Якія бываюць тры тыпу клапанаў?

Калі інжынеры і тэхнікі шукаюць "што такое тры тыпу клапанаў", яны часта са здзіўленнем выяўляюць, што адзінага універсальнага адказу не існуе. Ісціна больш тонкая, чым просты спіс з трох катэгорый. Класіфікацыя клапанаў цалкам залежыць ад эксплуатацыйнага кантэксту, незалежна ад таго, працуеце вы з гідраўлічнымі сістэмамі харчавання, трубаправодамі прамысловага працэсу або інтэграцыяй механічнага прывада.

Гэтая складанасць не з'яўляецца памылкай у інжынернай тэрміналогіі - гэта функцыя. Розныя прамысловыя дысцыпліны распрацавалі свае ўласныя рамкі класіфікацыі, таму што яны аддаюць прыярытэт розным характарыстыкам клапанаў. Дызайнер гідраўлічнай сістэмы засяроджваецца на функцыях кіравання, у той час як інжынер тэхналагічнай устаноўкі клапоціцца аб абслугоўванні, а тэхнік па тэхнічным абслугоўванні павінен разумець тыпы механічных рухаў для выбару прывада і прасторавага планавання.

У гэтым поўным кіраўніцтве мы вывучым тры найбольш аўтарытэтныя сістэмы класіфікацыі, якія вызначаюць тыпы клапанаў у розных інжынерных кантэкстах. Кожны фрэймворк уяўляе сабой законны адказ на пытанне "трох тыпаў", падмацаваны галіновымі стандартамі і патрабаваннямі рэальных прыкладанняў.

Структура першая: функцыянальная класіфікацыя вадкасных энергетычных сістэм

У гідраўлічных і пнеўматычных сістэмах клапаны служаць лагічнымі выканаўцамі ланцугоў перадачы энергіі. Тры асноўныя тыпы клапанаў у гэтай структуры заснаваны на функцыі кіравання: накіраваныя рэгулюючыя клапаны, клапаны рэгулявання ціску і клапаны рэгулявання патоку. Гэтая класіфікацыя дамінуе ў тэхніцы аўтаматызацыі і відавочна прызнана ў стандартах ISO 1219 (сімвалы магутнасці вадкасці) і NFPA T3.10.19.

Накіраваныя клапаны

Накіраваныя рэгулюючыя клапаны (DCV) ствараюць лагічную аснову любой гідраўлічнай сістэмы. Іх асноўная функцыя заключаецца ў накіраванні, адхіленні або блакаванні шляхоў патоку вадкасці ў контуры, тым самым вызначаючы кірунак руху прывадаў, такіх як гідраўлічныя цыліндры (выцягванне, уцягванне або ўтрыманне) або гідраўлічныя рухавікі (па гадзіннікавай стрэлцы, супраць гадзіннікавай стрэлкі або прыпынак).

Унутраная архітэктура DCV падзяляецца на дзве дамінуючыя філасофіі дызайну: золотниковые клапаны і талеркавыя клапаны. Золатнікавыя клапаны складаюцца з дакладна апрацаванага цыліндрычнага элемента (залатніка) з выступамі і канаўкамі, якія слізгаюць у адпаведным адтуліне. Калі золотник рухаецца ў восевым кірунку, ён закрывае або адкрывае адтуліны ў корпусе клапана, перанакіроўваючы шляхі вадкасці. Гэтая канструкцыя выдатна спраўляецца з рэалізацыяй складанай логікі пераключэння - адзін корпус клапана можа дасягнуць канфігурацыі 4-хадовага 3-пазіцыйнага або 5-хадовага 2-пазіцыйнага. Аднак золотниковые клапаны маюць неад'емную фізічную характарыстыку, званую зазорным ушчыльненнем. Для забеспячэння плыўнага слізгацення паміж шпулькай і адтулінай павінен быць радыяльны зазор у некалькі мікраметраў. Гэта стварае непазбежную ўнутраную ўцечку (байпас золотника) пад ціскам, што робіць золотниковые клапаны непрыдатнымі для доўгатэрміновага ўтрымання нагрузкі без дапаможных зваротных клапанаў.

Талеркавыя клапаны, наадварот, выкарыстоўваюць рухомы зачыняючы элемент (конус, шар або дыск), які прыціскае да сядла перпендыкулярна патоку. Гэта стварае кантактнае ўшчыльненне або асабовае ўшчыльненне. У закрытым стане ціск у сістэме на самай справе дапамагае больш шчыльна прыціскаць элемент да сядзення, дасягаючы станоўчай герметычнасці, амаль нулявой. Гэта робіць талеркавыя клапаны ідэальнымі для ўтрымання нагрузкі, бяспечнага адключэння і ізаляцыі высокага ціску. Ход, як правіла, кароткі, што прыводзіць да надзвычай хуткага часу водгуку, а дзеянне адчынення забяспечвае эфект самаачышчэння, які забяспечвае канструкцыю талеркі найвышэйшай устойлівасцю да забруджвання ў параўнанні са шпулямі.

