Вступ до приводів клапанів

Приводи клапанів

Приводи клапанів вибираються на основі ряду факторів, включаючи крутний момент, необхідний для роботи клапана, і необхідність автоматичного приведення в дію. Типи приводів включають ручний маховичок, ручний важіль, електричний двигун, пневматичний, електромагнітний, гідравлічний поршневий і самоприводний. Усі приводи, крім ручного штурвала та важеля, адаптовані до автоматичного приводу.

Ручні, фіксовані та молоткові приводи
Ручні приводи здатні розміщувати клапан у будь-якому положенні, але не дозволяють працювати в автоматичному режимі. Найбільш поширеним типом механічного приводу є маховик. До цього типу відносяться маховики, закріплені на штоку, маховики молотків і маховики, з’єднані зі штоком за допомогою шестерень.

Маховики, закріплені на штоку
Як показано на зображенні справа, маховики, закріплені на штоку, забезпечують лише механічну перевагу колеса. Коли ці клапани піддаються дії високих робочих температур, блокування клапана ускладнює роботу.

Маховик молотка
Як показано на зображенні, маховик молотка вільно рухається через частину свого повороту, а потім вдаряється об виступ на вторинному колесі. Вторинне колесо кріпиться до штока клапана. Завдяки такому розташуванню клапан можна закрити з ударом для щільного закриття або з ударом відкрити, якщо він застряг у закритому стані.

Коробка передач з ручним керуванням

Якщо для клапана з ручним керуванням необхідні додаткові механічні переваги, кришка клапана оснащена редукторними головками з ручним керуванням, як показано на зображенні. Спеціальний гайковий ключ або маховик, прикріплений до валу шестерні, дозволяє одній людині керувати клапаном, коли можуть знадобитися дві особи без переваги в передачах. Оскільки для одного повороту штока клапана необхідно кілька обертів шестерні, час роботи великих клапанів надзвичайно тривалий. Застосування переносних пневмодвигунів, з'єднаних з валом-шестернею, зменшує час роботи клапана.

Коробка передач з ручним керуванням

Якщо для клапана з ручним керуванням необхідні додаткові механічні переваги, кришка клапана оснащена редукторними головками з ручним керуванням, як показано на зображенні. Спеціальний гайковий ключ або маховик, прикріплений до валу шестерні, дозволяє одній людині керувати клапаном, коли можуть знадобитися дві особи без переваги в передачах. Оскільки для одного повороту штока клапана необхідно кілька обертів шестерні, час роботи великих клапанів надзвичайно тривалий. Застосування переносних пневмодвигунів, з'єднаних з валом-шестернею, зменшує час роботи клапана.

Приводи з електродвигуном

Електродвигуни забезпечують ручне, напівавтоматичне та автоматичне керування клапаном. Двигуни використовуються здебільшого для функцій відкриття-закриття, хоча їх можна пристосувати до позиціонування клапана в будь-якій точці відкриття, як показано на зображенні нижче. Двигун, як правило, реверсивного високошвидкісного типу, з’єднаний через зубчасту передачу для зменшення швидкості двигуна та збільшення крутного моменту на штоку. Напрямок обертання двигуна визначає напрямок руху диска.
Електричний привід може бути напівавтоматичним, наприклад, коли двигун запускається системою керування. Маховик, який можна зчепити з зубчастою передачею, забезпечує ручне керування клапаном. Кінцеві вимикачі зазвичай передбачені для автоматичної зупинки двигуна при повністю відкритому та повністю закритому положенні клапана. Кінцеві вимикачі приводяться в дію або фізично положенням клапана, або обертальним моментом двигуна.

Гідравлічні приводи

Гідроприводи забезпечують напівавтоматичне або автоматичне позиціонування клапана, подібно до пневматичних приводів. Ці приводи використовують поршень для перетворення сигнального тиску в рух штока клапана. Гідравлічна рідина подається до будь-якої сторони поршня, а інша сторона зливається або випускається. В якості гідравлічної рідини використовується вода або масло. Електромагнітні клапани зазвичай використовуються для автоматичного керування гідравлічною рідиною для керування відкриттям або закриттям клапана. Ручні клапани також можна використовувати для керування гідравлічною рідиною; таким чином забезпечується напівавтоматична робота.

Самоспрацьовані клапани

Клапани з власним приводом використовують рідину системи для позиціонування клапана. Запобіжні клапани, запобіжні клапани, зворотні клапани та парові конденсатовідвідники є прикладами самоспрацьованих клапанів. Усі ці клапани використовують деякі характеристики системної рідини для приведення в дію клапана. Для роботи цих клапанів не потрібне жодне джерело живлення за межами системної рідинної енергії.

