Клапан редукционный для чего нужен: Редукционный клапан давления: принцип работы, устройство, назначение – Принцип работы редуктора давления воды в системе водоснабжения

принцип работы, виды и правила выбора

Отопительные системы и водонагревательные приборы в ходе эксплуатации испытывают постоянные перепады давления и температур. Перегрев или резкое увеличение или падение напора рабочей среды может стать причиной поломки оборудования или узла трубопровода и даже коммунальной аварии. Чтобы сделать условия эксплуатации нагревательных приборов оптимальными и защитить теплосеть, используют устройства, позволяющие регулировать давление теплоносителя и поддерживать его на нужном уровне, – перепускные клапаны.

Для чего служит перепускной клапан в трубопроводе

Во время работы отопительной или водонагревательной систем объем рабочей среды может меняться. Повышение или снижение давления теплоносителя негативно сказывается на работоспособности теплового контура: может привести к неравномерному прогреву, завоздушиванию узлов системы, поломкам. Сказывается изменение напора рабочей среды и на комфорте: неконтролируемо меняется температура в помещениях, а трубы начинают гудеть и вибрировать. Чтобы этого не происходило, важно поддерживать баланс давления в трубопроводе.

Постоянно следить за давлением, стравливать или добавлять теплоноситель вручную несложно, но эту рутинную работу лучше доверить автоматике.

Существует несколько видов регулирующей арматуры, которая справляется с этой задачей лучше, чем человек.

Перепускной, или переливной, клапан позволяет стабилизировать давление в трубопроводе путем перенаправления рабочей среды через дополнительную ветку трубопровода, называемую байпасом.

Регуляция происходит не единоразовым или периодическим стравливанием излишка теплоносителя, а порционно, благодаря чему поддерживается напор жидкости или газа постоянно на одном уровне.

Обратите внимание! Перепускная арматура управляет давлением автоматически, не требует участия человека и, в отличие от ручной регулировки, не завоздушивает систему.

Устройством можно и нужно оснащать трубопроводы любой сложности, но больше всего в регулировке напора нуждаются:

• многоконтурные отопительные системы – в случае отключения одного из контуров уменьшается потребление теплоносителя и увеличивается давление, что может вызвать порывы трубопровода, перегрузить насос и теплогенерирующий прибор – чтобы этого избежать, нужно снизить давление и поддерживать его на нужном уровне;
• отопительные системы, оснащенные терморегуляторами, и системы горячего водоснабжения – при настройке температуры изменяется объем потребляемого теплоносителя, и нужно быстро восстановить баланс давления в контуре;
• системы водоснабжения, оснащенные водонагревателями накопительного типа – в бойлере и трубопроводе вода находится под высоким давлением, а так как от постоянной регулировки и частых включений-выключений воды рывками меняется объем подаваемой жидкости, то давление рабочей среды особенно важно регулировать, чтобы не произошло аварии и не сломался водонагреватель.

Принцип действия

Перепускной клапан в системе отопления устанавливают на байпас – дополнительную линию трубопровода, расположенную после насоса или разгонного коллектора и соединяющую подающую трубу с обратной.

Если бойлер является частью водной отопительной системы, то перепуск излишков воды может производиться также в обратном направлении, если же водонагреватель автономен, излишек сбрасывается в канализацию.

Устройство перепускной арматуры несложное:

• внутри металлического корпуса находится заслонка и соединенная с ней пружина;
• на внешней части корпуса может располагаться настроечная рукоятка, позволяющая установить предельное давление;
• дополнительно могут быть установлены датчики температуры и давления, узел подпитки и сброса теплоносителя.

При избыточном давлении заслонка давит на пружину, открывая пропускное отверстие в корпусе. Часть потока из линии подачи теплоносителя перенаправляется в линию отвода. В результате напор рабочей среды выравнивается до необходимого и поддерживается в этом состоянии.

Это важно! Чем больше давление жидкости или газа в трубах, тем сильнее сжимается пружина, тем шире открывается пропускное отверстие корпуса и больше теплоносителя перенаправляется в дополнительный контур.

Когда напор теплоносителя ослабевает, пружина разжимается и сдвигает заслонку обратно, перекрывая пропускное отверстие и прекращая подачу рабочей среды в дополнительный контур – давление в трубопроводе выравнивается.

Отличие от других регулировочных устройств

Нередко перепускной клапан путают с предохранительным и редукционным. Однако при общей схожести внешнего вида и функций, выполняемых этими устройствами, есть различия в механизме снижения давления и периодичности действия.