Спецыфікацыі DCV прытрымліваюцца стандартнай сістэмы абазначэнняў, заснаванай на «шляхах» (колькасць портаў вадкасці) і «пазіцыях» (колькасць стабільных станаў золотника). Напрыклад, 4-хадавой 3-пазіцыйны клапан (4/3) мае чатыры адтуліны — ціск (P), рэзервуар (T) і два працоўныя адтуліны (A, B) — і тры стабільныя пазіцыі. Стан цэнтра 3-пазіцыйных клапанаў мае вырашальнае значэнне для паводзін сістэмы. Закрыты цэнтр O-тыпу блакуе ўсе порты, фіксуючы прывады ў патрэбным становішчы, але выклікаючы павышэнне ціску ў помпе. Цэнтр паплаўка H-тыпу злучае A, B і T, адначасова блакуючы P, што дазваляе прываду свабодна плаваць. Тандэмны цэнтр Y-тыпу злучае P і T, адначасова блакуючы A і B, разгружаючы помпа ў бак і памяншаючы вылучэнне цяпла, захоўваючы пры гэтым блакіроўку прывада.

Клапаны рэгулявання ціску

У гідраўлічнай фізіцы ціск роўны сіле на адзінку плошчы ($$P = F/A$$). Такім чынам, кіраванне ціскам у сістэме - гэта, па сутнасці, кіраванне выхадным высілак прывада. Клапаны рэгулявання ціску абмяжоўваюць максімальны ціск у сістэме або рэгулююць лакалізаваны ціск у контуры для падтрымання бяспечных умоў працы і дасягнення мэт кантролю сілы.

Ахоўны клапан служыць краевугольным каменем бяспекі - нармальна закрыты клапан, падлучаны паралельна сістэме. Калі ціск у сістэме перавышае парог сілы спружыны, клапан адкрываецца і адводзіць лішнюю вадкасць назад у бак, тым самым абмяжоўваючы максімальны ціск у сістэме. Гэта прадухіляе катастрафічны выхад шлангаў, ушчыльненняў і прывадаў ва ўмовах перагрузкі. Ахоўныя клапаны з прамым кіраваннем рэагуюць хутка, але дэманструюць значнае перавызначэнне ціску (розніца паміж ціскам расколіны і ціскам поўнага патоку). У ахоўных клапанах з пілотным кіраваннем выкарыстоўваецца невялікі пілотны клапан для кіравання галоўным адтулінай золотника, забяспечваючы больш плоскую крывую характарыстыкі ціск-паток, якая падтрымлівае больш стабільны ціск у сістэме ў шырокім дыяпазоне патоку. Канструкцыі з пілотным кіраваннем таксама палягчаюць дыстанцыйную рэгуляванне ціску і функцыі разгрузкі сістэмы.

Рэдукцыйныя клапаны працуюць па прынцыпова іншаму прынцыпу, нягледзячы на ​​візуальнае падабенства. Гэта нармальна адкрытыя клапаны, устаноўленыя паслядоўна ў контуры. Яны дроселяць паток, каб паменшыць ціск на выхадзе, і выкарыстоўваюць зваротную сувязь па ціску на выхадзе, каб падтрымліваць пастаянны паніжаны ціск незалежна ад ваганняў ціску на ўваходзе. Гэта вельмі важна, калі адна гідраўлічная крыніца павінна абслугоўваць некалькі ланцугоў з рознымі патрабаваннямі да ціску - напрыклад, для галоўнай сістэмы патрабуецца 20 МПа (2900 фунтаў на квадратны дюйм) для сілы цыліндра, у той час як дапаможны контур заціску патрабуе толькі 5 МПа (725 фунтаў на квадратны дюйм).

Паслядоўныя клапаны кантралююць парадак працы, застаючыся закрытымі, пакуль ціск на ўваходзе не дасягне зададзенага значэння, а потым аўтаматычна адчыняюцца, каб забяспечыць паток у ніжэйстаячыя контуры. У адрозненне ад ахоўных клапанаў, якія скідаюць вадкасць у рэзервуар, паслядоўныя клапаны накіроўваюць выпускны паток у працоўныя контуры і, такім чынам, звычайна патрабуюць вонкавага дрэнажнага злучэння для барацьбы з уцечкай камеры кіравання без забруджвання сігналу працоўнага порта.

