Полное руководство по шаровым клапанам

Главная Полное руководство по шаровым клапанам
29/07/2022
Поделиться:

Шаровые клапаны стали необходимым инструментом для управления потоком жидкости. Они выполняют две основные функции, поскольку работают как клапаны включения-выключения. Эти клапаны находят широкое применение в различных отраслях промышленности, например, в системах водоснабжения, уплотнениях турбин и системах подачи мазута.

Однако конструкция шарового клапана создает сопротивление потоку жидкости, что приводит к большим перепадам давления в жидкости. Поэтому перед выбором шарового клапана следует учитывать такие факторы, как падение давления в точках внутри клапана и его размеры.

В этой статье рассматриваются функции шарового клапана, его части, требования к установке и обслуживанию, а также другие факторы, которые следует учитывать перед покупкой промышленного шарового клапана.

Что такое шаровой клапан?

Шаровые клапаны
Источник: Pinterest

Шаровые клапаны - это клапаны, диск или пробка которых движется по прямой линии, чтобы пропускать, ограничивать или регулировать поток среды. Вертикальное движение диска шарового клапана называется линейным движением, поэтому шаровые клапаны называют клапанами линейного движения.

По мере линейного перемещения диска по клапану седло шарового клапана открывается, чтобы вместить диск. В силу своей конструкции шаровые клапаны в основном используются для дросселирования и регулирования потока через клапан. Тем не менее, они также могут использоваться для включения/выключения полностью пропускающих или ограничивающих сред.

При прохождении через шаровой клапан жидкость, прежде чем продолжить поток, движется вверх по боковой поверхности седла и против тарелки клапана; это очищает тарелку и уменьшает загрязнение корпуса клапана.

Однако скорость и направление потока жидкости изменяются, что приводит к значительному падению давления при движении жидкости.

Символ шарового клапана

Символ шарового клапана
Источник: HardHat Engineering 

Глобус обозначение клапана состоит из двух треугольников, пересекающихся в одной точке. В точку пересечения треугольников вставлена сплошная окружность, а от противоположных сторон треугольника отходят сплошные горизонтальные линии.

Горизонтальные линии показывают, что шаровой клапан - это двухходовой клапан, используемый для дросселирования и включения-выключения.

Символ шарового клапана, используемый в схемах трубопроводов и КИП (P&ID), является модификацией символа клапана, который представляет собой тот же символ без сплошного круга в точке пересечения двух треугольников.

Три изометрических символа на диаграмме обозначают символы для Стыковая сварка торцевые соединения, фланцевые и раструбные соединения.

Типы шаровых клапанов

Шаровые клапаны бывают разных типов и различаются по конструкции корпуса клапана и соединению корпуса с крышкой.

На основе конструкции корпуса клапана

По конструкции корпуса шаровые клапаны можно разделить на три типа: угловой шаровой клапан, стандартный или Т-образный шаровой клапан и косой или Y-образный шаровой клапан. 

Шаровый клапан стандартной формы (Т-образный)

Шаровидный клапан
Источник: Google

Этот клапан широко используется промышленный шаровой клапан. Седло клапана устанавливается горизонтально, чтобы диск двигался перпендикулярно потоку через фланцы трубы. 

Сайт стандартный шаровой клапан Препятствует потоку в нескольких местах корпуса клапана, что приводит к высокому перепаду давления при прохождении жидкости. Эта схема обеспечивает наибольшее препятствие для поток среди трех моделей, а также имеет самый низкий коэффициент расхода.

Сайт Т-образный шаровой клапан используется в экстремальных случаях дросселирования. Например, они используются на перерабатывающих предприятиях в байпасных линиях, необходимых вокруг регулирующих клапанов. Также они используются в операциях по регулированию расхода, где потери давления в жидкости не важны.

Угловой шаровой клапан

Угловой шаровой клапан
Источник: Домбор

Этот узор представляет собой модифицированную версию Т-образного узора. Сайт угловой шаровой клапан Его концы расположены под прямым углом, а жидкость течет после поворота на 90 градусов. Шаровые клапаны с угловым расположением имеют более высокий коэффициент расхода, чем стандартные шаровые клапаны.

Благодаря способности шаровых клапанов справляться с просачивающимся потоком жидкости, они широко используются для жидкостей с периодическими колебаниями и изменениями давления. Шаровой клапан с угловым расположением обеспечивает меньшее препятствие для потока жидкости, чем стандартные клапаны.