Тип устройства	Механизм снижения давления	Периодичность действия
перепускной клапан	излишек рабочей среды отводится в дополнительную ветку трубопровода, регулируется давление жидкости или газа, проходящего по основной ветке, тогда как клапан стоит на дополнительной	постоянно, пока это необходимо
предохранительный клапан	излишек теплоносителя стравливается во внешнюю среду или канализацию путем открывания клапана	эпизодически при перепадах давления
редукционный клапан (редуктор давления)	устанавливается на основную ветку и регулирует напор рабочей среды путем уменьшения и увеличения своей пропускной способности, контролирует напор в части трубопровода, расположенной после устройства	постоянно

Клапан прямого и непрямого действия

Регулирующая давление арматура разделяется на устройства прямого и непрямого действия.

• Первый тип клапана имеет простую конструкцию: пружина приводится в движение затвором, на который напрямую давит теплоноситель. Такие устройства недороги, просты в эксплуатации, надежны, нечувствительны к загрязнениям, но не очень точны в настройках.
• Устройства непрямого действия, называемые также импульсными, имеют главный клапан с поршневым приводом, импульсный клапан меньшего сечения и датчик давления. При изменении давления малый клапан давит на поршень, который и приводит в движение главный клапан, регулирующий пропускную способность устройства. Таким образом, управление потоком происходит опосредованно, непрямым способом. Клапаны этого типа менее надежны в силу большего количества деталей, дороги, но точнее настраиваются.

Как выбрать клапан для бойлера и байпаса

В заводской комплектации бойлеры и байпасы либо оснащены самым простейшим перепускным клапаном, либо не имеют устройства для перенаправления потока.

В первом случае можно не вмешиваться в конструкцию водонагревателя или обводного элемента и устанавливать их в имеющемся виде.

Во втором случае необходимо приобрести и установить перепускные клапаны. Байпас без этого устройства будет только пропускать поток рабочей среды при отключении теплового контура, но давление регулировать не сможет. А бойлер, не оснащенный перепускным клапаном, подвержен перегреву и может сломаться, так как вода в нем будет закипать и превращаться в пар, еще больше увеличивая давление на трубы и сам тепловой агрегат.

Выбор устройства зависит от отопительного или водонагревательного прибора: используемого им топлива, максимально допустимого давления, указанного в технической документации.

Обратите внимание! Важно также учитывать собственные возможности по управлению процессом регулировки давления – есть ли навыки по настройке рабочих параметров перепускного клапана.

Цена изделия в данном вопросе может играть роль только при выборе между однотипными устройствами разных производителей.

Для разных видов нагревательных приборов требуются клапаны различной конструкции:

• Системы, работающие на электричестве, газе или дизельном топливе, нетребовательны – для регулировки давления в них достаточно простейшего перепускного клапана, не имеющего дополнительных элементов.
• Твердое топливо прекращает гореть не сразу, следовательно моментально отключить твердотопливный котел или плавно отрегулировать температуру нагревания невозможно. Поэтому в твердотопливных отопительных системах важно не только регулировать давление, но и охлаждать теплогенерирующий агрегат. На байпасы и бойлеры ставят перепускные клапаны, реагирующие как на повышение давления, так и на увеличение температуры теплоносителя. Такие устройства оснащены датчиком температуры, системой сброса и подпитки теплоносителя и соединяются с канализацией и системой холодного водоснабжения.
• Перепускной клапан с регулирующей рукоятью стоит устанавливать только если домовладелец уже умеет настраивать предельное давление. Пытаясь приобрести это умение на практике, можно сломать устройство, вызвать аварию или обжечься.
• Для тепловых контуров открытого типа перепускные клапаны не требуются – компенсационная емкость справляется с задачей регулировки давления и без них.
• Технические характеристики перепускного клапана должны соответствовать параметрам источника тепла: регулирующая арматура должна быть настроена на такое же предельное давление, как и теплогенерирующий прибор и иметь пропускную способность не ниже. Важно также соответствие размеров соединительных патрубков – при несоблюдении этого условия придется использовать для соединения фитинги, что сделает систему более уязвимой.

Технические характеристики

Каждый перепускной клапан характеризуется несколькими параметрами, которые тоже следует учитывать при выборе изделия:

Наименование характеристики	Что обозначает
пропускная способность	объем теплоносителя, расходуемого в единицу времени при единичном давлении
номинальное давление	предельное избыточное давление рабочей среды, выдерживаемое при 200 градусах
номинальный диаметр	внутреннее сечение соединительных патрубков, может иметь незначительное отклонение от реального размера
настроечный диапазон	границы предельного давления, настраиваемого на клапане

Редукционный клапан – что это и для чего он нужен?

