1 Ключевые моменты выбора клапана

1.1 Уточните назначение клапана в оборудовании или устройстве.

Определить условия работы клапана: характер применяемой среды, рабочее давление, рабочую температуру, способ управления работой и т. д.;

1.2 Правильно выберите тип клапана

Правильный выбор типа клапана основан на полном понимании проектировщиком всего производственного процесса и условий эксплуатации. При выборе типа клапана проектировщик должен, прежде всего, изучить конструктивные характеристики и эксплуатационные характеристики каждого клапана;

1.3 Определить концевое соединение клапана

Среди резьбового соединения, фланцевого соединения и сварного концевого соединения, первые два являются наиболее часто используемыми. Резьбовые клапаны - это в основном клапаны с номинальным диаметром менее 50 мм. Если размер диаметра слишком большой, монтаж и герметизация соединения очень сложны. Фланцевые клапаны удобнее монтировать и демонтировать, но они тяжелее и дороже резьбовых клапанов, поэтому они подходят для соединений труб различных диаметров и давлений. Сварные соединения подходят для условий больших нагрузок и более надежны, чем фланцевые соединения. Однако клапаны, соединенные сваркой, трудно разбирать и переустанавливать, поэтому их применение ограничено случаями, когда они обычно могут надежно работать в течение длительного времени, или когда условия использования суровые и температура высокая;

1.4 Выбор материалов клапана

Помимо учета физических свойств (температура, давление) и химических свойств (коррозионность) рабочей среды, при выборе материалов корпуса клапана, внутренних деталей и уплотнительной поверхности следует учитывать чистоту среды (наличие твердых частиц). Кроме того, следует обращаться к соответствующим нормативным актам государства и ведомства-пользователя. Правильный и обоснованный выбор материалов клапана может обеспечить наиболее экономичный срок службы и наилучшую производительность клапана. Порядок выбора материалов корпуса клапана: чугун - углеродистая сталь - нержавеющая сталь, а порядок выбора материалов уплотнительных колец: резина - медь - легированная сталь - F4;

1.5 Другие

Кроме того, следует определить расход и уровень давления жидкости, протекающей через клапан, и выбрать подходящий клапан, используя имеющуюся информацию (такую ​​как каталоги клапанной продукции, образцы клапанной продукции и т. д.).

2 Введение в общие клапаны

Существует множество типов клапанов, и их разновидности весьма сложны. Основные типы:задвижки, запорные клапаны, дроссельные клапаны,дроссельные клапаны, пробковые краны, шаровые краны, электрические клапаны, мембранные клапаны, обратные клапаны, предохранительные клапаны, редукционные клапаны,конденсатоотводчики и аварийные запорные клапаны,Среди них наиболее часто используемые — задвижки, запорные клапаны, дроссельные клапаны, пробковые краны, поворотные затворы, шаровые краны, обратные клапаны и мембранные клапаны.

2.1 Задвижка

Задвижка — это клапан, открывающий и закрывающий орган которого (пластина клапана) приводится в движение штоком клапана и перемещается вверх и вниз вдоль уплотнительной поверхности седла клапана, что может соединять или отсекать проход жидкости. По сравнению с запорным клапаном задвижка имеет лучшую герметизацию, меньшее сопротивление жидкости, меньшее усилие при открытии и закрытии и имеет определенную производительность регулировки. Это одна из наиболее часто используемых запорных арматур. Недостатками являются большой размер, более сложная конструкция, чем у запорного клапана, легкий износ уплотнительной поверхности и трудное обслуживание. Как правило, она не подходит для дросселирования. В соответствии с положением резьбы на штоке задвижки ее можно разделить на два типа: с выдвижным штоком и скрытый шток. В соответствии с конструктивными особенностями пластины задвижки ее можно разделить на два типа: клинового типа и параллельного типа.

2.2 Запорный клапан

Запорный клапан – это запорный клапан, в котором открывающая и закрывающая части (диск клапана) приводятся в движение штоком клапана, перемещаясь вверх и вниз вдоль оси седла клапана (уплотнительной поверхности). По сравнению с задвижкой, он отличается хорошей регулировкой, низкой герметичностью, простотой конструкции, удобством изготовления и обслуживания, большим гидравлическим сопротивлением и низкой ценой. Это распространённый запорный клапан, обычно применяемый на трубопроводах среднего и малого диаметра.

2.3 Шаровой кран

Открывающие и закрывающие элементы шарового крана представляют собой шары с круглыми сквозными отверстиями, которые вращаются вместе со штоком клапана, обеспечивая открытие и закрытие клапана. Шаровой кран отличается простотой конструкции, быстрым переключением, удобством эксплуатации, компактными размерами, малым весом, малым количеством деталей, малым сопротивлением потоку, хорошей герметичностью и простотой обслуживания.

2.4 Дроссельный клапан

За исключением тарелки клапана, дроссельный клапан имеет в основном ту же конструкцию, что и запорный клапан. Тарелка клапана является дросселирующим элементом, и разные формы имеют разные характеристики. Диаметр седла клапана не должен быть слишком большим, поскольку при малой высоте его открытия увеличивается расход среды, что ускоряет эрозию тарелки клапана. Дроссельный клапан имеет небольшие габариты, малый вес и хорошие регулировочные характеристики, но точность регулировки невысокая.

