Введение в приводы клапанов

Приводы клапанов

Приводы клапанов выбираются на основе ряда факторов, включая крутящий момент, необходимый для работы клапана, и необходимость автоматического срабатывания. Типы приводов включают ручной маховик, ручной рычаг, электродвигатель, пневматический, соленоидный, гидравлический поршень и самодействующий. Все приводы, кроме ручного маховика и рычага, могут быть адаптированы к автоматическому срабатыванию.

Ручные, фиксированные и ударные приводы
Ручные приводы способны устанавливать клапан в любое положение, но не допускают автоматической работы. Наиболее распространенным типом механического привода является маховик. К этому типу относятся маховики, закрепленные на штоке, молотковые маховики и маховики, соединенные со штоком посредством зубчатых колес.

Маховики, прикрепленные к штоку
Как показано на изображении справа, маховики, прикрепленные к штоку, обеспечивают только механическое преимущество колеса. Когда эти клапаны подвергаются воздействию высоких рабочих температур, заедание клапана затрудняет работу.

Молотковый маховик
Как показано на изображении, маховик молотка свободно совершает часть своего оборота, а затем ударяется о выступ на вторичном колесе. Вторичное колесо прикреплено к штоку клапана. При таком расположении клапан можно закрыть для плотного закрытия или открыть, если он застрял в закрытом положении.

Коробка передач с ручным управлением

Если для клапана с ручным управлением необходимы дополнительные механические преимущества, крышка клапана оснащается зубчатыми головками с ручным управлением, как показано на рисунке. Специальный гаечный ключ или маховик, прикрепленный к валу-шестерне, позволяет одному человеку управлять клапаном, когда могут потребоваться два человека без преимущества передачи. Поскольку для совершения одного оборота стержня клапана необходимо несколько оборотов шестерни, время работы клапанов большого размера исключительно велико. Использование переносных пневмодвигателей, соединенных с валом-шестерней, сокращает время работы клапана.

Коробка передач с ручным управлением

Если для клапана с ручным управлением необходимы дополнительные механические преимущества, крышка клапана оснащается зубчатыми головками с ручным управлением, как показано на рисунке. Специальный гаечный ключ или маховик, прикрепленный к валу-шестерне, позволяет одному человеку управлять клапаном, когда могут потребоваться два человека без преимущества передачи. Поскольку для совершения одного оборота стержня клапана необходимо несколько оборотов шестерни, время работы клапанов большого размера исключительно велико. Использование переносных пневмодвигателей, соединенных с валом-шестерней, сокращает время работы клапана.

Электродвигатели Приводы

Электродвигатели обеспечивают ручное, полуавтоматическое и автоматическое управление клапаном. Двигатели используются в основном для функций открытия-закрытия, хотя их можно адаптировать для позиционирования клапана в любой точке открытия, как показано на рисунке ниже. Двигатель обычно реверсивный, высокоскоростной, соединенный через зубчатую передачу для уменьшения скорости двигателя и тем самым увеличения крутящего момента на штоке. Направление вращения двигателя определяет направление движения диска.
Электрическое приведение в действие может быть полуавтоматическим, например, когда двигатель запускается системой управления. Маховик, который может быть соединен с зубчатой ​​передачей, обеспечивает ручное управление клапаном. Концевые выключатели обычно предусмотрены для автоматической остановки двигателя в полностью открытом и полностью закрытом положениях клапана. Концевые выключатели управляются либо физически в зависимости от положения клапана, либо крутильно за счет крутящего момента двигателя.

Гидравлические приводы

Гидроприводы обеспечивают полуавтоматическое или автоматическое позиционирование клапана, аналогично пневмоприводам. В этих приводах используется поршень для преобразования управляющего давления в движение штока клапана. Гидравлическая жидкость подается на обе стороны поршня, в то время как другая сторона сливается или стравливается. В качестве гидравлической жидкости используется вода или масло. Электромагнитные клапаны обычно используются для автоматического управления гидравлической жидкостью, управляя открытием или закрытием клапана. Ручные клапаны также можно использовать для управления гидравлической жидкостью; таким образом обеспечивая полуавтоматическую работу.

Самодействующие клапаны

Самосрабатывающие клапаны используют системную жидкость для позиционирования клапана. Предохранительные клапаны, предохранительные клапаны, обратные клапаны и конденсатоотводчики являются примерами автоматических клапанов. Все эти клапаны используют некоторые характеристики системной жидкости для приведения в действие клапана. Для работы этих клапанов не требуется никакого источника энергии вне системы.