Кроме того, при установке на концах трубопровода они уменьшают количество необходимых соединений труб и выполняют функцию колена трубы при изменении направления потока жидкости.

Косые (Y-образные) шаровые клапаны

Шаровые клапаны с косым узором Y
Источник: Домбор 

Косой шаровой клапан из трех шаровых клапанов создает наименьшее препятствие для потока жидкости. Поскольку он меньше всего препятствует потоку, это приводит к снижению перепада давления жидкости. 

Седло клапана расположено под углом 45 градусов к штоку, что способствует прямому потоку жидкости через клапан и снижению перепада давления жидкости.

Сайт Шаровые клапаны Y-образного сечения не подвержены эрозии даже при длительном течении жидкости. На ранних этапах эксплуатации косые шаровые клапаны используются для регулирования потока. Их способность очищаться от шлама при работе в закрытых линиях дает им преимущество перед некоторыми другими клапанами.

На основе связи тела и чепчика

Чепчики являются составными частями земного шара и задвижка располагается поверх корпуса клапана. Крышка соединяет корпус клапана с ручным рычажным устройством или приводами и обеспечивает доступ к элементам отделки клапана.

Производители промышленных клапанов Отсоедините колпак от корпуса для ремонта и обслуживания шаровых клапанов. Соединение корпуса с колпаком важно для удобства обслуживания, проверки целостности уплотнения, выбора размера клапана и т. д. 

Ниже приведены типы шаровых клапанов в зависимости от соединения крышки с корпусом клапана:

Болтовое соединение

Шаровой клапан с болтовым затвором
Источник: Домбор

Сайт шаровой клапан с болтовым затвором также называется ввинчиваемым шаровым краном. Это наиболее распространенное и экономичное соединение. Не следует часто отсоединять колпак от корпуса клапана, так как это может привести к повреждению мест соединения болтов.

Колпачковые соединения этих клапанов требуют большого крутящего момента при ввинчивании в корпус клапана и обычно используются для клапанов не очень больших размеров.

Приварное резьбовое соединение

Сайт Шаровой клапан со сварной крышкой создается путем приваривания крышки к корпусу клапана. Обычно колпак полностью приваривается к корпусу клапана, если он изготовлен из свариваемого материала. 

Приварное колпачковое соединение может применяться для клапанов большинства типоразмеров и является функциональным в различных условиях эксплуатации. 

Однако основным недостатком сварной крышки является то, что разъединение соединения может привести к повреждению крышки и корпуса клапана. Поэтому такое верхнее соединение используется в тех случаях, когда корпус клапана может быть отменен. 

Шаровой клапан со сварной крышкой
Источник: Индия Март

Фланцевое соединение 

Шаровые клапаны с фланцевым затвором имеют болты, распределенные по всей площади соединения. Дополнительные болты помогают крепче удерживать соединение и распределены более равномерно, чем в шаровые клапаны с болтовым соединением. Это также позволяет использовать фланцевое соединение крышки для клапанов различных размеров и сложных условий эксплуатации.

Однако для клапанов больших размеров фланцевое соединение может быть сварным для более безопасной работы.

Шаровые клапаны с фланцевым затвором
Источник: Индия Март

Соединение с заглушкой

В колпачковом шаровом клапане с накидным кольцом колпак соединяется с корпусом клапана с помощью накидного кольца. Контактные зоны соединений в этом колпачковом соединении не страдают от частого отвинчивания. Однако это соединение используется для клапанов небольшого размера.

Шаровый клапан с кольцевым затвором
Источник: Индия Март

Уплотнение под давлением Соединение с колпаком

Такое соединение колпака наиболее подходит для условий высоких температур и давления. Шаровой клапан с уплотнением под давлением использует давление жидкости для герметизации соединения между шапкой и корпусом клапана. 

Шаровый клапан с уплотнением под давлением
Источник: Экспортеры Индии

Преимущества и недостатки шарового клапана 

Шаровые клапаны обычно сравнивают с задвижками и шаровыми кранами. В то время как задвижки и шаровые краны работают как запорная арматура, шаровой кран выполняет функцию дросселирующего устройства в режиме "включено-выключено". Вот некоторые другие его преимущества в трубопроводных операциях:

Преимущества 

Хорошая способность к дросселированию 

Вертикальное перемещение диска клапана к седлу способствует хорошей дроссельной способности шарового клапана. При закрытии клапана пространство между диском и седлом постепенно уменьшается на короткое расстояние, способствуя хорошему регулированию потока.

