметров ≥ 200 мм предпочтительнее турбинный привод. Для больших диаметров и требований к давлению рекомендуются шаровые краны с фиксированным шаром. Кроме того, на трубопроводах, транспортирующих легковоспламеняющиеся или токсичные среды, шаровые краны должны быть оснащены огнестойкими и антистатическими свойствами для обеспечения безопасности.
3. Выбор обратных клапанов
Обратные клапаны часто используются для чистых сред. К обратным клапанам предъявляются определенные требования к чистоте среды. Для диаметров ≤ 40 мм подходят подъемные обратные клапаны. Они должны быть правильно спроектированы и установлены на горизонтальных трубопроводах. Для диаметров от 50 до 400 мм подходят поворотные обратные клапаны. Их можно правильно спроектировать и установить как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах. Для вертикальных трубопроводов необходимо обеспечить движение среды снизу вверх. Для диаметров ≥ 450 мм подходят демпфирующие обратные клапаны. Для диаметров от 100 до 400 мм также доступны обратные клапаны зажимного типа. Поворотные обратные клапаны выдерживают высокое рабочее давление, со стандартным номинальным давлением PN до 42 МПа. Благодаря различным материалам, используемым в их компонентах, их можно использовать в широком диапазоне рабочих сред и температур, включая пар, агрессивные среды и масла, в диапазоне температур от -196 °C до 800 °C.
4. Выбор запорного клапана
При проектировании в химической промышленности запорные клапаны могут быть рассмотрены, когда не выполняются требования к высокой стойкости к рабочей среде. Запорные клапаны также имеют относительно широкий спектр применения с высокотемпературными и высоконапорными средами. Запорные клапаны могут использоваться в парогенераторных трубопроводах с номинальным диаметром ≤200 мм. На практике шаровые клапаны могут также использоваться для небольших клапанов, таких как пробоотборные клапаны, игольчатые клапаны и клапаны КИП, а также для систем низкого вакуума и выпускных клапанов. Шаровые клапаны предназначены для регулирования и управления давлением и расходом, поэтому строгих стандартов точности регулирования не существует. Шаровые клапаны предпочтительны для труб малого диаметра. Для токсичных сред для обеспечения надлежащей герметичности требуются сильфонные шаровые клапаны. Шаровые клапаны не подходят для сред с низкой чистотой, отложениями крупных частиц или средней вязкостью. При проектировании в химической промышленности, когда предъявляются строгие требования к герметичности, шаровой клапан следует выбирать в первую очередь. Наличие уплотнительного кольца обеспечивает отличную герметичность, упрощает замену прокладки и требует лишь тщательного монтажа шарового клапана, обеспечивая соответствие направления потока среды направлению потока.
5. Выбор дроссельной заслонки
С точки зрения структурного анализа, дроссельные и шаровые клапаны имеют существенное сходство, отличаясь тем, что у дроссельных клапанов отсутствует дросселирующий элемент. Учитывая общий рынок клапанов, дроссельные клапаны, несмотря на свои относительно небольшие размеры, обладают значительными преимуществами, такими как безопасность и энергосбережение. Однако они также имеют определенные ограничения, например, необходимость повышения точности регулирования. Поэтому при проектировании в химической промышленности дроссельные клапаны могут быть разработаны для сред с низкими температурами и высокими давлениями. Они также могут использоваться для регулирования расхода и давления. Однако дроссельные клапаны не подходят для сред с низкой чистотой или высокой вязкостью.
6. Выбор поворотного диска
Поворотные диски обладают относительно низким гидравлическим сопротивлением, быстрым открытием и закрытием, а также значительными преимуществами в весе, конструкции и размерах, что позволяет эффективно экономить материалы. Поворотные диски больше подходят для запирания и дросселирования. Однако при регулировании больших расходов их применение ограничено из-за влияния уплотнительных материалов. Поворотные диски также подходят для жидких сред, содержащих взвешенные частицы, и для трубопроводов большого диаметра. Постоянное совершенствование материалов, конструкции и технологических процессов привело к соответствующим изменениям в их характеристиках, расширяя область их применения. Благодаря своей экономичности и эффективности регулирования расхода, дисковые затворы предпочтительны там, где это целесообразно. Проектирование дисковых затворов также выгодно для применений с низким расчетным давлением, большим диаметром трубопровода и быстрым открытием и закрытием. Дисковые затворы подразделяются на затворы с мягким и жестким уплотнением, и выбор подходящего типа следует осуществлять в зависимости от температуры рабочей среды. Важно отметить, что мягкие уплотнения значительно превосходят жесткие. Среди широко используемых дисковых затворов наиболее распространены затворы большого диаметра. Они в основном используются для таких сред, как сырая нефть, нефтепродукты и вода, с температурой ниже 300 °C и давлением ниже 1,0 МПа.