Клапаны процівагі маюць вырашальнае значэнне для сістэм пад'ёму і вертыкальнага руху. Усталяваныя ў зваротнай лініі цыліндру, яны настроены на ціск крыху вышэйшы за ціск, які ствараецца сілай цяжару. Ствараючы супрацьціск, яны прадухіляюць свабоднае падзенне грузу пад дзеяннем гравітацыйнай сілы, забяспечваючы плыўны кіраваны спуск. Сучасныя ўраўнаважвальныя клапаны аб'ядноўваюць зваротны клапан, які забяспечвае свабодны зваротны паток для пад'ёмных аперацый.

Клапаны рэгулявання патоку

Клапаны рэгулявання патоку рэгулююць аб'ём вадкасці ў адзінку часу праз клапан, тым самым кантралюючы хуткасць прывада (хуткасць выцягвання/ўцягвання цыліндра або хуткасць кручэння рухавіка). Асноўнае ўраўненне патоку праз адтуліну:$$Q = C_d A \\sqrt{2\\Delta P/\\rho}$$, дзе Q - хуткасць патоку, A - плошча адтуліны, а ΔP - перапад ціску на адтуліне.

Самым простым рэгулятарам патоку з'яўляецца ігольчатых вентыль, аднесены да разраду некампенсаваных. З прыведзенага вышэй ураўнення расход Q залежыць не толькі ад плошчы адтуліны A, але і ад кораня квадратнага з перападу ціску ΔP. Калі нагрузка змяняецца, ΔP змяняецца, што выклікае нестабільнасць хуткасці. Каб вырашыць гэтую асноўную праблему, клапаны рэгулявання патоку з кампенсацыяй ціску ўключаюць унутраны рэдукцыйны клапан пастаяннага перападу ціску (кампенсатар) паслядоўна з дросселирующим адтулінай. Гэты кампенсатар аўтаматычна рэгулюе ўласнае адтуліну ў залежнасці ад ціску нагрузкі для падтрымання пастаяннага ΔP на галоўным адтуліне. Калі ΔP падтрымліваецца нязменным, паток Q становіцца функцыяй толькі плошчы адкрыцця A, што забяспечвае незалежнае ад нагрузкі пастаяннае кіраванне хуткасцю.

Палажэнне ланцуга клапанаў рэгулявання расходу вызначае спосаб рэгулявання хуткасці. Унутранае кіраванне лічыльнікам размяшчае клапан, які рэгулюе паток, які паступае ў прывад. Гэта падыходзіць для прымянення з пастаяннымі рэзістыўнымі нагрузкамі, але не можа ствараць супрацьціск - калі сутыкнуцца з празмернымі нагрузкамі, такімі як рух, які кіруецца сілай цяжару, прывад адыдзе. Кантроль вымярэння размяшчае клапан, які рэгулюе паток, які выходзіць з прывада. Дзякуючы павелічэнню супрацьціску на баку вяртання, гэта стварае больш жорсткую гідраўлічную апору, якая эфектыўна прадухіляе разгон нагрузкі і забяспечвае цудоўную плаўнасць руху. Аднак супрацьціск можа выклікаць узмацненне ціску ва ўваходнай камеры, што патрабуе дбайнай праверкі намінальнага ціску падчас праектавання.

Структура другая: Класіфікацыя службовых абавязкаў у тэхналагічных трубаправодах

Калі мы змяняем кантэкст з ланцугоў вадкаснай электраэнергіі на прамысловыя тэхналагічныя ўстаноўкі, якія ахопліваюць нафту і газ, хімічную перапрацоўку, ачыстку вады і вытворчасць электраэнергіі, тры тыпы клапанаў класіфікуюцца ў адпаведнасці з іх службовымі абавязкамі ў сістэме трубаправодаў. Гэтая структура прызнае ізаляцыйныя клапаны, рэгулявальныя клапаны і зваротныя клапаны фундаментальнай тройцай. Гэтая класіфікацыя дамінуе ў распрацоўцы P&ID (схема трубаправодаў і кантрольна-вымяральных прыбораў) і адлюстравана ў такіх стандартах трубаправодаў, як ASME B31.3 і API 600.

Ізаляцыйныя клапаны

Ізаляцыйныя клапаны (таксама званыя блокавымі або запорнымі) прызначаны для забеспячэння поўнага патоку або поўнай блакіроўкі. Яны працуюць у цалкам адкрытым або цалкам закрытым становішчы і ніколі не павінны выкарыстоўвацца для абслугоўвання рэгулявання. Працяглая праца ў часткова адкрытых пазіцыях прыводзіць да таго, што вадкасць з высокай хуткасцю раз'ядае ўшчыльняльныя паверхні праз з'яву, званую выцягваннем дроту, пагаршаючы характарыстыкі ўшчыльнення і прыводзячы да катастрафічнай уцечкі.