Всё чаще встречаются обсуждения и разговоры на тему редукционного клапана. Для тех, кто еще не знаком с этим устройством, и не знает, для чего он нужен, и будет посвящена данная статья.

Редукционным клапаном называют автоматический дроссель, работающий по принципу пневматического или гидравлического устройства. Он необходим для того чтобы поддерживать постоянное давление на выходе, например, водопровода. Какова его задача и для чего он нужен?

Главной задачей редукционного клапана в водопроводной системе является снижение и поддерживание постоянного давления. Это необходимо в тех случаях, когда у потребителей горячей и холодной воды есть недовольства из-за регулирования температуры за счет смесителя. Например, вы купаетесь в душе и не можете отрегулировать воду до такой температуры, которая будет комфортной, и которая не будет постоянно «прыгать».

За настройку и слив воды до необходимой температуры всё равно придется платить, так как она накручивает счетчики. Тем более, очень неприятно, когда во время душа, теплая вода меняется на холодную или наоборот – становится невыносимым кипятком. Именно для этого и необходимо редукционный клапан, который поддерживает постоянное давление, что обеспечивает бесперебойную подачу воды в трубы.

Другим примером использования клапана является не менее распространенная ситуация. Из-за высокого давления в водоснабженческой системе, при наполнении водой унитазного бачка часто возникает неприятный свист. Особенный дискомфорт он доставляет ночью – когда все спят. Мало того, из-за этого приходится часто менять детали для наполнения бачка водой, поскольку они выходят из строя. Детали делают, как правило, из пластмассы, а рассчитаны они на давление не более 3 бар. Поэтому, для предотвращения этой ситуации, и ситуации описанной выше, рационально устанавливать именно редукционный клапан.

Помимо этого, устройство позволяет поддерживать постоянное давление, тем самым значительно снижая риск разрыва трубопроводов, шланг, деталей, систем и элементов системы водоснабжения. Иными словами, клапан практически предотвращает «затопление соседей» и делает использование водопровода комфортным и удобным.

И, конечно, важной особенностью и функцией редукционного клапана является экономия потребления воды. Поддержка постоянного давления, к примеру, установленному менее чем на 3 бара, позволит снизить расход воды примерно на 30%. Таким образом, установка устройства окупиться очень быстро, так как тарифы на водоснабжение стоят приличных денег.

Регулирующий клапан — Википедия

Современный регулирующий клапан с электрическим приводом.

Регулирующий клапан — один из конструктивных видов регулирующей трубопроводной арматуры. Это наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры как для непрерывного (аналогового), так и для дискретного регулирования расхода и давления. Выполнение этой задачи регулирующие клапаны осуществляют за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение^[1].  Материал изготовления регулирующих клапанов зависит напрямую от типа рабочей среды, с которой клапан будет иметь контакт.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации применяются различные виды управления регулирующей арматурой, чаще всего при этом используются специальные приводы и управление с помощью промышленных микроконтроллеров по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды в трубопроводе. Используются электрические, пневматические, гидравлические и электромагнитные приводы для регулирующих клапанов. В современной промышленности уже редко, но все же встречается, основной способ управления регуляторами в прошлом — ручное управление^[2].

Проходной запорно-регулирующий клапан с электрическим приводом.

Также применяются запорно-регулирующие клапаны, с помощью этих устройств осуществляется как регулирование по заданной характеристике, так и уплотнение затвора по нормам герметичности для запорной арматуры, что обеспечивается специальной конструкцией плунжера, имеющего профильную часть для регулирования, а также уплотнительную поверхность для плотного контакта с седлом в положении «закрыто».

Для присоединения регулирующих клапанов к трубопроводам применяются все известные способы (фланцевый, муфтовый, штуцерный, цапковый, приваркой), но приварка к трубопроводу используется только для клапанов, изготовленных из сталей.

Большинство из регулирующих клапанов весьма схожи по конструкции с запорными клапанами, но есть и свои специфические виды.

По направлению потока рабочей среды регулирующие клапаны делятся на:

• проходные — такие клапаны устанавливаются на прямых участках трубопровода, в них направление потока рабочей среды не изменяется;
• угловые — меняют направление потока на 90°;
• трехходовые (смесительные) — имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу (два входных и один выходной) для смешивания двух потоков сред с различными параметрами в один. В сантехнике такое устройство имеет название смеситель.

Основные различия регулирующих клапанов заключаются в конструкциях регулирующих органов^[1][3].