2.5 Пробковый клапан

В пробковом клапане используется корпус пробки со сквозным отверстием в качестве открывающей и закрывающей части, который вращается вместе со штоком клапана для открытия и закрытия. Пробковый клапан отличается простой конструкцией, быстрым открытием и закрытием, простотой эксплуатации, малым сопротивлением потоку, малым количеством деталей и малым весом. Пробковые клапаны выпускаются в прямоточном, трёхходовом и четырёхходовом исполнении. Проходные пробковые клапаны используются для перекрытия потока среды, а трёхходовые и четырёхходовые – для изменения направления потока среды или её перенаправления.

2.6 Дроссельный клапан

Дисковый затвор представляет собой поворотную пластину, которая поворачивается на 90° вокруг неподвижной оси в корпусе клапана, обеспечивая открытие и закрытие. Дисковый затвор имеет небольшие размеры, малый вес, простую конструкцию и состоит всего из нескольких деталей.

Его можно быстро открывать и закрывать поворотом на 90°, что обеспечивает простоту эксплуатации. Когда дисковый затвор полностью открыт, сопротивление потоку среды через него оказывает только толщина пластины. Поэтому перепад давления, создаваемый клапаном, очень мал, что обеспечивает хорошие характеристики регулирования расхода. Дисковые затворы делятся на два типа уплотнений: эластичное мягкое уплотнение и металлическое жесткое уплотнение. В клапанах с эластичным уплотнением уплотнительное кольцо может быть встроено в корпус клапана или прикреплено к периферии дисковой затворной пластины. Оно обладает хорошими уплотнительными характеристиками и может использоваться для дросселирования, а также для трубопроводов среднего вакуума и агрессивных сред. Клапаны с металлическими уплотнениями, как правило, имеют более длительный срок службы, чем клапаны с эластичными уплотнениями, но добиться полной герметизации сложно. Они обычно используются в случаях, когда расход и перепад давления сильно меняются и требуется хорошая дросселирующая способность. Металлические уплотнения могут адаптироваться к более высоким рабочим температурам, в то время как эластичные уплотнения имеют недостаток, заключающийся в ограничении температурного режима.

2.7 Обратный клапан

Обратный клапан — это клапан, который автоматически предотвращает обратный поток жидкости. Диск клапана обратного клапана открывается под действием давления жидкости, и жидкость перетекает со стороны входа на сторону выхода. Когда давление на стороне входа ниже, чем на стороне выхода, диск клапана автоматически закрывается под действием таких факторов, как разность давлений жидкости и собственная сила тяжести, чтобы предотвратить обратный поток жидкости. В зависимости от конструктивной формы он делится на подъемный обратный клапан и поворотный обратный клапан. Подъемный обратный клапан имеет лучшее уплотнение, чем поворотный обратный клапан, и большее сопротивление жидкости. Для всасывающего отверстия всасывающего трубопровода насоса следует выбрать обратный клапан. Его функция: заполнить всасывающий трубопровод насоса водой перед пуском насоса; поддерживать всасывающий трубопровод и корпус насоса заполненными водой после остановки насоса для подготовки к повторному пуску. Обратный клапан, как правило, устанавливается только на вертикальной трубе на входе насоса, и среда течет снизу вверх.

2.8 Мембранный клапан

Открывающейся и закрывающейся частью мембранного клапана является резиновая мембрана, которая расположена между корпусом клапана и крышкой клапана.

Выступающая часть мембраны закреплена на штоке клапана, а корпус клапана футерован резиной. Поскольку рабочая среда не попадает во внутреннюю полость крышки клапана, шток клапана не нуждается в сальнике. Мембранный клапан отличается простотой конструкции, хорошими герметизирующими свойствами, удобством в обслуживании и низким гидравлическим сопротивлением. Мембранные клапаны подразделяются на клапаны с затвором, проходные, угловые и клапаны постоянного тока.

3 Общие инструкции по выбору клапана

3.1 Инструкция по выбору задвижки

Как правило, в первую очередь следует выбирать задвижки. Помимо пара, масла и других сред, задвижки также подходят для сред с сыпучими частицами и высокой вязкостью, а также для клапанов вентиляционных и низковакуумных систем. Для сред с твердыми частицами корпус задвижки должен иметь одно или два продувочных отверстия. Для низкотемпературных сред следует выбирать задвижку специального назначения для низких температур.

