Русский
Технические характеристики и руководство по выбору регулирующего клапана
Создано 10.21
I. Применимые стандарты
Стандартный тип | Номер и название стандарта |
Международный стандарт | ASME B16.34 Клапаны — фланцевые, резьбовые и сварные концы |
Международный стандарт | ASME B16.104 Утечка через седло регулирующего клапана |
Международный стандарт | IEC 60534-2-4, IEC 60534-3-1 — Пропускная способность регулирующих клапанов и строительные длины |
Отечественный стандарт | GB/T 4213 Пневматические регулирующие клапаны |
Стандарт испытаний | API 598, ISO 5208 — Инспекция и испытания арматуры под давлением |
Стандарт | GB/T 17213.2 Клапаны регулирующие промышленные. Пропускная способность. Уравнения для расчета расхода жидкости при установленных условиях эксплуатации |
Примечание: JB/T 5296-1991 «Методы испытаний коэффициента расхода промышленной арматуры» был отменён в 2017 году и больше не указан.
II. Конструктивный принцип
Эксцентриковый поворотный регулирующий клапан состоит из дроссельного узла корпуса эксцентрикового поворотного клапана и пневматического исполнительного механизма.
Принцип работы: Сферическая пробка и вал клапана сконструированы с эксцентриситетом. При вращении вала клапана пробка движется эксцентрично по кулачковой траектории. При закрытии клапана гибкое плечо пробки подвергается упругой деформации и плотно прилегает к седлу, образуя уплотнение. Угловой ход 50° обеспечивает открытие и закрытие с присущей им сдвигающей способностью и устойчивостью к заклиниванию, что делает его пригодным для волокнистых, гранулированных и высоковязких сред. Поэтому его также называют кулачковым эксцентриковым клапаном.
Выбор исполнительного механизма
Модель | Тип конструкции | Применимая среда |
PDR | Пружинный возвратный мембранный тип | Стандартные условия эксплуатации, отказобезопасные применения |
PCR | Поршневой тип двойного действия | Большой диаметр, высокий перепад давления, тяжёлые условия эксплуатации |
Основные преимущества конструкции
Конструктивная особенность | Техническое преимущество |
Прямоточный проход корпуса | Низкое гидравлическое сопротивление, высокая пропускная способность |
Угловой ход 50° | Быстрый отклик открытия/закрытия, хорошая линейность регулирования |
Цельный корпус и крышка | Сокращённые точки внешней утечки |
Эвольвентный шлиц | Хорошее центрирование, высокая способность передачи крутящего момента |
Симметричная конструкция окна | Нормально открытый / нормально закрытый — свободно взаимозаменяемы на месте |
Эксцентричная сдвиговая конструкция | Защита от заклинивания частицами, подходит для вязких сред |
Компактный и лёгкий | Может устанавливаться под любым углом, простое обслуживание |
III. Три структуры уплотнения и допустимый перепад давления
1. Определения структур уплотнения
Тип уплотнения | Структурное определение | Сокращение |
TS | Уплотнительное кольцо, встроенное в седло, мягкая уплотнительная конструкция | Мягкое уплотнение |
SS | Местная наплавка твердого сплава Stellite на затворе и седле | Частичное твердое уплотнение |
SF | Полная наплавка твердого сплава Stellite на затворе и седле | Полное твердое уплотнение |
Как описано выше, TS означает кольцо O-ring, зажатое в седле; SS означает наплавку твердым сплавом Стеллит на уплотнительные поверхности пробки и седла (частичная наплавка); SF означает полную наплавку твердым сплавом Стеллит как на пробке, так и на седле (полная наплавка).