Засаўкі ўяўляюць сабой класічную лінейную запорную канструкцыю. Клінападобны дыск рухаецца перпендыкулярна кірунку патоку, каб перакрыць паток. Пры поўным адкрыцці шлях патоку ўтварае прамую трубаправод з мінімальным падзеннем ціску, што робіць засаўкі ідэальнымі для паслуг, дзе нізкае супраціўленне мае вырашальнае значэнне. Засаўкі выпускаюцца ў двух канфігурацыях штока з рознымі працоўнымі характарыстыкамі. Засаўкі з падымаючыся штокам (OS&Y — вонкавы шруба і хомут) маюць вонкавую разьбу, якая прымушае шток падымацца пры павароце махавіка. Гэта забяспечвае візуальную індыкацыю становішча - выцягнуты стрыжань азначае адкрыццё - і пазбаўляе разьбы ад кантакту з асяроддзем працэсу, прадухіляючы карозію. Яны з'яўляюцца стандартнымі ў сістэмах супрацьпажарнай абароны і крытычна важных тэхналагічных лініях, дзе бачнасць становішча крытычна важная для бяспекі. Засаўкі з непад'ёмным штокам (NRS) маюць шток, які круціцца, але не перамяшчаецца вертыкальна, з унутранай разьбой гайкі, убудаванай у клін. Такая канструкцыя мінімізуе патрабаванні да вертыкальнай прасторы, што робіць іх прыдатнымі для заглыбленых у зямлю трубаправодаў або абмежаваных прастор, але не мае інтуітыўна зразумелай індыкацыі становішча і падвяргае разьбы ўздзеянню карозіі.

Засаўкі патрабуюць шматабаротнай працы, што азначае павольнае адкрыццё і закрыццё. Нягледзячы на ​​тое, што гэта прадухіляе гідраўдар, гэта робіць іх непрыдатнымі для аварыйнага адключэння. Ўшчыльняючыя паверхні таксама схільныя истиранию (халодная зварка металічных паверхняў пад ціскам і трэннем).

Шаравыя краны ўяўляюць сабой сучасны стандарт для паваротных запорных кранаў. Замыкаючым элементам служыць сфера са скразным адтулінай. Паварот на 90 градусаў забяспечвае хуткасць і эфектыўнасць цалкам адкрытай або цалкам закрытай працы. Шаравыя краны з поўным адтулінай маюць дыяметр адтуліны, які адпавядае трубе, што прыводзіць да нязначнага супраціву патоку. Механізм ўшчыльнення прынцыпова адрозніваецца паміж канструкцыямі з плаваючым шарам і цапфамі. У плаваючых шаравых кранах шар падтрымліваецца толькі сядзеннямі і «плавае» ўнутры корпуса. Ціск носьбіта штурхае мяч да ніжняга сядзення, ствараючы шчыльнае ўшчыльненне. Гэтая канструкцыя працуе для нізкага і сярэдняга ціску і малых дыяметраў, але пры высокім ціску з вялікім адтулінай працоўны момант становіцца велізарным, і сядзенні дэфармуюцца пад нагрузкай. Шаравыя краны, усталяваныя на цапфах, механічна фіксуюць шар паміж верхняй і ніжняй цапфамі, прадухіляючы рух шара. Ціск носьбіта падштурхоўвае падпружыненыя сядзенні да мяча для дасягнення герметычнасці. Такая канструкцыя рэзка зніжае працоўны крутоўны момант і забяспечвае функцыянальнасць падвойнага блока і выпуску (DBB), што робіць яго выбарам API 6D для трубаправоднай перадачы і прымянення высокага ціску.

Рэгулявальныя клапаны

Рэгулюючыя клапаны (таксама званыя рэгулюючымі або дроссельнымі клапанамі) прызначаны для мадуляцыі супраціву патоку і, такім чынам, кантролю расходу, ціску або тэмпературы. У адрозненне ад ізаляцыйных клапанаў, яны павінны вытрымліваць высокія хуткасці, турбулентнасць і кавітацыю або мігценне, якія ўзнікаюць падчас частковага адкрыцця. Яны ніколі проста не адчыняюцца і не зачыняюцца — яны жывуць у зоне дросселіравання.