Обслуживание и структура 

Шаровой клапан имеет более простую конструкцию, чем задвижка. Благодаря одной уплотнительной поверхности и минимальной площади уплотнения, шаровой клапан снижает стоимость конструкции и экономит производственный материал. 

Техническое обслуживание шарового клапана не требует особых усилий, к тому же он обеспечивает более эффективный производственный процесс, поскольку позволяет экономить средства и материалы.

Хорошая герметичность

Между поверхностями седла клапана и диска практически отсутствует скольжение, что приводит к уменьшению трения между двумя поверхностями. Поэтому уплотнительные поверхности меньше изнашиваются в течение длительного времени и обеспечивают хорошее уплотнение.

Кроме того, поскольку седло и диск клапана не изнашиваются, срок службы шарового клапана больше, чем у некоторых других клапанов.

К другим преимуществам шарового клапана относятся:

  • Установка шаровых клапанов не требует большой высоты, так как клапаны имеют толстую конструкцию.
  • Шаровые клапаны имеют различные модели и типы для более широкого выбора подходящих клапанов.
  • У шаровых кранов меньше утечек через седло, чем у задвижек.

Недостатки 

Вот некоторые недостатки, с которыми сталкиваются при использовании шарового крана:

Большие требования к крутящему моменту

Давление жидкости преодолевается тарелкой клапана с противоположного конца, что требует большого крутящего момента для закрытия этого клапана. Кроме того, чтобы поднять тарельчатый клапан и открыть клапан, требуется большой крутящий момент.

Высокое сопротивление потоку и потери давления

Запорные клапаны оказывают наибольшее сопротивление потоку. Это сопротивление возникает из-за наличия различных препятствий на пути потока жидкости в клапане. Высокое сопротивление также приводит к большим потерям давления в жидкости.

Ограниченное направление потока (однонаправленное)

Золотниковые клапаны ограничивают движение потока в одном направлении. Жидкости могут двигаться только снизу вверх или сверху вниз, не меняя направления.

К другим недостаткам шаровых клапанов относятся:

  • Их сложно устанавливать.
  • Они требуют больших отверстий для размещения дисков.
  • Они потребляют много энергии и шумят.

Функции шарового клапана

Назначение шаровых клапанов в операциях включения-выключения в качестве блокирующих или запорных клапанов, а также в операциях дросселирования для регулирования потока. В основном они предназначены для работы в качестве регуляторов расхода, но также функционируют в полностью открытом или закрытом состоянии для ограничения потока жидкости.

Вследствие небольшой высоты шарового клапана по сравнению с задвижкой диск шарового клапана при открытии или закрытии перемещается на небольшое расстояние к седлу клапана. Способность клапана постепенно уменьшать пространство между седлом и диском делает его пригодным для операций дросселирования. 

Кроме того, шаровые клапаны с меньшей вероятностью могут быть повреждены потоком жидкости в частично открытом положении, что повышает их эффективность в качестве дросселирующего устройства.

При использовании в операциях "включено-выключено" конструкция диска шарового клапана тщательно подбирается для обеспечения надежности уплотнения. Клапаны линейного перемещения, такие как шиберные, игольчатые и шаровые, могут применяться во многих операциях при наличии соответствующих условий. 

Запчасти для шаровых клапанов 

Запчасти для шаровых клапанов
Источник: Mechanical Boost

В состав шарового клапана входят привод, шток, диск (плунжер), корпус клапана, седло и колпак.

Диск шарового клапана

Тарелка клапана - это основная часть шарового клапана, отвечающая за пропуск, ограничение или регулирование потока жидкости в трубопроводе. Тарелка клапана поднимается или опускается в ответ на вращение штока. 

Диски шаровых кранов имеют три вида конструкции: Конструкция диска с плунжером, конструкция диска с композицией и конструкция диска с шаром.

Конструкции дисков шаровых клапанов
Источник: Mechanical Boost

Конструкция диска с плунжером

Эти диски имеют конец, сужающийся к плоской поверхности. Они лучше подходят для регулирования потока, чем диски с шариками и композитами.