2. Сравнение характеристик
Тип уплотнения | Класс герметичности | Применимая температура | Износостойкость и стойкость к эрозии | Применимые среды / сценарии | Преимущества и недостатки |
Мягкое уплотнение TS | ASME B16.104 Класс VI (пузырьково-герметичная нулевая утечка) | -45 до 230°C | Умеренная; не устойчива к абразивной эрозии | Чистый газ, чистая вода, некоррозионные чистые среды | Лучшие уплотнительные характеристики, низкая стоимость; ограничение по низкой температуре, склонность к старению |
Частично твёрдое уплотнение SS | ASME B16.104 Класс IV | -195 до 400°C | Умеренная; устойчива к незначительным твёрдым частицам | Обычные нефтепродукты, пар, слабоагрессивные среды | Хорошее соотношение цена-качество; сбалансированные уплотнение и износостойкость |
SF Полное жесткое уплотнение | ASME B16.104 Класс IV | -195 до 400°C | Отличная; устойчивость к эрозии, кристаллизации и частицам | Среды, содержащие волокна, частицы, высокой вязкости, высокой температуры, сильной коррозии | Наибольший срок службы, широчайшая применимость; относительно высокая стоимость |
Примечания по классам утечки: Класс VI — это герметичное уплотнение с чрезвычайно низкой утечкой. Класс IV — это нормально достижимый уровень для клапанов с металлическим седлом; утечка составляет 0,01% от номинального Cv и не является нулевой. Металлические твердые уплотнения не предназначены для достижения герметичного уплотнения; Класс IV является разумным ожиданием для уплотнения металл-по-металлу.
3. Правила допустимого перепада давления
Тип уплотнения | Способность выдерживать перепад давления | Ограничения по выбору подачи воздуха / привода |
Мягкое уплотнение TS | Наименьший; более чем на 30% ниже, чем у твердого уплотнения того же размера | Подходит для обычных пружинных приводов PDR; строго запрещено для высокого перепада давления и сред с твердыми частицами |
Твердое уплотнение SS | Умеренный; достаточный запас по перепаду давления | PDR или PCR — оба приемлемы; общее обслуживание при средних и высоких перепадах давления |
SF полностью закалённое уплотнение | Наивысший; наилучшая стойкость к перепаду давления | Большой диаметр предпочтительно с поршневым приводом PCR; первый выбор для высоких перепадов давления и условий эрозии |
Ключевые ограничения:
- Фактический перепад давления при закрытии не должен превышать табличного значения в каталоге производителя.
- Давление на входе не должно превышать температурно-давленческий рейтинг корпуса по ANSI.
- Допустимый перепад давления для газовых сред больше, чем для жидких сред.
IV. Основные технические параметры
Позиция | Технические характеристики |
Диапазон размеров | 1″ до 12″ (DN25 до DN300) |
Класс давления | ANSI 150 / 300 / 600 LB |
Рабочая температура | Зависит от типа уплотнения: мягкое уплотнение TS от -45 до 230°C; твердое уплотнение SS/SF от -195 до 400°C |
Основная погрешность (с позиционером) | ±2% (справочно по GB/T 4213; подробности см. в каталоге производителя) |
Основная погрешность (без позиционера) | ±5% |
Гистерезис (с позиционером) | 1% |
Гистерезис (без позиционера) | 3% |
Зона нечувствительности (с позиционером) | 1% |
Зона нечувствительности (без позиционера) | 5% |
Диапазон регулирования | 100:1 (см. каталог конкретного производителя; некоторые модели 50:1) |
Собственная расходная характеристика | Линейная |
Тип присоединения | Межфланцевый тип (рекомендуется), фланцевый тип |
Покрытие | Углеродистая сталь: PLA9006 серебристо-белый; нержавеющая сталь: без покрытия |
V. Проектный расчёт
1. Таблица номинального коэффициента расхода Cv
Размер (дюйм) | Полный Cv | Cv при 60% хода | Cv при 40% хода | Cv при 20% хода (только металлическое седло) |
1 | 14 | 8.4 | 5.6 | 2.8 |
1-1/2 | 30 | 18 | 12 | 6.0 |
2 | 50 | 30 | 20 | 10 |
3 | 135 | 81 | 54 | — |
4 | 230 | 138 | 92 | — |
6 | 500 | 300 | 200 | — |
8 | 850 | 510 | 340 | — |
10 | 1300 | 780 | 520 | — |
12 | 1750 | 1050 | 700 | — |
Значения Cv в таблице являются типичными данными продукта. Продукты одного размера от разных производителей могут отличаться; при выборе следует руководствоваться каталогом производителя.