Запорныя клапаны задаюць эталон для дакладнага кантролю. Дыск у форме коркі рухаецца па цэнтральнай лініі патоку. Унутраны шлях патоку ўтварае S-вобразную форму, прымушаючы вадкасць рэзка змяняць кірунак. Гэты пакручасты шлях рассейвае велізарную колькасць энергіі вадкасці, забяспечваючы тонкую мадуляцыю патоку. Змяняючы контур дыска (лінейны, роўнапрацэнтны, хуткае адкрыццё), інжынеры могуць вызначыць уласцівую характарыстыку патоку клапана. Роўнаадсоткавыя характарыстыкі найбольш часта сустракаюцца ў кіраванні тэхналагічнымі працэсамі, таму што яны кампенсуюць нелінейныя змены перападу ціску ў сістэме, падтрымліваючы адносна пастаяннае ўзмацненне контуру кіравання ва ўсім дыяпазоне ходу. Шаравыя клапаны забяспечваюць выдатную дакладнасць дросселіравання і шчыльнае закрыццё (дыск і сядзенне знаходзяцца ў паралельным кантакце), але высокі супраціў патоку стварае значную страту ціску.

Паваротныя засаўкі выкарыстоўваюць дыск, які круціцца ў патоку, каб кіраваць патокам. Традыцыйныя канцэнтрычныя матылёвыя засаўкі абслугоўваюць простыя сістэмы вады з нізкім ціскам, але эксцэнтрычныя матылёвыя засаўкі выйшлі на арэну высокаэфектыўнага кіравання. Канструкцыі з падвойным зрушэннем маюць зрушэнне восі стрыжня як ад цэнтра дыска, так і ад цэнтральнай лініі трубы. Гэты эфект кулачка прымушае дыск хутка адрывацца ад сядзення пры адкрыцці, памяншаючы трэнне і знос. Канструкцыі з патройным зрушэннем дадаюць трэцяе вуглавое зрушэнне паміж воссю конуса сядзення і цэнтральнай лініяй трубы. Гэта дасягае сапраўднай працы без трэння, забяспечваючы цвёрдае ўшчыльненне метал-метал, якое дасягае герметычнасці да нулявой уцечкі і вытрымлівае экстрэмальныя тэмпературу і ціск. Засаўкі-матылькі з патройным зрушэннем з металічным сядзеннем дамінуюць у цяжкіх эксплуатацыйных паравых і вуглевадародных прымяненнях.

Фізіка памеру клапана патрабуе выбару на аснове разліку. Каэфіцыент расходу ($$C_v$$) вызначае колькасць галонаў у хвіліну вады з тэмпературай 60°F, якая цячэ праз клапан пры перападзе ціску ў 1 фунт на квадратны дюйм. Ён служыць універсальным паказчыкам ёмістасці клапана. Формула памераў$$C_v = Q\\sqrt{SG/\\Delta P}$$Структура першая: функцыянальная класіфікацыя вадкасных энергетычных сістэм

Крытычна важнае значэнне для сур'ёзнай эксплуатацыі вадкасці мае разуменне мігцення і кавітацыі. Калі вадкасць паскараецца праз кантрактную вену клапана (мінімальная плошча), хуткасць дасягае пікаў, а ціск дасягае самай нізкай кропкі. У ніжнім цячэнні ціск часткова аднаўляецца. Мігценне адбываецца, калі ціск пасля кантрактнай вены не можа аднавіцца вышэй за ціск пароў вадкасці — вадкасць пастаянна выпараецца ў двухфазны паток, а высакахуткасная пара-вадкасная сумесь выклікае сур'ёзныя эразійныя пашкоджанні. Кавітацыя ўзнікае, калі ціск vena contracta апускаецца ніжэй ціску пары (утвараючы бурбалкі), але ціск ніжэй па плыні аднаўляецца вышэй ціску пары. Бурбалкі выбухаюць, утвараючы моцныя лакалізаваныя мікрабруі і ўдарныя хвалі, якія выклікаюць катастрафічны шум, вібрацыю і падзенне матэрыялу. Каэфіцыент аднаўлення ціску ($$F_L$$) характарызуе кавітацыйнае супраціўленне клапана. Шаравыя клапаны звычайна маюць высокую$$F_L$$значэння (нізкае аднаўленне), забяспечваючы найлепшае супраціўленне кавітацыі ў параўнанні з шаравымі і дросельнымі клапанамі (нізкі$$F_L$$, высокае аднаўленне).

Зваротныя клапаны

Зваротныя клапаны (зваротныя клапаны) - гэта прылады з самадзейным дзеяннем, якія адкрываюцца прамым патокам і зачыняюцца зваротным. Яны ў першую чаргу абараняюць помпы ад пашкоджанняў пры зваротным кручэнні і прадухіляюць дрэнаж сістэмы. У адрозненне ад іншых тыпаў клапанаў, яны працуюць без знешніх сігналаў кіравання - імпульс вадкасці і сіла цяжару забяспечваюць сілу спрацоўвання.