Дизайн композиционного диска

Композитные диски подходят для систем водоснабжения, поскольку они практически не подвержены эрозии. Они имеют более широкую поверхность, чем диски с пробками и шариками, и являются сменными.

Конструкция шарикового диска

Эта конструкция в основном используется для операций включения-выключения. Она имеет сужающийся нижний конец и обычно используется в условиях низкого давления и температуры. 

Седло шарового клапана

Седло клапана - это уплотнительная поверхность для диска. Оно изготовлено таким образом, чтобы вмещать диск клапана, когда он опускается вниз для закрытия клапана. Седло шарового клапана может быть выполнено в корпусе клапана или привинчено. Диск клапана соединяется с седлом под прямым углом, что обеспечивает более надежное уплотнение.

A globe клапан назад Седло - это место уплотнения штока и колпака над диском. Оно удерживает давление среды от попадания на сальник клапана, так как диск клапана опирается на него в полностью открытом состоянии.

Шток шарового клапана

Шток соединяет диск с приводом клапана. Обычно он соединен с крышкой, а диск может быть соединен со штоком двумя способами: проскальзыванием по штоку или ввинчиванием в него.

Для более быстрого действия используйте шток шарового клапана сконструирован таким образом, чтобы диск при закрытии перемещался в направлении движения жидкости.

Корпус шарового клапана 

Эта часть шарового клапана защищает внутренние компоненты машины. Шаровой клапан имеет простую, но надежную конструкцию корпуса.

Привод шарового клапана 

Привод клапана вращает шток, который управляет движением тарелки клапана. Открытие и закрытие клапана определяется в первую очередь приводом. Привод шарового клапана классифицируется на два типа в зависимости от требований, предъявляемых к клапанам. К ним относятся:

  • Приводы с ручным управлением: Для управления штоком используются штурвалы или рукоятки.
  • Приводы с автоматическим управлением: Для управления штоком используются электрические, пневматические или гидравлические системы.

Крышка шарового клапана

Колпаки - это компоненты шарового клапана, устанавливаемые поверх корпуса клапана. Резьбовой шток проходит через отверстие в колпаке, и колпак соединяет корпус клапана с ручным рычажным устройством или приводами.

Как работает шаровой клапан?

Поток жидкости в шаровом клапане
Источник: Материалы проекта "Блог

Функция шарового клапана - пропускать, ограничивать или контролировать поток среды по трубе из одной области в другую. Для этого в шаровом клапане используются тарелка и седло клапана.

Седло шарового клапана расположено параллельно и по центру трубы. При повороте маховика или автоматическом управлении приводом шток клапана поворачивается, и тарелка клапана перемещается. 

При включении-выключении тарелка шарового клапана, управляемая штоком, либо полностью опускается, чтобы уплотнить седло клапана и тем самым перекрыть поток среды, либо полностью поднимается, чтобы пропустить поток среды. Когда тарелка клапана полностью поднята, поток среды имеет максимальную скорость, а когда она полностью опущена, поток среды полностью перекрывается.

При дросселировании диск поднимается не полностью, и поток жидкости происходит прямо пропорционально подъему диска клапана.

Установка и обслуживание шаровых клапанов

Установка 

Правильная установка шаровых клапанов снижает преждевременный износ и обеспечивает их нормальную работу. Установка шаровых кранов в вертикальном положении и удаление отходов внутри крана - вот некоторые правильные методы установки. К ним относятся:

  • Перед установкой внутренние части клапана должны быть очищены от жидкости.
  • Нагрузка на клапан должна поддерживаться, так как трубные хомуты на клапане могут его повредить.
  • Для установки клапана должно быть достаточно места.
  • При работе с фланцевыми соединениями или болтами болты следует затягивать по диагонали.
  • Проверьте болты, увеличив давление внутри клапана. Давление в клапане также увеличивается для подтверждения надежности уплотнения.
  • Необходимо проверить материалы, из которых изготовлены детали шарового клапана, чтобы убедиться, что они не были повреждены при транспортировке или хранение компонентов.
  • Номинальное давление клапана должно соответствовать требованиям.
  • Части фланцев труб, соприкасающиеся с клапанами, должны быть чистыми и без остатков.