На поясняющем рисунке справа изображен простейший проходной односедёльный регулирующий клапан в разрезе. Где:

• B — корпус арматуры;
• F — фланец для присоединения арматуры к трубопроводу.
• P — узел уплотнения, обеспечивающий герметичность арматуры по отношению к внешней среде;
• S — шток арматуры, передающий поступательное усилие от механизированного или ручного привода затвору, состоящему из плунжера и седла;
• T — плунжер, своим профилем определяет характеристику регулирования арматуры;
• V — седло арматуры, элемент, обеспечивающий посадку плунжера в крайнем закрытом положении.

Усилие от привода с помощью штока передается на затвор, состоящий из плунжера и седла. Плунжер перекрывает часть проходного сечения, что приводит к уменьшению расхода через клапан. Согласно закону Бернулли при этом увеличивается скорость потока среды, а статическое давление в трубе падает. При полном закрытии плунжер садится в седло, поток перекрывается, и, если затвор будет полностью герметичен, давление после клапана будет равно нулю^[1].

Односедёльные и двухседёльные[править | править код]

В седёльных клапанах подвижным элементом служит плунжер, который может быть игольчатым, стержневым или тарельчатым. Плунжер перемещается перпендикулярно оси потока среды через седло (или сёдла), изменяя проходное сечение. Наиболее часто встречаемые — двухседёльные клапаны, так как их затвор хорошо уравновешен, что позволяет их применять для непрерывного регулирования давления до 6,3 МПа в трубопроводах диаметром до 300 мм, при этом используя исполнительные механизмы меньшей мощности, чем односедёльные. Односедёльные клапаны применяются чаще всего для небольших диаметров прохода из-за своего неуравновешенного плунжера. Также преимущество двухседёльных клапанов состоит в том, что такой конструкцией гораздо легче обеспечить требуемую для запорно-регулирующей арматуры герметичность с помощью плунжера, имеющего специальный регулирующий профиль для контакта с одним седлом, а для посадки в другое седло — уплотнительную поверхность для более плотного контакта^[1][3].

Клеточные[править | править код]

Затвор клеточных клапанов выполняется в виде полого цилиндра, который перемещается внутри клетки, являющейся направляющим устройством и, одновременно, седлом в корпусе. В клетке имеются радиальные отверстия (перфорация), позволяющие регулировать расход среды. Ранее такие клапаны назывались поршневыми перфорированными. Клеточные клапаны за счёт своей конструкции позволяют снизить шум, вибрацию и кавитацию при работе арматуры^[1][3].

Мембранные[править | править код]

В клапанах этого типа используются встроенные или вынесенные мембранные пневмо- или гидроприводы. В случае встроенного привода расход рабочей среды напрямую изменяется за счёт перекрытия прохода в седле гибкой мембраной из резины, фторопласта или полиэтилена, на которую воздействует давление управляющей среды. Если привод вынесен, то перестановочное усилие передаётся через мембрану на опору штока клапана, а через него на регулирующий орган; когда давление управляющей среды сбрасывается, пружина возвращает мембрану в начальное положение. Чтобы усилия от среды и сила трения в направляющих и уплотнении не приводили к снижению точности работы клапана, в такой арматуре часто используются дополнительные устройства — позиционеры, контролирующие положение штока. Мембранные клапаны могут быть как одно-, так и двухседёльные. Основным достоинством таких клапанов является высокая герметичность подвижного соединения и коррозионная стойкость материалов, из которых изготавливаются мембраны, что позволяет обеспечить хорошую защиту внутренних поверхностей арматуры от воздействия рабочих сред, которые могут быть агрессивными^[1][3][2].

Золотниковые[править | править код]

В этих устройствах регулирование расхода среды происходит при повороте золотника на необходимый угол, в отличие от других клапанов с поступательным движением штока или мембраны. Такие клапаны применяются, как правило, в энергетике и имеют альтернативное название «регулирующий кран», так как по принципу действия принадлежат к кранам^[1][3].

1. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7} Поговорим об арматуре. Р.Ф.Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
2. ↑ ^{1 2} Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С.И.Косых. — Л.: Машиностроение, 1982.
3. ↑ ^{1 2 3 4 5} Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д.Ф.Гуревич — Л.: Машиностроение, 1981.

Редукционная установка

Введение

Благодаря своей уникальной способности в передаче тепловой энергии, пар широко используется в качестве энергетической среды

• на электростанциях,
• заводах,
• химической и топливной,
• а также в перерабатывающей промышленности.