Паваротныя клапаны маюць дыск, які круціцца вакол шарніра. Яны забяспечваюць нізкі супраціў патоку, але схільныя да стукання дыска ва ўмовах нізкай хуткасці або пульсуючага патоку. У прылажэннях з хуткім зваротным патокам, праверкі павароту могуць выклікаць разбуральны гідраўдар, калі дыск зачыняецца. Пад'ёмныя зваротныя клапаны маюць дыск, які рухаецца вертыкальна, падобны па канструкцыі на шаравыя клапаны. Яны забяспечваюць герметычнае ўшчыльненне і вытрымліваюць высокі ціск, але дэманструюць высокі супраціў цячэнню і схільнасць да закаркаванні смеццем. Зваротныя клапаны з адкіднымі дыскамі ўяўляюць сабой лепшае рашэнне для вялікіх помпавых станцый (кантроль паводак, водазабеспячэнне). Вось павароту дыска знаходзіцца побач з паверхняй сядзення, ствараючы збалансаваную канструкцыю крыла. Кароткі ход забяспечвае надзвычай хуткае закрыццё з амартызацыяй, значна памяншаючы скокі ціску гідраўдару.

Выбар правільнай сістэмы класіфікацыі для вашага прыкладання

Трэцяя асноўная сістэма класіфікацыі класіфікуе клапаны па фізічнай траекторыі руху іх замыкальнага элемента. Гэтая перспектыва вельмі важная для выбару прывада (пнеўматычнага, электрычнага, гідраўлічнага), планавання прасторавай кампаноўкі і распрацоўкі стратэгіі тэхнічнага абслугоўвання. Тры тыпы - гэта клапаны лінейнага руху, клапаны паваротнага руху і клапаны з самакіраваннем.

Клапаны лінейнага руху

Клапаны з лінейным рухам маюць запорныя элементы, якія рухаюцца па прамой лініі, перпендыкулярна або паралельна кірунку патоку. Рэпрэзентатыўныя прыклады ўключаюць засаўкі, запорныя клапаны, мембранныя клапаны і пераціскныя клапаны. Лінейны рух звычайна пераўтворыць круцільны момант у вялізную лінейную цягу праз стрыжні з разьбой, забяспечваючы выдатную сілу ўшчыльнення (высокае напружанне пры пасадцы блока). Рэакцыя дросселіравання мае тэндэнцыю быць больш лінейнай, прыдатнай для прыкладанняў высокадакладнага кіравання. Аднак даўжыня ходу звычайна вялікая, што прыводзіць да вялікай вышыні клапана (значныя патрабаванні да запасу).

Мембранныя клапаны і пераціскныя клапаны заслугоўваюць асаблівай увагі ў лінейных канструкцыях клапанаў з-за іх унікальнай характарыстыкі "ізаляцыі ад асяроддзя". Гэтыя клапаны перакрываюць паток, сціскаючы гнуткую дыяфрагму або эластамерную ўтулку, цалкам ізалюючы працоўны механізм ад тэхналагічнай асяроддзя. Гэта забяспечвае важныя перавагі ў санітарных прымяненнях (фармацэўтычная прамысловасць, харчовая прамысловасць і напоі), дзе прадухіленне забруджванняў мае першараднае значэнне, а таксама ў прымяненні шлама (шахтная прамысловасць, каналізацыя), дзе абразіўныя часціцы хутка разбураюць металічныя кампаненты аздаблення. Выбар матэрыялу дыяфрагмы або гільзы (PTFE, EPDM, натуральны каўчук) становіцца галоўным фактарам сумяшчальнасці, а не металургіі корпуса.

Клапаны паваротнага руху

Клапаны паваротнага руху маюць запорныя элементы, якія паварочваюцца вакол восі, звычайна на 90 градусаў для дасягнення поўнага ходу. Рэпрэзентатыўныя прыклады ўключаюць шаравыя краны, дросельныя клапаны і коркавыя краны. Гэтыя канструкцыі забяспечваюць кампактную структуру, малы вага і хуткую працу. Яны выдатна падыходзяць для ўстаноўкі з абмежаванай прасторай і прыкладанняў, якія патрабуюць хуткага прывядзення ў дзеянне. Пажарабяспечныя сертыфікацыйныя выпрабаванні ў адпаведнасці з API 607 ​​або API 6FA з'яўляюцца агульнымі для паваротных клапанаў, якія працуюць з вуглевадародамі, правяраючы, што рэзервовае ўшчыльненне метал да металу спрацоўвае, калі мяккія сядзенні згараюць падчас пажару.