2. Расчет Cv для рабочих условий
Жидкие среды (некритический поток, без флешинга/кавитации):
Где:
Q = объемный расход (м³/ч)
ρ = относительная плотность (относительно воды, безразмерная)
ΔP = перепад давления на клапане (бар)
Применимое условие: Данная упрощённая формула применима для недросселированного потока ньютоновских жидкостей. При наличии фазового перехода (вскипания) или кавитации необходимо ввести коэффициент восстановления давления FLFL и критический перепад давления для коррекции в соответствии с IEC 60534-2-1 (GB/T 17213.2); данная формула не может применяться напрямую.
Газовые среды: Расчёт производится по специализированным формулам для сжатого газа низкого или высокого давления с коррекцией на рабочую температуру и давление. Для различения газа низкого давления (ΔP<0.5P1ΔP<0.5P1) и дросселированного потока, а также значений коэффициента расширения YY и коэффициента отношения перепада давления XTXT, следует обращаться к IEC 60534-2-1 или GB/T 17213.2.
3. Принципы выбора Cv
Диапазон выбора | Пригодность для эксплуатации |
Ход 40%–60% | Оптимальный диапазон регулирования; хорошая линейность, отсутствие колебаний |
< 10% | Малый ход предрасположен к колебаниям и неточному регулированию; выбор не должен попадать в этот диапазон |
> 80% | Большой ход с насыщением расхода; недостаточный запас регулирования нагрузки |
4. Проверка допустимого перепада давления
Параметр проверки | Содержание проверки |
Тип конструкции | Металлическое седло / мягкое седло; корпус из углеродистой стали / нержавеющей стали |
Привод | Пружинный возвратный PDR / двухстороннего действия поршневой PCR |
Условия эксплуатации | Давление подачи воздуха, поток на открытие / поток на закрытие, газообразная / жидкая среда |
Граничные ограничения | Фактический перепад давления ≤ табличного значения в каталоге производителя; давление на входе не превышает номинальное давление корпуса |
5. Применимость температурно-давленческих характеристик материала корпуса клапана
Материал корпуса | Применимая температура | Применимый класс давления | Примечания |
Углеродистая сталь WCB | -29 до 425°C | 150 / 300 / 600 LB | Выше 425°C склонность к графитизации |
CF8 (304) | -195 до 400°C | Все классы | Умеренная коррозия, низкотемпературная эксплуатация |
CF8M (316) | -195 до 400°C | Все классы | Кислотно-щелочная среда, сильная коррозия |
6. Температурные и давностные пределы сальникового уплотнения
Тип сальникового уплотнения | Допустимый диапазон температур | Применимая среда |
Армированный ПТФЭ | от -45 до 230°C | Температура окружающей среды, без высокотемпературной эксплуатации |
Гибкий графит | от -196 до 538°C | Высокая/низкая температура, пар, агрессивные среды |
VI. Стандартные комбинации материалов
Материал корпуса | Конфигурация затвора / седла | Материал штока | Применимая среда |
WCB | 304SS / SS / SF / TS | 304 азотированный | Вода, пар, обычные нефтепродукты |
CF8 | CF8M / SS / SF | 316SS / 17-4PH | Умеренная коррозия, низкотемпературные среды |
CF8M | CF8M / SS / SF / TS | 316SS | Кислоты/щелочи, сильная коррозия, высокая температура |
VII. Типичные неисправности, причины и способы устранения
Проявление неисправности | Причина неисправности | Способ устранения |
Плохая точность регулирования, большие колебания расхода | Неправильная калибровка позиционера; колебания давления воздуха питания; длительная работа при малом открытии; загрязнения среды вызывают заклинивание | Перекалибровать нуль и диапазон; установить регулятор давления воздуха питания; пересчитать Cv и подобрать заново; разобрать и очистить затвор от посторонних веществ |
Чрезмерная внутренняя утечка | Старение уплотнительного кольца TS; эрозия и износ уплотнительной поверхности SS/SF; усталость гибкого рычага затвора; застревание мусора на уплотнительной поверхности | Заменить мягкое уплотнение O-ring; притереть или заменить на полное твердое уплотнение SF; заменить пробковый узел; установить фильтр на входе |