Пар – понятия и наблюдения

Парообразование и испарение воды

Таблица насыщенного пара

При производстве пара очень важно обеспечить требования потребителей пара. В зависимости от этих требований существуют различные подходы к обеспечению потребителей паром с требуемыми характеристиками.

Самый сложный и следовательно дорогостоящий вариант производства пара — это установка отдельного парогенератора для каждого конечного потребителя, требующего пар с определенными характеристиками.

Однако наиболее предпочтительный метод — это использование пара с индивидуальных точек отбора пара в паровых турбинах. Недостатки данного метода, включают  разрывов в общих термодинамических характеристиках тепловых станций возникающие из-за производства и выбросов большого количества пара и несоответствие качественных характеристик пара в турбине с необходимыми конечному потребителю.

Поэтому редукционная установка или станция редуцирования давления как система контролирующая  качество, необходимое конечному потребителю получила очень широкое применение на производственных предприятиях.

Такие  контролирующие системы обычно основаны на регулирующих клапанах, которые работают как от дополнительной энергии (электрической и пневматической) так и без помощи дополнительной энергии (действующий автоматически, так называемого «прямого действия»).

В данной статье представлена концепция редукционной установки работающей без помощи дополнительной энергии.

Некоторые товары из каталога:

Клапан запорный сильфонный ARI-FABA -Plus фланцевый, ковкий чугун, 22046, Dn15, Pn16	Регулятор давления после себя ARI-PREDU (редукционный клапан) (фланцевый, ковкий чугун, 22701, Dn15, Pn16, 2.0-5.0)>	Конденсатоотводчик термодинамический ARI-CONA -TD (фланцевый, кованая сталь, 85640.1, R32, Dn15, Pn40.)

Проектирование

Автоматически действующий контроллер давления  работает  как специальный регулирующий клапан, (редукционный клапан). Этот клапан относится к группе регуляторов давления без использования внешней энергии, то есть действующих автоматически в системе вспомогательных и дозирующих клапанов и ниппелей, необходимых в редукционной установке.

Клапан редукционный

Особые указания по монтажу редукционного клапана

Подготовка к монтажу редукционных клапанов ARI-PREDU

Термин  «редукционная установка» включает все необходимые компоненты вместе с вспомогательными элементами трубопроводной арматуры.

На рис. 1  изображена концептуальная модель стандартной редукционной установки

На рисунке отчетливо виден главный трубопровод и байпасная линия.

1. Главный трубопровод делится редукционным клапаном на трубопровод верхнего (высокого) давления и трубопровод нижнего (низкого) давления.
2. Сначала пар проходит через запорный клапан и фильтр в трубопроводе высокого давления перед тем как достичь основного клапана, снижающего давление  — эту функцию выполняет редукционный клапан.
3. Дальнейшее снижение давления осуществляется после прохождения редукционного клапана, когда водяной пар проходит через расширенный диаметр трубопровода, на котором установлен запорный клапан и предохранительный клапан.
4. Расход  пара на входе и выходе с редукционной установки постоянен, однако объем и давление пара на выходе будет отличаться от объема и давления пара на входе в редукционную установку.
5. Объем пара на выходе из редукционной установке будет намного больше, чем на входе.
6. Размер главного трубопровода зависит от максимально допустимой проходной величины. С целью достижения эффективного контроля  редукционный клапан  часто устанавливается с меньшим номинальным  диаметром, чем диаметр в трубопроводе с высоким давлением.
7. Контрольная линия должна соединяться в точке трубопровода с низким давлением, где давление стабилизируется, то есть там не должно быть ни клапанов, ни изгибов как минимум на расстоянии  10x DN или хотя бы  1 м от места ввода. К тому же, линия контроля и водяная конденсатная емкость должны быть наполнены водой. В этом случае диафрагма редуктора давления, которая установлена ниже вместе с приводом, защищена от высокой температуры пара.
8. Байпас необходим для  обеспечения работы всей системы во время технического обслуживания или ремонта, например, редукционного клапана. С этой целью запорные клапаны перед редуктором и после него закрываются и запорный клапан расположенный на байпасной линии открывается.  Для эффективной настройки системы и предохранительного клапана необходимо время от времени проверять уровень давления на входном манометре.

Во время движения пара  в трубопроводе постоянно образуется конденсат, который необходимо дренировать через  конденсатоотводчик основного трубопровода. Отвод конденсата в трубопроводе высокого давления, в форме механического поплавкового конденсатоотводчика, хорошо продемонстрирован на рис. 1.