3.2 Инструкция по выбору запорного клапана

Запорный клапан подходит для трубопроводов с низкими требованиями к сопротивлению жидкости, то есть, где потери давления незначительны, а также для трубопроводов или устройств, работающих с высокотемпературными и высоконапорными средами. Он подходит для трубопроводов пара и других сред с DN < 200 мм; для небольших клапанов могут использоваться запорные клапаны, такие как игольчатые клапаны, приборные клапаны, пробоотборные клапаны, манометрические клапаны и т. д.; запорные клапаны регулируют расход или давление, но точность регулирования невысока, а диаметр трубопровода относительно мал, поэтому следует выбирать запорные клапаны или дроссельные клапаны; для высокотоксичных сред следует выбирать запорные клапаны с сильфонным уплотнением; однако запорные клапаны не следует использовать для сред с высокой вязкостью и сред, содержащих легко осаждающиеся частицы, а также в качестве выпускных клапанов и клапанов для систем с низким вакуумом.

3.3 Инструкция по выбору шарового крана

Шаровые краны подходят для работы с низкотемпературными, высоконапорными и высоковязкими средами. Большинство шаровых кранов могут использоваться в средах со взвешенными твердыми частицами, а также для сыпучих и сыпучих сред в зависимости от требований к материалу уплотнения; полнопроходные шаровые краны не подходят для регулирования расхода, но подходят для случаев, требующих быстрого открытия и закрытия, что удобно для аварийного перекрытия потока; шаровые краны обычно рекомендуются для трубопроводов, требующих высокой герметичности, износостойкости, усадочных каналов, быстрого открытия и закрытия, высокого давления (большой перепад давления), низкого уровня шума, газообразования, малого рабочего момента и малого гидравлического сопротивления; шаровые краны подходят для легких конструкций, низкого давления и коррозионных сред; шаровые краны также являются наиболее оптимальными для работы с низкотемпературными и глубоко охлажденными средами. Для трубопроводных систем и устройств, работающих с низкотемпературными средами, следует выбирать низкотемпературные шаровые краны с крышками клапанов; при использовании плавающих шаровых кранов материал седла клапана должен выдерживать нагрузку от шара и рабочей среды. Шаровые краны большого диаметра требуют больших усилий при работе, а шаровые краны с диаметром DN≥200 мм должны использовать червячную передачу; шаровые краны с фиксированным диаметром подходят для случаев с большими диаметрами и более высокими давлениями; кроме того, шаровые краны, используемые на трубопроводах с высокотоксичными технологическими материалами и горючими средами, должны иметь огнестойкую и антистатическую конструкцию.

3.4 Инструкция по выбору дроссельной заслонки

Дроссельные клапаны подходят для использования в условиях низких температур среды и высокого давления, а также в узлах, требующих регулирования расхода и давления. Они не подходят для сред с высокой вязкостью и содержанием твёрдых частиц, а также для использования в качестве запорной арматуры.

3.5 Инструкции по выбору пробкового клапана

Пробковые краны подходят для случаев, требующих быстрого открытия и закрытия. Они, как правило, не подходят для пара и высокотемпературных сред. Они используются для сред с низкой температурой и высокой вязкостью, а также для сред со взвешенными частицами.

3.6 Инструкции по выбору поворотного клапана

Дисковые затворы подходят для применения в трубопроводах с большими диаметрами (например, DN≥600 мм) и малой конструкционной длиной, а также в случаях, когда требуется регулирование расхода и быстрое открытие/закрытие. Они обычно используются для таких сред, как вода, масло и сжатый воздух, с температурой ≤80°C и давлением ≤1,0 МПа. Поскольку дисковые затворы имеют относительно большую потерю давления по сравнению с задвижками и шаровыми кранами, они подходят для трубопроводных систем с невысокими требованиями к потере давления.

3.7 Инструкции по выбору обратного клапана

Обратные клапаны, как правило, подходят для чистых сред и не подходят для сред, содержащих твердые частицы и высоковязких. При DN≤40 мм рекомендуется использовать подъемный обратный клапан (разрешена установка только на горизонтальных трубопроводах); при DN＝50～400 мм рекомендуется использовать поворотный подъемный обратный клапан (может устанавливаться как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах. При установке на вертикальном трубопроводе направление потока среды должно быть снизу вверх); при DN≥450 мм рекомендуется использовать буферный обратный клапан; при DN＝100～400 мм также можно использовать межфланцевый обратный клапан; поворотный обратный клапан может быть изготовлен для очень высокого рабочего давления, PN может достигать 42 МПа, и может применяться для любой рабочей среды и любого диапазона рабочих температур в зависимости от различных материалов корпуса и уплотнений. Среда — вода, пар, газ, агрессивная среда, нефть, лекарства и т. д. Диапазон рабочих температур среды составляет от -196 до 800 ℃.

3.8 Инструкции по выбору мембранного клапана

Мембранные клапаны подходят для работы с нефтью, водой, кислотными средами и средами, содержащими взвешенные частицы, с рабочей температурой менее 200°C и давлением менее 1,0 МПа, но не с органическими растворителями и сильными окислителями. Мембранные клапаны переливного типа подходят для работы с абразивными зернистыми средами. Для выбора мембранных клапанов переливного типа следует использовать таблицу расходных характеристик. Проходные мембранные клапаны подходят для работы с вязкими жидкостями, цементными растворами и осадочными средами. За исключением особых случаев, мембранные клапаны не следует использовать в вакуумных трубопроводах и вакуумном оборудовании.