Медленное срабатывание, заедание | Чрезмерная затяжка сальника; коррозия штока; отклонение соосности соединительной тяги; износ диафрагмы/поршня привода | Moderately loosen packing gland; polish stem and apply anti-corrosion treatment; align transmission linkage; replace actuator seals and diaphragm |
Утечка воздуха в приводе, потеря позиции | Старение или повреждение диафрагмы; нарушение герметичности соединений; усталость пружины; загрязнение воздушной линии водой/маслом | Заменить диафрагму и прокладки; восстановить герметичность трубных соединений; заменить пружинный узел; установить осушитель/фильтр воздушной линии |
Отказ переключения пневматического открытия / пневматического закрытия | Неправильная сборка симметричных окон корпуса; направленное отклонение рычажного механизма | Пересоберите рычажный механизм согласно оригинальной конструкции; переключите режим пневматического открытия / пневматического закрытия на месте |
Высокий рабочий шум | Чрезмерный перепад давления; скорость потока выше допустимой; дроссельный вихрь | Используйте многоступенчатое снижение давления; соответствующим образом увеличьте размер клапана; оптимизируйте схему потока в трубопроводе |
VIII. График текущего технического обслуживания и ухода
Интервал технического обслуживания | Содержание технического обслуживания |
Ежедневный осмотр | Проверка давления подачи воздуха, хода клапана, внешних утечек и аномального рабочего шума |
Каждые шесть месяцев | Калибровка позиционера, очистка фильтра подачи воздуха, подтяжка сальника, повторная затяжка болтов |
Ежегодное техническое обслуживание | Разборка и осмотр износа пробки и седла, замена уплотнений привода, полная калибровка хода |
Запас частей на складе | Кольца O-ring, сальник, диафрагма, фильтрующий элемент позиционера, узел уплотнения седла |
Гарантийный срок | 18 месяцев после отгрузки или 12 месяцев после установки, в зависимости от того, что наступит раньше; бесплатный ремонт или замена при производственных дефектах |
IX. Сводка по выбору и применению
Основную логику выбора эксцентриковых поворотных регулирующих клапанов можно свести к трем пунктам:
Во-первых, выбирайте тип уплотнения в зависимости от среды.
- Для чистых сред, требующих герметичного уплотнения, выбирайте
мягкое уплотнение TS.
- Для обычных нефтепродуктов, пара и сред с незначительным содержанием частиц выберите
частично твёрдое уплотнение SS.
- Для сред, содержащих волокна, частицы, высоковязких, высокотемпературных и сильно коррозионных сред выберите
полностью твёрдое уплотнение SF.
Во-вторых, выберите привод в соответствии с перепадом давления.
- Мягкие уплотнения имеют наименьшую стойкость к перепаду давления и строго запрещены для работы с высоким перепадом давления.
- Полностью твёрдые уплотнения SF обладают наибольшей стойкостью к перепаду давления; для больших диаметров и высокого перепада давления отдавайте приоритет
двусторонним поршневым приводам PCR.
В-третьих, определите материал в соответствии с условиями эксплуатации.
- WCB
подходит для воды, пара и обычных нефтепродуктов.
- CF8
подходит для слабой коррозии и низкотемпературных условий.
- CF8M
подходит для кислот/щелочей, сильной коррозии и высокотемпературных условий.
- Для набивки,
Усиленный ПТФЭ используется для окружающей температуры, а гибкий графит — для высоких/низких температур, пара и агрессивных сред.
В полевых условиях наиболее критичной проблемой является длительная работа при малом открытии — это не только приводит к низкой точности регулирования, но и ускоряет эрозию плунжера и седла. Если обнаружено, что клапан длительное время работает при открытии менее 10%, это указывает на то, что Cv завышен и расчёт выбора следует выполнить заново. Кроме того, если в жидких средах существует риск флешинга или кавитации, упрощённую формулу нельзя использовать напрямую для расчёта Cv; необходимо выполнить проверку запирания потока в соответствии с IEC 60534-2-1.
Контакт
Оставьте свои контактные данные, и мы свяжемся с вами.
WhatsApp