1. Запорный клапан на входе в конденсатоотводчик обычно открыт, а закрывается только с целью завершения технического обслуживания конденсатоотводчика.
2. Нижний запорный  клапан устанавливается для очищения данного участка от грязи и шлама и обычно закрыт. 
3. Поток конденсата можно увидеть через смотровое стекло, которое помогает отслеживать работу конденсатоотводчика.
4. Система отвода конденсата также необходима и в трубопроводе низкого давления. Эта система не отражена на рис. 1, так как она обычно расположена в коллекторе или  теплообменнике в нижней секции трубопроводной системы.
5. Манометры на входе и выходе с редукционной установки необходимы для наблюдения за самой редукционной установкой.
6. Верхнее давление между фильтром и редукционным клапаном должно измеряться с целью определения уровня загрязнения.
7. Давление в нижнем трубопроводе нужно измерять как давление на выходе с главного трубопровода, и это намного упрощает процедуру контроля, а также более эффективно выявляет нарушения.

Конденсатоотводчики

Классификация конденсатоотводчиков

Выбор конденсатоотводчиков

Редукционная установка и трубопроводная арматура

Ниже дано описание выполняемых функций и выбор трубопроводной арматуры для редукционной установки.  Порядок подбора трубопроводной арматуры для редукционной установки описан в статье далее.

Запорный клапан ARI-FABA®

Запорный клапан ARI-FABA® — это обозначение для сильфонного запорного клапана. Клапан на байпасе должен быть оборудован регулирующим затвором, для других клапанов достаточно использовать простой стандартный затвор.  Во избежание ошибок, ручной штурвал запорного клапана на байпасе должен быть закрыт опломбированной крышкой от несанкционированного доступа.

Фильтр грубой очистки ARI-Strainer

Фильтр грубой очистки ARI-Strainer или фильтр сетчатый ARI-Strainer необходимо установить на трубопроводе с высоким давлением, чтобы защитить седло и затвор редукционного клапана.

Во избежание накопления конденсата фильтр грубой очистки ARI-Strainer, а точнее его корзина должна быть установлена в бок.

По нашему практическому опыту в установке фильтра возможны вариации.

Мы рекомендуем нашим заказчикам устанавливать фильтр грубой очистки ARI-Strainer не после запорного клапана, а перед запорным клапаном. Такой монтаж фильтра грубой очистки позволит защитить седло и затвор не только редукционного клапана но и запорного клапана.

Редукционный клапан ARI-PREDU®

Редукционный клапан ARI-PREDU® — это сердце редукционной установки. Его функция объясняется ниже на упрощенной схеме на рис. 2. 

Нижнее давление воздействует посредством линии управления на диафрагму привода, где оно конвертируется в силу противодействующую силе сжатия и воздействует на затвор (снизу вверх). В зависимости от требуемого выходного давления с редукционного клапана может подбираться пружина необходимой жестокости.

Изменение расхода пара влияет на изменение положения затвора клапана до момента восстановления равновесия.

Два сильфона редуктора из нержавеющей стали показаны на рис. 2. Один служит для уплотнения вала от внешних усилий, и других сильфон снимает давление с элемента обеспечивающий равновесие сил на затворе клапана. С этой целью верхнее давление направляется через отверстие в затворе клапана во внутренней части напротив наружного внешнего сильфона редукционного клапана ARI-PREDU®. Внутренняя сторона  сильфона редукционного клапана соединяется через  отверстия со стороны высокого давления.

Так как эффективная зона сильфона редукционного клапана по размеру совпадает с размером седла, то силы различной направленности уравновешены, таким образом редукционный клапан ARI-PREDU® главным образом не подвержен влиянию колебаний входного давления пара.

В теории автоматического управления редукционный клапан классифицируется как пропорциональный контролер. Такие контролеры характеризуются по параметрам контролирующего отклонения, принимая во внимание, что установка зависит от следующих факторов: сила жесткости пружины, номинальный диаметр и отношение p2/p1.

Рис. 2: Редуктор давления ARI-PREDU  — внешний вид и функции

• Входное давление
• выходное давление
• седло
• затвор
• сбалансированный сильфон
• изолированный  сильфон

Клапан предохранительный ARI-SAFE

Клапан предохранительный ARI-SAFE — выполняет функцию безопасности на редукционной установке. Редукционная установка должна быть оборудована клапаном, выполняющим функцию безопасности для предотвращения повышения давления до недопустимого уровня, относительно низкой несущей способности составляющих компонентов и трубопровода (Смотрите источник 1 и 2 в библиографии в конце статьи).

Когда выбираются  составляющие, следует уделить особое внимание фактам, проиллюстрированным на рис. 1, привод редуктора давления и байпас напрямую соединяется с предохранительным клапаном. Это необходимо для продува предохранительного клапана, который не показан на Рис 1. для достижения точности. 