Техническое обслуживание 

Обслуживание шаровых клапанов увеличивает срок их службы и обеспечивает оптимальные условия работы. Вот некоторые методы обслуживания, которые позволяют глобусным клапанам служить дольше:

  • Клапан следует регулярно осматривать, чтобы быстро заметить и устранить утечку.
  • Если клапан не используется, его следует регулярно циклировать.
  • Если необходимо отрегулировать сальник, болты сальника следует затягивать осторожно, так как чрезмерная затяжка может повредить сальник. (Сальник удерживает набивку в сальнике) 

Что нужно учесть перед покупкой шаровых клапанов

Шаровые клапаны выбираются в зависимости от их соответствия условиям, таким как температура, давление, тип жидкости и т. д. Поэтому выбор подходящего шарового клапана основывается на размере клапана, типе материала, номинальном давлении, стандарте и конструкции клапана, чтобы выбрать подходящий шаровой клапан.

Материал

Для изготовления шаровых клапанов используются различные материалы, такие как чугун, сталь и пластмассы, что обусловливает их применение в большинстве отраслей промышленности. Выбор подходящего шарового клапана требует знания свойств среды, проходящей через клапан.

Шаровые клапаны из нержавеющей стали обычно используются в высокотемпературных условиях, поскольку они устойчивы к заеданию и заклиниванию. Чтобы узнать, какой именно шаровой клапан подходит для различных условий, следует проконсультироваться с производителями.

Дизайн

Конструкции шаровых клапанов делятся на два типа: Конструкция корпуса клапана и конструкция диска. Конструкция корпуса шарового клапана включает стандартную, угловую и косую формы. 

Клапан со стандартным рисунком создает наибольшее препятствие для потока, что приводит к более высокому перепаду давления жидкости в этом клапане, в то время как клапан с угловым рисунком подходит для жидкостей с пробочным потоком. Клапаны с косым рисунком практически не подвержены эрозии. (Эти типы рисунка подробно описаны в разделе "Типы корпусов шаровых клапанов")

Конструкция диска шарового крана включает в себя диск с композитным составом, диск с плунжером и диск с шаром. Составной диск лучше всего подходит для работы в системах водоснабжения, в то время как плунжерные диски обеспечивают наилучшее регулирование потока из всех трех конструкций. Шаровой диск подходит для условий низких температур и давления. (О них мы уже говорили выше в разделе "Детали шарового крана").

Размеры клапанов 

Размер клапана имеет большое значение для дроссельных клапанов, поскольку размеры определяют, как жидкость проходит через клапан. Выбор размера шарового клапана требует исследований и знания требований. Обычно производитель подбирает размер клапана для покупателя. Размеры шарового клапана отличаются для каждой его функции.

Размер шарового клапана, как дроссельного клапана, важен для расчета перепада давления в определенных точках клапана.

При работе в режиме "включено-выключено" перепад давления не контролируется, так как Функции шарового клапана для пропускания или ограничения потока жидкости. Однако клапаны меньшего размера могут ограничивать поток, но это более экономичный вариант по сравнению с клапанами больших размеров.

Стандарты

Ниже приведены некоторые важные стандарты, используемые в нефтехимической промышленности для шарового клапана:

  • BS 1873: литые стальные клапаны
  • API 603: клапаны из нержавеющей стали
  • API 602/BS 5352: кованые стальные клапаны
  • API 598 и BS EN 12266-1: испытания клапанов
  • ASME B16.10: размеры клапанов с лицевой стороны
  • ASME B16.5 и ASME B16.47: фланцевые соединения
  • ASME B16.25: конструкция стыковых сварных соединений

Заключение

В этой статье мы рассмотрели функции шарового клапана, его части, требования к установке и обслуживанию, а также факторы, которые следует учитывать перед покупкой промышленного шарового клапана.

Dombor valve - это производитель промышленной арматуры, который предлагает высококачественные клапанные решения, соответствующие требованиям рынка и спецификациям труб. Мы гордимся тем, что создаем подходящие типы клапанов для различных условий. Поэтому связаться с сегодня!

ru_RURU
Анимационный логотип Домбор

Создание высококачественных клапанных решений требует глубокого понимания потребностей рынка. DomBor Valve, как надежный производитель арматуры, опирается на надежную сеть поставок, новейшее производственное и сборочное оборудование, а также на возможности цифрового проектирования и 20-летний опыт работы в отрасли.

Быстрый запрос