Виды и характеристики приводов для клапанов (Birde Valve)

Thread Content

Устройство привода клапана — это устройство, предназначенное для управления клапаном и соединения с ним. Это устройство может приводиться в действие с помощью ручного, электрического, пневматического, гидравлического источника энергии или их комбинации; его движение можно контролировать по величине хода, крутящего момента или осевой силы. Выбор привода для клапана должен осуществляться на основе полного понимания видов и характеристик приводов, с учетом типа клапана, рабочих характеристик устройства, а также местоположения клапана в трубопроводе или устройстве. В настоящее время в нашей стране существуют два основных стандарта для соединения приводов клапанов: GB/T 12222 «Соединение приводов клапанов с многократным вращением» и GB/T 12223 «Соединение приводов клапанов с частичным вращением». Эти стандарты соответственно являются эквивалентами стандартов ISO 5210 и ISO 5211. «Соединение приводов для клапанов с множественным вращением» в основном предназначено для указания размеров соединения приводов, используемых в клапанах-заслонках, кранах, регулирующих клапанах и диафрагменных клапанах, с самими клапанами. «Соединение приводов частично поворотных клапанов» в основном предназначено для размеров соединения приводов клапанов с сферическими, бабочковыми и крановыми клапанами. Устройства привода клапанов в зависимости от способа движения делятся на два типа: с линейным ходом и с угловым ходом. Устройство прямого хода, то есть устройство привода для клапанов с множественными оборотами, в основном используется для различных типов затворных, обратных и регулирующих клапанов ； Устройство с угловым приводом – это устройство частичного вращения, которое позволяет осуществлять вращение на 90°. Оно в основном используется для различных типов шаровых и клапанов-бабочек. Устройства привода клапанов могут быть разделены по источнику энергии на ручные (с рукояткой или колесом управления, с пружинным механизмом), электрические (электромагнитные, с использованием электродвигателя), пневматические (с диафрагмой, с цилиндром, с лопастями, с воздушным двигателем, с комбинацией тонкой пленки и резцового механизма), гидравлические (с гидравлическим цилиндром, с гидравлическим двигателем), а также совмещенные (электрогидравлические, пневмогидравлические) и другие типы. Среди различных типов приводов для клапанов доминируют электрические приводы, которые в основном используются для клапанов с замкнутым циклом. Пневматические устройства в настоящее время широко применяются в условиях, требующих защиты от взрывов; среди них пневматические устройства тонкопленочного типа в основном используются в регулирующих клапанах. Гидравлические устройства широко используются в качестве аварийных клапанов для прерывания потока на длинных трубопроводах, а также в качестве клапанов для сброса давления у скважин. Ручки управления ручного типа в основном устанавливаются на клапанах с низким и средним давлением, а также на шаровых клапанах ； Рукоятка используется для клапанов с высоким и сверхвысоким давлением, таких как запорные клапаны, шаровые клапаны и краны. Устройство с газо-жидкостным приводом часто используется в газопроводах и в условиях на открытом воздухе, где нет источника питания; его источником энергии является газ, находящийся в трубопроводе. I. Ручное устройство для клапанов. Клапаны с ручным приводом наиболее широко используются в трубопроводах при различных условиях эксплуатации. Один тип приводится в действие непосредственно ручкой или рукояткой, другой — с помощью передачи через шестерни. 1) Ручка или рукоятка. Как правило, при относительно небольшом крутящем моменте открытия/закрытия нормальной физической силы одного или, в крайнем случае, двух человек достаточно для открытия и закрытия клапана. Как правило, материалом для ручек или рукояток служит ковкое чугун, чугун с графитными включениями или углеродистая сталь; также могут использоваться алюминиевые сплавы или пластик. 2) Ручка ударного типа. На клапанах высокого давления для увеличения крутящего момента при управлении часто используют ударные маховики. У ручек с ударным механизмом между самой ручкой и гайкой штока клапана имеется определенный зазор, что позволяет ручке вращаться самостоятельно на определенный угол. В момент открытия или закрытия клапана ручку можно резко повернуть, тем самым создавая ударную силу, действующую на гайку штока. Эта ударная сила может превышать силу, которую обеспечивает обычная ручка, что способствует увеличению крутящего момента при открытии и закрытии клапана. 3) Ручное устройство с зубчатой передачей. Когда для управления клапаном одним человеком требуется значительная сила, обычно используются шестеренные или гребенчато-шестеренчатые приводы для снижения силы, необходимой для его открытия и закрытия. Механизмы передачи включают прямые зубчатые передачи и шестеренчатые передачи. Отношение передачи зубчатых колес обычно составляет 1:3 и часто используется в клапанах с затвором и обратных клапанах. В системах передачи с использованием шестерен существуют открытые одноступенчатые передачи и закрытые двухступенчатые передачи; в настоящее время чаще используются закрытые двухступенчатые передачи. Преимущества и недостатки ручного устройства
**Преимущества способа управления:**
а. Простая конструкция;
б. Низкая стоимость.
**Недостатки:**
а. Высокое положение места установки, что затрудняет управление;
б. Необходимо свободное пространство сверху.

**Способ управления с боковыми штангами:**
а. Удобство в выполнении действий;
б. При вибрации возникают высокие нагрузки на кронштейн;
в. Легко подвержено коррозии.

