Въведение в задвижките на клапаните

Клапанни задвижки

Задвижващите механизми на клапаните се избират въз основа на редица фактори, включително въртящия момент, необходим за работа на клапана, и необходимостта от автоматично задействане. Видовете задвижващи механизми включват ръчно ръчно колело, ръчен лост, електрически двигател, пневматичен, соленоид, хидравлично бутало и самозадвижване. Всички задвижващи механизми с изключение на ръчното ръчно колело и лоста са адаптивни към автоматично задействане.

Ръчни, фиксирани и ударни задвижващи механизми
Ръчните задвижки могат да поставят клапана във всяка позиция, но не позволяват автоматична работа. Най-често срещаният тип механичен задвижващ механизъм е ръчното колело. Този тип включва ръчни колела, фиксирани към стеблото, ръчни колела с чук и ръчни колела, свързани към стеблото чрез зъбни колела.

Ръчни колела, фиксирани към стеблото
Както е илюстрирано на изображението отдясно, ръчните колела, фиксирани към стеблото, осигуряват само механичното предимство на колелото. Когато тези клапани са изложени на високи работни температури, затварянето на клапана затруднява работата.

Ръчно колело с чук
Както е илюстрирано на изображението, ръчното колело на чука се движи свободно през част от завъртането си и след това се удря в издатина на второстепенно колело. Вторичното колело е прикрепено към стеблото на клапана. С това разположение вентилът може да бъде затворен с удари за плътно затваряне или отворен с удари, ако е заседнал затворен.

Ръчно задвижвана скоростна кутия

Ако е необходимо допълнително механично предимство за ръчно управляван вентил, капакът на клапана е снабден с ръчно управлявани зъбни колела, както е показано на изображението. Специален гаечен ключ или ръчно колело, прикрепено към вала на зъбното колело, позволява на един човек да управлява клапана, когато може да са необходими двама души без предимството на предавката. Тъй като са необходими няколко завъртания на зъбното колело за едно завъртане на стеблото на клапана, времето за работа на големите клапани е изключително дълго. Използването на преносими въздушни двигатели, свързани към вала на пиньона, намалява времето за работа на клапана.

Ръчно задвижвана скоростна кутия

Ако е необходимо допълнително механично предимство за ръчно управляван вентил, капакът на клапана е снабден с ръчно управлявани зъбни колела, както е показано на изображението. Специален гаечен ключ или ръчно колело, прикрепено към вала на зъбното колело, позволява на един човек да управлява клапана, когато може да са необходими двама души без предимството на предавката. Тъй като са необходими няколко завъртания на зъбното колело за едно завъртане на стеблото на клапана, времето за работа на големите клапани е изключително дълго. Използването на преносими въздушни двигатели, свързани към вала на пиньона, намалява времето за работа на клапана.

Електрически моторни задвижки

Електрическите двигатели позволяват ръчно, полуавтоматично и автоматично управление на вентила. Двигателите се използват най-вече за функции отваряне-затваряне, въпреки че са адаптивни за позициониране на вентила към всяка точка на отваряне, както е показано на изображението по-долу. Двигателят обикновено е реверсивен, високоскоростен тип, свързан чрез зъбна предавка, за да се намали скоростта на двигателя и по този начин да се увеличи въртящият момент на стеблото. Посоката на въртене на двигателя определя посоката на движение на диска.
Електрическото задействане може да бъде полуавтоматично, както когато двигателят се стартира от система за управление. Ръчно колело, което може да бъде свързано към зъбната предавка, осигурява ръчно управление на клапана. Обикновено се предоставят крайни изключватели за автоматично спиране на двигателя при напълно отворени и напълно затворени позиции на вентила. Крайните превключватели се управляват или физически от позицията на вентила, или торсионно от въртящия момент на двигателя.

Хидравлични задвижващи механизми

Хидравличните актуатори осигуряват полуавтоматично или автоматично позициониране на клапана, подобно на пневматичните актуатори. Тези задвижващи механизми използват бутало за преобразуване на сигнално налягане в движение на стеблото на клапана. Хидравличната течност се подава от двете страни на буталото, докато другата страна се източва или обезвъздушава. Като хидравлична течност се използва вода или масло. Електромагнитните клапани обикновено се използват за автоматично управление на хидравличната течност за насочване на отварянето или затварянето на клапана. Ръчните клапани могат да се използват и за управление на хидравличната течност; като по този начин осигурява полуавтоматична работа.

Самозадействащи се вентили

Самозадействащите се клапани използват системната течност за позициониране на клапана. Предпазни клапани, предпазни клапани, възвратни клапани и уловители на пара са примери за самозадействащи се клапани. Всички тези клапани използват някои характеристики на системния флуид, за да задействат клапана. За работата на тези клапани не е необходим източник на захранване извън флуидната енергия на системата.