Одинарні електромагнітні клапанизалежно від положення клапана із знеструмленим соленоїдом називаються «відмовно відкритим» або «відмовлено закритим». Невідкриті електромагнітні клапани відкриваються тиском пружини та закриваються шляхом подачі напруги на електромагніт. Несправно закриті електромагнітні клапани закриваються під дією тиску пружини та відкриваються шляхом подачі напруги на електромагніт. Подвійні електромагнітні клапани зазвичай виходять з ладу «як є». Тобто при знеструмленні обох соленоїдів положення клапана не змінюється.
Одним із застосувань електромагнітних клапанів є повітряні системи, такі як ті, що використовуються для подачі повітря до приводів пневматичних клапанів. Електромагнітні клапани використовуються для керування подачею повітря до пневматичного приводу та, таким чином, положенням пневматичного клапана.

Швидкість силових приводів

Міркування щодо безпеки заводу визначають швидкість клапанів для певних клапанів, пов’язаних із безпекою. Якщо систему потрібно дуже швидко відключити або відкрити, потрібне дуже швидке приведення в дію клапана. Якщо відкриття клапана призводить до впорскування відносно холодної води в гарячу систему, повільне відкриття необхідно для мінімізації теплового удару. Інженерний проект вибирає привід для безпечних клапанів на основі вимог до швидкості та потужності та доступності енергії для приводу.

Як правило, найшвидше приведення в дію забезпечують гідравлічні, пневматичні та електромагнітні приводи. Однак соленоїди не є практичними для великих клапанів, оскільки їх розмір і вимоги до потужності будуть надмірними. Крім того, для гідравлічних і пневматичних приводів потрібна система для забезпечення гідравлічної або пневматичної енергії. Швидкість спрацьовування в обох випадках можна встановити шляхом встановлення отворів відповідного розміру в гідравлічних або пневматичних лініях. У деяких випадках клапан закривається тиском пружини, якому протидіє гідравлічний або пневматичний тиск, щоб утримувати клапан відкритим.

Електродвигуни забезпечують відносно швидке приведення в дію. Фактична швидкість клапана встановлюється комбінацією швидкості двигуна та передавального числа. Ця комбінація може бути обрана для забезпечення повного ходу клапана в діапазоні від двох секунд до кількох секунд.

Індикація положення клапана

Оператори вимагають індикації положення певних клапанів, щоб забезпечити грамотну експлуатацію установки. Для таких клапанів передбачена дистанційна індикація положення клапана у вигляді габаритних вогнів, які показують, відкриті чи закриті клапани. Схеми віддаленої індикації положення клапана використовують детектор положення, який визначає положення штока та диска або положення приводу. Одним із типів датчика положення є механічний кінцевий вимикач, який фізично керується рухом клапана.

Іншим типом є магнітні перемикачі або трансформатори, які сприймають рух своїх магнітних сердечників, які фізично керуються рухом клапана.

Місцева індикація положення клапана стосується певної візуально помітної характеристики клапана, яка вказує на положення клапана. Положення клапана штока, що піднімається, вказується положенням штока. Клапани з невисаючим штоком іноді мають невеликі механічні покажчики, якими керує привід клапана одночасно з роботою клапана. Клапани з механічним приводом зазвичай мають механічний покажчик, який забезпечує локальну індикацію положення клапана. З іншого боку, деякі клапани не мають функції індикації положення.

Короткий опис приводів клапанів

• Ручні приводи є найпоширенішим типом приводів клапанів. Ручні приводи включають маховики, прикріплені безпосередньо до штока клапана, і маховики, прикріплені через шестерні для забезпечення механічної переваги.
• Електроприводи складаються з реверсивних електродвигунів, з’єднаних зі штоком клапана через зубчасту передачу, яка зменшує швидкість обертання та збільшує крутний момент.
• Пневматичні приводи використовують тиск повітря на одній або обох сторонах діафрагми, щоб створити силу для позиціонування клапана.
• Гідравлічні приводи використовують рідину під тиском на одній або обох сторонах поршня, щоб створити силу, необхідну для положення клапана.
• Електромагнітні приводи мають магнітну втулку, прикріплену до штока клапана. Сила, що змушує клапан позиціонуватись, походить від магнітного притягання між втулкою на штоку клапана та котушкою електромагніту в приводі клапана.