Как в случае со всеми паровыми трубопроводами, в трубопроводе должен быть смонтирован конденсатоотводчик, который открывается безопасно. Дальнейшие детали, касающиеся предохранительного клапана описаны в источнике (3).

Конденсатоотводчик поплавковый ARI-CONA®

Конденсатоотводчик поплавковый ARI-CONA® немедленно отводит собравшийся конденсат из системы. Интегрированный тепловой контролирующий элемент обеспечивает автоматическое вентилирование системы во время начала работы редукционной установки.

Смотровое стекло ARI-Armaturen

Смотровое стекло ARI-Armaturen позволяет контролировать работу конденсатоотводчика поплавкового ARI-CONA®.

Предложения от ARI-Armaturen для паровой котельной и пароконденсатной системы

Трубопроводная арматура для пара и конденсата

Ввод паропровода в эксплуатацию

Проектирование редукционной установки

1. Рассчитаем параметры редукционной установки для паровой системы, показанной  на рис. 1: верхнее давление и нижнее давление, температура (очень горячий пар) и объем пара. KVS-величина редукционного клапана должна быть определена по формуле представленной в стандартах DIN EN 60534-2-2 (а также DIN IEC 60534).
2. С помощью диаграммы 1 получим приблизительные результаты. Программа расчета ARI-myValve® облегчает расчеты и выбор клапанов (рис. 3). Важен также размер, его тоже необходимо выбрать правильно с установленными значениями. Например, необходимо обеспечить выходное давления с редукционного клапана 2.4.bar.
3. Для решения данной задачи два диапазона регулирования. Первый — 0.8 — 2.5 bar, второй — от 2.0 до 5.0 bar. Для того что бы обеспечить требуемое выходное давление подходят оба диапазона, которым соответствуют две пружины определенной жесткости.
4. Обе пружины в состоянии обеспечить требуемое выходное давление из редукционного клапана. Однако ошибка регулирования давления на выходе из редукционного клапана при использовании этих двух пружин будет различна. Для уменьшения ошибки регулирования рекомендуется выбрать пружину с жесткостью, соответствующую диапазону 2.0-5.0 bar.
5. В нижних уровнях (0.8 и 2.0) этих двух диапазонов  пружины максимально зажаты (жесткость пружины максимальна), в то время как в верхних уровнях этих двух диапазонов (2.5 и 5.0) пружины максимально разжаты (жесткость пружины минимальна, соответственно, отсутствует запас). Этим и объясняется выбор с пружины с жесткостью, соответствующую диапазону 2.0-5.0 bar.

Благодаря регулируемой величине (отношение максимально возможного расхода среды к минимально разрешенному расходу среды) давление в  редукционном клапане меньше чем для регулирующего клапана, работающего на дополнительной энергии, более подходящие рабочие характеристики могут быть достигнуты  параллельным соединением редукционных клапанов разных размеров.

Редукционный клапан, установленный на трубопроводе нижнего давления немного пониже и отвечает за амплитуду, а другой редукционный клапан покрывает основную загрузку.

Рис. 3. Программа для подбора трубопроводной арматуры ARI-myValve®

Первый шаг — расчет предохранительного клапана для определения давления срабатывания.

1. Прежде всего, давление срабатывания зависит от номинального давления в трубопроводе с учетом нижнего давления редукционной установки и привода редукционного клапана.
2. Интервал между нижним давлением и давлением срабатывания должен быть достаточно большим в противном случае небольшой скачек давления и нулевой сброс ведет к постоянному действию предохранительного клапана.
3. Размер предохранительного клапана зависит от максимально возможного объема пара (расхода пара), который может пропустить редукционная установка.
4. Пропускная способность предохранительного клапана зависит от правильно подобранного давления срабатывания, которое в свою очередь зависит от выходного давления на выходе из редукционного клапана.  

Все эти параметры могут быть определены с помощью программы  ARI-myValve® так же как размер и выбор предохранительного клапана.

Подбор конденсатоотводчика зависит от количества конденсата, который собирается в системе. Количество конденсата зависит от специфики системы: длины, диаметра трубопровода, наличия или отсутствия изоляции. Поэтому мы детально не рассматриваем в данной статье метод определения количества конденсата. Как только количество будет определено, номинальный диаметр может быть установлен с помощью диаграмм (диаграмма 2).

