Знайомство з прохідними клапанами

Прохідні клапани

Прохідні клапани — це клапани з лінійним рухом, які в основному призначені для зупинки, запуску та регулювання потоку. Диск прохідного клапана може бути повністю витягнутий із шляху потоку або він може повністю закрити шлях потоку.

Звичайні прохідні клапани можна використовувати для ізоляції та дроселювання. Незважаючи на те, що ці клапани демонструють дещо вищі перепади тиску, ніж прямі наскрізні клапани (наприклад, шиберні, пробкові, кульові тощо), їх можна використовувати, якщо перепад тиску через клапан не є визначальним фактором.

Оскільки весь системний тиск, що діє на диск, передається на шток клапана, практичний ліміт розміру для цих клапанів становить NPS 12 (DN 300). Прохідні клапани розміром більше NPS 12 (DN 300) є скоріше винятком, ніж правилом. Більші клапани вимагатимуть величезних зусиль, які прикладаються до штока, щоб відкрити або закрити клапан під тиском. Виготовляються та використовуються запірні клапани розміром до NPS 48 (DN 1200).

Прохідні клапани широко використовуються для контролю потоку. Щоб запобігти передчасному виходу з ладу та забезпечити задовільну роботу, у конструкції клапана необхідно враховувати діапазон регулювання потоку, падіння тиску та навантаження. Клапани, які піддаються дроселюванню з високим перепадом тиску, вимагають спеціально розробленого трима клапана.

Зазвичай максимальний перепад тиску на диску клапана не повинен перевищувати 20 відсотків від максимального тиску на вході або 200 psi (1380 кПа), залежно від того, що менше. Клапани зі спеціальним кріпленням можуть бути розроблені для застосувань, що перевищують ці межі перепаду тиску.

Сталевий запірний клапан для нафтогазової промисловості

Конструкції корпусів прохідних клапанів

Існують три основні конструкції корпусу прохідних клапанів, а саме: трійник або Z-подібний корпус, кутовий малюнок і Wheel або Y-подібний корпус.

Конструкція прохідного клапана трійникає найпоширенішим типом статури, з Z-подібною діафрагмою. Горизонтальне положення сидіння дозволяє штоку та диску рухатися перпендикулярно горизонтальній лінії. Така конструкція має найнижчий коефіцієнт витрати і більший перепад тиску. Вони використовуються в суворих системах дроселювання, наприклад, у байпасних лініях навколо регулюючого клапана. Прохідні клапани з трійником також можна використовувати там, де падіння тиску не викликає занепокоєння та потрібне дроселювання.

 

 

Конструкція прохідних клапанів з кутовим малюнкомє модифікацією базового прохідного клапана Tee Pattern. Кінці цього запірного клапана розташовані під кутом 90 градусів, і потік рідини відбувається з одним поворотом на 90 градусів. Вони мають дещо нижчий коефіцієнт потоку, ніж прохідні клапани зі зірочкою. Вони використовуються в програмах, які мають періоди пульсуючого потоку через їх здатність справлятися з ефектом затримки цього типу потоку.

 

 

Конструкція прохідних клапанів Wye Pattern, є альтернативою для високого перепаду тиску, властивого прохідним клапанам. Сідло та шток розташовані під кутом приблизно 45 градусів, що забезпечує більш прямий шлях потоку при повному відкритті та забезпечує найменший опір потоку. Вони можуть бути розкриті протягом тривалого часу без сильної ерозії. Вони широко використовуються для дроселювання під час сезонних або пускових операцій. Їх можна проштовхнути, щоб видалити сміття, якщо вони використовуються в дренажних лініях, які зазвичай закриті.

Диск, сідло та шток прохідних клапанів

диск:Найпоширеніші конструкції дисків для прохідних клапанів: кульовий диск, композиційний диск і плунжерний диск. Конструкція кульового диска використовується в основному в системах низького тиску і низьких температур. Він здатний дроселювати потік, але в принципі він використовується для зупинки та запуску потоку.

У дизайні композиційного диска використовується жорстке неметалеве вставне кільце на диску, яке забезпечує більш щільне закриття.

Конструкція плунжерного диска забезпечує краще дроселювання, ніж кулькова або композиційна конструкція. Вони доступні в багатьох різних конструкціях, і всі вони довгі та звужені.