Профіль крутоўнага моманту паваротных клапанаў непастаянны па ходу ходу. Пік крутоўнага моманту ўзнікае пры разрыве да адкрыцця (пераадоленне статычнага трэння і перападу ціску) і ў канцы закрыцця (сцісканне сядзенняў да канчатковага мацавання). Крутоўны момант сярэдняга ходу - гэта ў першую чаргу дынамічны крутоўны момант вадкасці. Памер прывада павінен быць заснаваны на максімальным крутоўным моманце з адпаведнымі каэфіцыентамі бяспекі, як правіла, ад 1,25 да 1,50 для звычайнага абслугоўвання і да 2,00 для прыкладанняў аварыйнага адключэння. У пнеўматычных прывадах для паваротных клапанаў звычайна выкарыстоўваюцца механізмы рэечнай або шасцярні. Канструкцыі Scotch-yoke ствараюць U-вобразную крывую выходнага крутоўнага моманту, якая натуральна адпавядае высокаму крутоўнаму моманту ў канцавых кропках, характэрнаму для шаравых і дросельных кранаў, што прыводзіць да больш высокай эфектыўнасці і дазваляе меншага памеру прывада.

Клапаны з самапрыводам

Клапаны з самакіраваннем не патрабуюць знешняй крыніцы харчавання — электрычнай, пнеўматычнай або гідраўлічнай. Яны працуюць выключна ад энергіі ў самім тэхналагічным асяроддзі. Зваротныя клапаны выкарыстоўваюць кінэтычную энергію вадкасці, ахоўныя і ахоўныя клапаны выкарыстоўваюць сілу статычнага ціску, а рэгулятары ціску з самакіраваннем выкарыстоўваюць зваротную сувязь балансу ціску. Адсутнасць знешняга сілкавання робіць гэтыя клапаны ўласна бяспечнымі для некаторых важных прыкладанняў.

Аднак клапаны з самакіраваннем дэманструюць характарыстыкі гістарэзісу і зоны мёртвай з-за фізічнага балансу паміж сілай вадкасці і сілай механічнай спружыны ў спалучэнні з трэннем. Гістэрэзіс азначае, што ціск адкрыцця і ціск паўторнага ўключэння адрозніваюцца - клапан "запамінае" свой папярэдні стан. Мёртвая зона - гэта ўваходны дыяпазон, у якім выхад не змяняецца. Празмерная мёртвая зона выклікае нестабільнасць кіравання, у той час як адпаведны гістэрэзіс (напрыклад, прадуўка ў ахоўных клапанах — розніца паміж усталяваным ціскам і ціскам паўторнай пасадкі) неабходны для прадухілення стукання клапана (хуткае цыклічнае пераключэнне, якое пашкоджвае сядзенні і стварае небяспечныя ваганні ціску). Такія стандарты, як ASME, раздзел VIII, раздзел 1 (код катла і ёмістасці пад ціскам), прадугледжваюць асаблівыя патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык прылад бяспекі і разгрузкі, якія запускаюцца самастойна.

Выбар правільнай сістэмы класіфікацыі для вашага прыкладання

Разуменне таго, якую з гэтых трох структур прымяніць, залежыць ад вашага канкрэтнага інжынернага кантэксту і прыярытэтаў прыняцця рашэнняў. Калі вы распрацоўваеце аўтаматызаваную вытворчую клетку з гідраўлічнымі цыліндрамі і вам трэба запраграмаваць паслядоўнасці руху, функцыянальная класіфікацыя магутнасці вадкасці (накіраваная, ціск, паток) забяспечвае неабходную лагічную структуру. На вашых электрычных схемах будуць выкарыстоўвацца сімвалы ISO 1219, якія непасрэдна адпавядаюць гэтым функцыянальным катэгорыям, і ваш падыход да ліквідацыі непаладак будзе засяроджаны на тым, якая функцыя кіравання адмовіла.

4. Tekstilna industrija (ognjevarne tkanine in oblačila, ognjevarne zavese in dekorativne tkanine, industrijski ognjevarni tekstil, ognjevarni materiali za notranjost avtomobilov)

Калі вы тэхнік па тэхнічным абслугоўванні і плануеце замену клапана ў перагружаным памяшканні абсталявання, або вы выбіраеце пакеты прывадаў, класіфікацыя механічных рухаў (лінейныя, вярчальныя, самапрывадныя) кіруе вашымі практычнымі рашэннямі. Вам трэба ведаць, ці ёсць у вас вертыкальны зазор для падымаючагася штока, ці падыходзіць існуючая мадэль мацавання прывада паваротным чвэрцьабаротным клапанам і ці ёсць у вас доступ да клапана падчас працы. Гэтая класіфікацыя таксама ўплывае на вашу стратэгію інвентарызацыі запасных частак - стрыжні клапанаў з лінейным рухам і ўпакоўка маюць розныя схемы зносу і працэдуры замены ў параўнанні з падшыпнікамі і сядзеннямі паваротных клапанаў.