7. Выбор пробкового клапана
Пробковые затворы являются одними из первых разработанных и применяемых клапанов. Они обеспечивают превосходные уплотнительные характеристики, двустороннюю герметичность, легкость открытия и закрытия и длительный срок службы. Они особенно полезны в системах с опасными материалами, но их относительно высокие моменты открытия и закрытия приводят к относительно высокой цене. Пробковые затворы предотвращают накопление жидкости в полости и загрязнение материалов в устройствах прерывистого действия. В конструкции химических трубопроводов пробковые краны могут использоваться для перекрытия и распределения потоков, а также для изменения направления потока среды. Пробковые краны также широко используются в многоканальных конструкциях. Они позволяют соединять несколько потоков, упрощая конструкцию трубопроводной системы и исключая необходимость в чрезмерном количестве клапанов и фитингов. Пробковые краны бывают двух типов: несмазываемые и смазываемые. Пробковые краны с масляным уплотнением, приводимые в действие принудительной смазкой, образуют масляную пленку, которая не только улучшает герметичность, но и снижает усилие при открытии и закрытии, минимизируя повреждение уплотнительной поверхности. Однако следует обращать внимание на загрязнение материала и проводить регулярное техническое обслуживание. Как правило, чаще используются пробковые краны без смазки. Пробковые краны больше подходят для рабочих сред с низкими температурами, высокой вязкостью и быстрым открытием и закрытием. Они, как правило, не подходят для таких сред, как пар, или сред с более высокими температурами.
8. Выбор мембранного клапана
Мембранные клапаны обладают уникальными конструктивными характеристиками, эффективно контролируя движение жидкости через резиновую или пластиковую мембрану. Мембранные клапаны обеспечивают относительно низкое гидравлическое сопротивление и обеспечивают двустороннюю герметизацию, что делает их особенно подходящими для сред низкого давления, взвешенных вязких жидкостей и коррозионных пульп. Рабочий механизм надежно отделен от канала, через который проходит среда, а эластичная мембрана эффективно перекрывает поток жидкости. Мембранные клапаны широко используются при проектировании производственных систем в таких отраслях, как медицина, здравоохранение и пищевая промышленность. Температурная стойкость материала мембраны определяет температурный диапазон, в котором может работать мембранный клапан. По своей конструкции мембранные клапаны можно разделить на проходные и переливные. Мембранные клапаны подходят для рабочих сред, в основном содержащих взвешенные твердые частицы, масла и кислые среды, при температуре не более 200 °C и давлении не более 1,0 МПа. Мембранные клапаны, как правило, не подходят для сред, содержащих такие среды, как сильные окислители и органические растворители.

Важные моменты при выборе клапана

При выборе клапана учитывайте следующие факторы:
① Свойства рабочей среды. Клапаны предназначены для эффективного регулирования потоков жидкостей. Типы рабочих сред могут быть разными, например, пар, пульпы, газы и жидкости. Некоторые среды менее чистые и могут содержать взвешенные твердые частицы и пыль. Поэтому при выборе клапана необходимо тщательно проанализировать свойства рабочей среды, чтобы убедиться, что клапан соответствует определенным стандартам.
② Функция клапана. При выборе клапана учитывайте его функцию и конкретные условия эксплуатации, такие как регулирование давления, управление расходом или перекрытие, необходимость быстрого открытия и закрытия, а также однонаправленный или двунаправленный поток. Одним словом, для правильного выбора клапана необходимо глубокое понимание характеристик, области применения и назначения клапана.
③ Размер клапана. При выборе клапана следует выбирать стандартный размер клапана в зависимости от типа и размера технологического трубопровода.
④ Рабочее давление и температура клапана. Различные типы клапанов имеют существенно разные рабочие диапазоны и условия. Для работы в условиях меняющегося давления и температуры необходимо выбрать правильный тип клапана. Материалы клапана и номинальные давления должны быть четко определены в зависимости от условий технологического процесса, чтобы служить ориентиром при выборе клапана.
⑤ Потери давления в клапане. Локальные потери сопротивления напрямую связаны с клапаном. Из-за конструктивных различий разные типы клапанов демонстрируют разный уровень сопротивления. Поэтому при выборе клапана необходимо тщательно учитывать допустимый стандартный диапазон сопротивления.
⑥ Материал клапана. При выборе клапана учитывайте температуру, номинальные давления и характеристики рабочей среды. Корпус клапана, седло и диск изготовлены из различных материалов. Особенно при транспортировке коррозионных материалов крайне важно сделать правильный выбор с учетом свойств материала для обеспечения надлежащей работы клапана.