Сидіння:Сідла прохідних клапанів вбудовані або прикручені до корпусу клапана. Багато клапанів Globe мають задні сидіння всередині кришки. Задні сидіння забезпечують ущільнення між штоком і капотом і запобігають утворенню тиску в системі проти ущільнення клапана, коли клапан повністю відкритий. Задні сідла часто застосовуються в прохідних клапанах.

Стебло:У прохідних клапанах використовується два способи з’єднання диска та штока: Т-подібний паз і конструкція дискової гайки. У конструкції з Т-подібним пазом диск ковзає по штоку, тоді як у конструкції з дисковою гайкою диск угвинчується у шток.

Конструкція запірного клапана

Прохідні клапани зазвичай мають висувні штоки, а більші розміри мають конструкцію зовнішнього гвинта та хомута. Компоненти прохідного клапана подібні до компонентів засувки. Цей тип клапана має сідла в площині, паралельній або нахиленій до лінії потоку.

Технічне обслуговування прохідних клапанів відносно просте, оскільки диски та сідла легко відновлюються або замінюються. Це робить клапани Globe особливо придатними для послуг, які потребують частого обслуговування клапанів. Якщо клапани керуються вручну, менший хід диска дає переваги в економії часу оператора, особливо якщо клапани часто регулюються.

Основна відмінність конструкції прохідного клапана полягає в типах використовуваних дисків. Диски вставного типу мають довгу конічну конфігурацію з широкою опорною поверхнею. Такий тип сідла забезпечує максимальну стійкість до ерозійної дії потоку рідини. У композиційному диску диск має плоску поверхню, яка притиснута до отвору сидіння, як кришка. Цей тип розташування сідла не підходить для дроселювання високого перепаду тиску.

У чавунних прохідних клапанах диск і кільця сідла зазвичай виготовляються з бронзи. У сталевих прохідних клапанах для температури до 750°F (399°C) обріз, як правило, виготовляється з нержавіючої сталі, що забезпечує стійкість до заїдань і задирання. Сполучні поверхні зазвичай термічно обробляються для отримання диференціальних значень твердості. Використовуються також інші матеріали обробки, в тому числі сплави на основі кобальту.

Посадочна поверхня відшліфована для забезпечення повного контакту з несучою поверхнею, коли клапан закритий. Для нижчих класів тиску центрування підтримується довгою дисковою контргайкою. Для більш високого тиску дискові напрямні вливаються в корпус клапана. Диск вільно обертається на штоку, щоб запобігти задиранню поверхні диска та посадкового кільця. Стовбур опирається на загартовану опорну пластину, усуваючи задирання штока та диска в місці контакту.

Напрямок потоку прохідних клапанів

Для застосувань із низькою температурою прохідні клапани зазвичай встановлюються так, щоб тиск був під диском. Це полегшує роботу та допомагає захистити упаковку.

Для застосувань з високотемпературною парою запірні клапани встановлюються таким чином, щоб тиск був вище диска. В іншому випадку шток стискатиметься під час охолодження та буде прагнути підняти диск із сідла.

Переваги та недоліки прохідних клапанів

Переваги:

• Хороша здатність до відключення
• Здатність дроселювання від середньої до хорошої
• Коротший хід (порівняно з шибером)
• Доступний у вигляді трійника, зірочки та кута, кожен з яких пропонує унікальні можливості
• Легко обробляти або оновлювати поверхню сидінь
• Якщо диск не прикріплений до штока, клапан можна використовувати як запірний зворотний клапан

Недоліки:

• Більший перепад тиску (порівняно з засувкою)
• Для посадки клапана потрібна більша сила або більший привід (з тиском під сідлом)
• Дроселювання потоку під сидінням і перекриття потоку над сидінням

Типове застосування прохідних клапанів

Нижче наведено деякі з типових застосувань прохідних клапанів:

• Системи охолоджувальної води, де потік потрібно регулювати
• Мазутна система, де потік регулюється, а герметичність є важливою
• Високі вентиляційні отвори та низькі дренажі, коли герметичність і безпека є основними міркуваннями
• Живильна вода, подача хімікатів, відведення повітря з конденсатора та дренажні системи відведення
• Вентиляційні отвори та дренажі котлів, головні парові отвори та дренажі та дренажі нагрівача
• Ущільнювачі та дренажі турбіни
• Система мастила турбіни та інші