Номинальные диаметры трубопровода в станции редуцирования зависят от максимально допустимой скорости потока входных и выходных линий. Следующие характеристики рассматриваются в приблизительных подсчетах:

Насыщенный пар со средней скоростью 25 м/сек; перегретый пар со средней скоростью 50 м/сек

Пример расчета редукционной установки

Схема подбора трубопроводной арматуры, описанная в разделе проектирование редукционной установки может быть проиллюстрирована с использованием перегретого пара со следующими исходными данными:

Входное давление (p1) = 16 bar
Выходное давление (p2) = 8 bar
температура (ϑ) = 300 C
массовый расход среды (Q) = 4000 кг/час

a) После внесения данных в программу и выбора трубопровода согласованного с максимальной скоростью 50 м/с (D1: DN 65; D2: DN 100) расчет редукционной установки с помощью программы ARI-myValve® дает следующие результаты:  kv характеристика 22.9. Принимая во внимание поправочный фактор 1.25, программа выбирает станцию редуцирования DN 50 с kvs 32. В соответствии с каталогом ARI-Armaturen (4), заданные диапазоны давления в  4.5 –10 bar и 8 – 16 bar могут быть выбраны для этой редукционной установки. В этом случае, диапазон 4.5 – 10 bar выбирается с расчетом, что контролируемые отклонения будут меньше.

b) При выключении из работы редукционного клапана, запорный клапан на байпасе должен пропускать необходимый объем, т.е. должен хотя бы иметь kv характеристику 22.9 как рассчитано в пункте  a).  В данном случае, на основании каталога ARI-Armaturen [4], номинальный диаметр должен быть DN 40 при kvs 27 (контрольный вход). В этом случае необходимо установить запорный клапан номинальным диаметром DN 40. Данный запорный клапан будет использоваться для  ручного управления только в исключительных случаях.

c) Давление срабатывания предохранительного клапана выбрано = 10 bar. Максимально допустимый объем потока выведенный из станции редуцирования рассчитанный с ARI-myValve® следующий: a) (p1 = 16 bar (g) / p2 = 10 bar (g) и D1 = DN 65/D2 = DN 100) и равняется Q = 5188 кг /час. При Q= 5188 кг/час, предохранительный клапан также может быть подобран с ARI-myValve®: предохранительный клапан  ARI-SAFE 900, DN 50.

Важное дополнение: Если есть возможность чтобы байпасный клапан работал с более высокой производительностью чем редукционная установка или они открывались одновременно, то эта добавочная скорость должна приниматься во внимание при определении размера  предохранительного клапана!

d) Клапаны в трубопроводе с высоким и низким давлением (запорные клапаны и фильтр грубой очистки) зависят от номинального диаметра соответствующих трубопроводов. Выходной диаметр предохранительного клапана может быть измерен с помощью ARI-myValve® (данная процедура не раскрывается детально в этой статье). Подбор клапанов и фитингов в на участке с отводом конденсата зависят от конденсатоотводчика. Процедура описанная в разделе «проектирование редукционной установки» подходит к нашему примеру.

Редукционная установка: краткие выводы

Редукционная установка часто используется для подачи пара необходимого давления на выходе. Выходное давление обеспечивается редукционным клапаном прямого действия в системе с другими клапанами. Данная статья иллюстрирует общие подходы и концепцию проектирования редукционной установки – пример станции, работу и схему, основанную на проходных характеристиках клапанов и трубопровода необходимого для этой цели.

Редуцирование пара при его постоянной подаче с 12 бар на входе до 2 бар на потребителе

Редуцирование пара при его постоянной подаче с 12 бар на входе до 4 бар на потребителе

Снизить давление с основной паровой магистрали с 6 бар до  4 бар при вводе на потребителя

Использованная литература:

[1] DIN EN ISO 4126-1: Sicherheitseinrichtungen gegen unzulässigen Überdruck — Teil 1: Sicherheitsventile

[2] DIN 3320 T.1: Sicherheitsabsperrventile — Sicherheitsventile – (11/84)

[3] Stork, E.: Das Edelstahl-Sicherheitsventil als Hauptkomponente zur Druckabsicherung von Anlagen mit korrosiven Medien. Industriearmaturen Heft 4 1996

[4] ARI-Armaturen: Полный каталог оборудования 2010-2011

Пароконденсатные системы — примеры и опыт Заказчиков.

В данной статье представлена концептуальная схема и подходы к проектированию редукционной установки с использованием редукционного клапана вместо регулирующего клапана. Вы можете ознакомиться с другими конкретными примерами реализации паро-конденсатных систем под конкретные требования Заказчиков, основанных на оборудовании ARI-Armaturen в разделе реализованные решения.