**Способ управления с гайковым приводом:**
а. Полная герметичность и полное смазывание;
б. Увеличивается высота привода.

При ручном экстренном закрытии необходимо учитывать время, необходимое для полного оборота ручки. Ручное управление позволяет осуществлять регулировку вручную, что делает его дешевым в использовании. Однако из-за вибрации ручка может повредить внутренние элементы клапана или привести к разрушению чугунного кронштейна.

**Электрические устройства управления клапанами**
Электрические устройства управления клапанами делятся на два типа: устройства с многократным вращением (тип Z, рисунок 1) и устройства с ограниченным количеством оборотов (тип Q, рисунок 2). Первый используется для клапанов с подъемным стержнем, таких как штоковые клапаны, обратные клапаны, регулирующие клапаны, диафрагменные клапаны и т. д ； Последний используется для клапанов, таких как шаровые, крановые и бабочковые клапаны, которые открываются и закрываются в диапазоне 90°. Преимущества и недостатки электрических приводов для клапанов

Преимущества:
а. Высокая универсальность; не зависят от температуры окружающей среды.
б. Широкий диапазон выходного крутящего момента.
в. Удобство управления, что способствует автоматизации процессов.
г. Возможность создания сверхкомпактных устройств.
д. Наличие функции самоблокировки механизма.
е. Удобство монтажа, обслуживания и ремонта.

Недостатки:
а. Сложная конструкция.
б. Низкая механическая эффективность – обычно составляет всего 25–60%.
в. Выходная скорость не может быть слишком высокой или слишком низкой.
г. Чувствительность к изменениям напряжения и частоты питания.

III. Пневматические приводы для клапанов

Пневматические приводы широко используются в условиях, требующих защиты от взрывов. В зависимости от конструктивных особенностей, их можно разделить на три типа: пневматические приводы с мембраной, цилиндрические пневматические приводы и пневматические приводы с качающимся механизмом. Кроме того, существуют ещё пневматические приводы с двигателем. Типичные пневматические устройства и системы пневматических каналов. Структура пневматического устройства с одним цилиндром
Преимущества:
а. Простая конструкция.
б. Легко обеспечить подачу газа.
в. Возможна высокая скорость включения/выключения.
г. Можно использовать ускорители, что позволяет регулировать скорость включения/выключения по необходимости.
д. Газ обладает высокой компрессибельностью, что обеспечивает эластичное закрытие клапана.
Недостатки:
а. По сравнению с гидравлическими устройствами имеет более сложную конструкцию; не подходит для клапанов большого диаметра и высокого давления. б. Поскольку газы обладают сжимаемостью, скорость их движения не может быть одинаковой. IV. Гидравлические устройства. Гидравлическое устройство клапана состоит из трех основных компонентов: источника энергии, устройства управления и исполнительного механизма. Функция источника энергии заключается в преобразовании полезной мощности электрического или пневматического двигателя в гидравлическую энергию, необходимую для перемещения жидкости. Блок управления состоит из управляющих клапанов, таких как клапаны управления давлением, клапаны управления расходом, клапаны управления направлением, и электрической системы управления. Существует два типа исполнительных механизмов: один из них — это гидроцилиндрический исполнительный механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное линейное движение ； Другой вариант — это привод с масляным двигателем, обеспечивающий вращательное движение. Преимущества и недостатки гидравлических устройств

Преимущества:
а. Простая и компактная конструкция, небольшие размеры.
б. Большая сила выходного тока; стабильная и надежная передача движения.
в. Возможность получения низких или высоких скоростей; удобная регулировка скорости.
г. Возможность автоматического управления на больших расстояниях.
д. Благодаря вязкости гидравлического масла повышается эффективность работы устройства; имеются свойства самозачистки и защиты от ржавчины.

Недостатки:
а. Изменение вязкости масла под воздействием температуры.
б. Гидравлические элементы и трубопроводы могут протекать.
в. Неудобство при монтаже и ремонте трубопроводов.
г. Не подходят для выполнения различных вычислений с сигналами.

V. Системы совместного управления
Гидравлические приводы клапанов могут использоваться в сочетании с электрическими и пневматическими приводами для создания электро-гидравлических и пневмо-гидравлических систем совместного управления. На рисунке 9 показана аварийная клапана с газо-жидкостным управлением для системы отключения трубопроводов. Преимущества и недостатки электрогидравлических приводов
Преимущества:
а) Большая выходная сила;
б) Быстрое открытие и закрытие клапанов.
Недостатки:
а) Высокая стоимость;
б) Сложная конструкция.

Преимущества и недостатки пневмогидравлических приводов
Преимущества:
а) Компактная конструкция, плавная передача движения; возможность получения большого крутящего момента;
б) Возможность выбора наиболее экономичного и подходящего источника энергии в зависимости от условий эксплуатации;
в) Возможность точной регулировки максимального крутящего момента с помощью предохранительного клапана;
г) Удобство регулирования скорости; широкий диапазон регулирования; бесступенчатое регулирование;
д) Способность удовлетворять требованиям различных систем автоматического управления;
е) В системах привода клапанов можно использовать аккумуляторы энергии.
Недостатки:
а) Высокая стоимость;
б) Сложная конструкция; низкая надежность