Единични електромагнитни вентилисе наричат ​​неуспешно отворени или неуспешно затворени в зависимост от положението на клапана с изключен соленоид. Неуспешно отворените електромагнитни клапани се отварят чрез натиск на пружината и се затварят чрез захранване на соленоида. При повреда затворени електромагнитни клапани се затварят чрез натиск на пружината и се отварят чрез захранване на соленоида. Двойните електромагнитни клапани обикновено се провалят „както са“. Тоест, положението на клапана не се променя, когато и двата соленоида са изключени.
Едно приложение на електромагнитни клапани е във въздушни системи като тези, използвани за подаване на въздух към задвижващи механизми на пневматични клапани. Електромагнитните клапани се използват за управление на подаването на въздух към пневматичния задвижващ механизъм и по този начин позицията на пневматично задвижвания вентил.

Скорост на силовите задвижващи механизми

Съображенията за безопасност на завода диктуват скоростите на клапаните за определени клапани, свързани с безопасността. Когато една система трябва да бъде много бързо изолирана или отворена, е необходимо много бързо задействане на клапана. Когато отварянето на клапан води до инжектиране на относително студена вода към гореща система, е необходимо по-бавно отваряне, за да се сведе до минимум термичният шок. Инженерният дизайн избира задвижващия механизъм за вентили, свързани с безопасността, въз основа на изискванията за скорост и мощност и наличието на енергия за задвижващия механизъм.

Като цяло най-бързото задействане се осигурява от хидравлични, пневматични и соленоидни задвижващи механизми. Въпреки това, соленоидите не са практични за големи клапани, тъй като техните изисквания за размер и мощност биха били прекомерни. Освен това хидравличните и пневматичните задвижващи механизми изискват система за осигуряване на хидравлична или пневматична енергия. Скоростта на задействане и в двата случая може да се настрои чрез инсталиране на отвори с подходящ размер в хидравличните или пневматичните линии. В някои случаи клапанът се затваря чрез натиск на пружината, на който се противопоставя хидравлично или пневматично налягане, за да поддържа клапана отворен.

Електрическите двигатели осигуряват относително бързо задействане. Действителната скорост на клапана се задава от комбинацията от скорост на двигателя и предавателно отношение. Тази комбинация може да бъде избрана за осигуряване на пълен ход на клапана в диапазон от около две секунди до няколко секунди.

Индикация на положението на клапана

Операторите изискват индикация за позицията на определени клапани, за да позволят интелигентна работа на инсталацията. За такива клапани е осигурена дистанционна индикация на положението на клапана под формата на позиционни светлини, които показват дали клапаните са отворени или затворени. Веригите за отдалечена индикация на положението на клапана използват детектор за положение, който отчита позицията на стеблото и диска или позицията на задвижващия механизъм. Един вид детектор за положение е механичният краен превключвател, който се задейства физически чрез движение на клапана.

Друг тип са магнитни превключватели или трансформатори, които усещат движението на техните магнитни ядра, които се управляват физически от движение на клапана.

Индикацията за локално положение на клапана се отнася до някаква визуално забележима характеристика на клапана, която показва позицията на клапана. Позицията на клапана на повдигащия се ствол се обозначава от позицията на ствола. Вентилите с неподвижно стебло понякога имат малки механични стрелки, които се управляват от задвижващия механизъм на клапана едновременно с работата на клапана. Вентилите с механично задвижване обикновено имат механичен указател, който осигурява локална индикация за положението на клапана. От друга страна, някои вентили нямат функция за индикация на позицията.

Резюме на изпълнителните механизми на клапаните

• Ръчните задвижки са най-разпространеният тип задвижки за клапани. Ръчните задвижващи механизми включват ръчни колела, прикрепени директно към стеблото на клапана, и ръчни колела, прикрепени чрез зъбни колела, за да осигурят механично предимство.
• Електрическите задвижващи механизми се състоят от реверсивни електрически двигатели, свързани към стеблото на клапана чрез зъбна предавка, която намалява скоростта на въртене и увеличава въртящия момент.
• Пневматичните задвижващи механизми използват въздушно налягане от едната или от двете страни на диафрагмата, за да осигурят силата за позициониране на клапана.
• Хидравличните задвижващи механизми използват течност под налягане от едната или двете страни на буталото, за да осигурят силата, необходима за позициониране на клапана.
• Електромагнитните задвижващи механизми имат магнитен затвор, прикрепен към стеблото на клапана. Силата за позициониране на клапана идва от магнитното привличане между уплътнението на стеблото на клапана и намотката на електромагнита в задвижващия механизъм на клапана.