Одиночные электромагнитные клапаныназываются открытыми при отказе или закрытыми при отказе в зависимости от положения клапана при обесточенном соленоиде. Электромагнитные клапаны открытого типа при отказе открываются под действием пружины и закрываются при подаче питания на соленоид. При отказе закрытые электромагнитные клапаны закрываются под действием пружины и открываются при подаче питания на соленоид. Двойные электромагнитные клапаны обычно выходят из строя «как есть». То есть положение клапана не меняется при обесточивании обоих соленоидов.
Одним из применений электромагнитных клапанов являются воздушные системы, например те, которые используются для подачи воздуха к приводам пневматических клапанов. Электромагнитные клапаны используются для управления подачей воздуха к пневматическому приводу и, следовательно, положением клапана с пневматическим приводом.

Скорость силовых приводов

Соображения безопасности предприятия определяют скорость работы некоторых клапанов, связанных с безопасностью. Если систему необходимо очень быстро изолировать или открыть, требуется очень быстрое срабатывание клапана. Если открытие клапана приводит к впрыску относительно холодной воды в горячую систему, необходимо более медленное открытие, чтобы минимизировать тепловой шок. При инженерном проектировании привод выбирается для предохранительных клапанов на основе требований к скорости и мощности, а также наличия энергии для привода.

Как правило, самое быстрое приведение в действие обеспечивают гидравлические, пневматические и электромагнитные приводы. Однако соленоиды непрактичны для клапанов большого размера, поскольку их размер и требования к мощности будут чрезмерными. Кроме того, гидравлические и пневматические приводы требуют системы подачи гидравлической или пневматической энергии. Скорость срабатывания в любом случае можно регулировать путем установки отверстий соответствующего размера в гидравлических или пневматических линиях. В некоторых случаях клапан закрывается под действием пружины, которой противодействует гидравлическое или пневматическое давление, удерживающее клапан открытым.

Электродвигатели обеспечивают относительно быстрое срабатывание. Фактическая скорость клапана устанавливается комбинацией скорости двигателя и передаточного числа. Эту комбинацию можно выбрать для обеспечения полного хода клапана в диапазоне от двух до нескольких секунд.

Индикация положения клапана

Операторам требуется указание положения определенных клапанов, чтобы обеспечить квалифицированную эксплуатацию установки. Для таких клапанов предусмотрена дистанционная индикация положения клапана в виде габаритных фонарей, указывающих, открыты или закрыты клапаны. В схемах дистанционной индикации положения клапана используется детектор положения, который определяет положение штока и диска или положение привода. Одним из типов детекторов положения является механический концевой выключатель, который физически приводится в действие движением клапана.

Другой тип — это магнитные переключатели или трансформаторы, которые определяют движение своих магнитных сердечников, которые физически управляются движением клапана.

Локальная индикация положения клапана относится к некоторой визуально различимой характеристике клапана, которая указывает положение клапана. Положение клапана с поднимающимся штоком обозначается положением штока. Клапаны с невыдвижным штоком иногда имеют небольшие механические указатели, которые приводятся в действие приводом клапана одновременно с работой клапана. Клапаны с силовым приводом обычно имеют механический указатель, который обеспечивает местную индикацию положения клапана. С другой стороны, некоторые клапаны не имеют функции индикации положения.

Обзор приводов клапанов

• Ручные приводы являются наиболее распространенным типом приводов клапанов. Ручные приводы включают маховики, прикрепленные непосредственно к штоку клапана, и маховики, прикрепленные через шестерни, чтобы обеспечить механическое преимущество.
• Электроприводы состоят из реверсивных электродвигателей, соединенных со штоком клапана через зубчатую передачу, которая снижает скорость вращения и увеличивает крутящий момент.
• Пневматические приводы используют давление воздуха на одной или обеих сторонах диафрагмы, чтобы обеспечить силу для позиционирования клапана.
• Гидравлические приводы используют жидкость под давлением на одной или обеих сторонах поршня, чтобы обеспечить усилие, необходимое для позиционирования клапана.
• Соленоидные приводы имеют магнитный стержень, прикрепленный к штоку клапана. Сила, устанавливающая клапан, возникает за счет магнитного притяжения между выступом на штоке клапана и катушкой электромагнита в приводе клапана.