Рэальнасць такая, што вопытныя інжынеры плаўна перамяшчаюцца паміж гэтымі структурамі ў залежнасці ад пытання, на якое даецца адказ. Рэгулюючы клапан на нафтаперапрацоўчым заводзе можа быць адначасова апісаны як клапан рэгулявання патоку (функцыя харчавання вадкасці), які рэгулюе клапан (абслугоўванне працэсу) і клапан лінейнага руху (механічная рэалізацыя). Кожнае апісанне з'яўляецца правільным у сваім кантэксце і дае розную інфармацыю для прыняцця рашэнняў. Галоўнае ў тым, каб прызнаць, што класіфікацыя клапанаў - гэта не жорсткая сістэматыка, а хутчэй гнуткі набор перспектыў.

Сучасныя стандарты клапанаў часта аб'ядноўваюць некалькі каркасаў. Напрыклад, IEC 60534 ахоплівае рэгулюючыя клапаны і разглядае як функцыянальныя патрабаванні (характарыстыкі патоку, дыяпазон дыяпазону), так і механічныя меркаванні (мацаванне прывада, канструкцыя штока). API 6D ахоплівае трубаправодную арматуру і вызначае эксплуатацыйныя характарыстыкі (класы ізаляцыі і дросселіравання), а таксама падрабязна апісвае механічныя характарыстыкі (падымаецца супраць непадымаючагася штока, патрабаванні да мацавання цапфы). Гэтая крос-фреймворк інтэграцыя адлюстроўвае тое, што рэальныя інжынерныя праекты патрабуюць цэласнага разумення, а не асобных катэгарыяльных ведаў.

Выснова: Кантэкст вызначае класіфікацыю

Калі нехта пытаецца "якія бываюць тры тыпу клапанаў", тэхнічна правільны адказ пачынаецца з пытання: тры тыпы, у адпаведнасці з якой сістэмай класіфікацыі? Адказ вадкаснага энергетыка — кіраванне накіраванасцю, ціскам і патокам — цалкам слушны ў кантэкстах гідраўлічнай і пнеўматычнай аўтаматызацыі. Адказ інжынера-тэхнолага - ізаляцыя, рэгуляванне і невяртанне - дакладна апісвае абавязкі абслугоўвання прамысловых трубаправодаў. Адказ інжынера-механіка — лінейны рух, вярчальны рух і самапрывад — правільна класіфікуе фізічную рэалізацыю і інтэрфейсы прывада.

Такая мноства правільных адказаў з'яўляецца не правалам стандартызацыі, а хутчэй адлюстраваннем глыбіні і шырыні распрацоўкі клапанаў. Клапаны працуюць на стыку механікі вадкасці, матэрыялазнаўства, механічнага праектавання і тэорыі кіравання. Розныя тэхнічныя дысцыпліны натуральным чынам распрацоўваюць сістэмы класіфікацыі, якія адпавядаюць іх падыходам да вырашэння праблем і прыярытэтам прыняцця рашэнняў.

Для інжынераў, якія працуюць у розных дысцыплінах, напрыклад, для тых, хто займаецца распрацоўкай інтэграваных сістэм кіравання тэхналагічнымі працэсамі або кіраваннем праграмамі надзейнасці актываў на заводзе, разуменне ўсіх трох структур дае стратэгічную перавагу. Гэта забяспечвае эфектыўную камунікацыю са спецыялістамі з розных слаёў грамадства, падтрымлівае больш абгрунтаваныя рашэнні аб выбары абсталявання і спрыяе больш поўнаму аналізу адмоваў. Калі клапан выходзіць з ладу, пытанне аб тым, ці не спраўляўся ён з функцыяй кіравання накіраванасцю, ізалявальнай службай або механічным прывядзеннем у дзеянне, паказвае розныя аспекты асноўнай прычыны і накіроўвае розныя карэкціруючыя дзеянні.

Паколькі тэхналогія клапанаў развіваецца з лічбавымі пазіцыянерамі, бесправадным маніторынгам і алгарытмамі прагназаванага тэхнічнага абслугоўвання, гэтыя фундаментальныя рамкі класіфікацыі застаюцца актуальнымі. Разумны клапан з убудаванай дыягностыкай па-ранейшаму выконвае функцыянальную ролю (кантроль ціску), выконвае абавязкі тэхналагічнага працэсу (дроселіраванне) і працуе ў рэжыме механічнага руху (паваротны). Узровень лічбавага інтэлекту павышае прадукцыйнасць і надзейнасць, але не замяняе неабходнасць разумення гэтых асноўных катэгарызацый. Незалежна ад таго, выбіраеце вы клапаны для новага аб'екта, ліквідуеце няспраўнасць сістэмы або аптымізуеце існуючую ўстаноўку, яснасць таго, які тып класіфікацыі мае значэнне ў вашым канкрэтным кантэксце, з'яўляецца першым крокам да інжынернай дасканаласці.