Редукционные клапаны и регуляторы давления
Редукционный клапан
Автоматический регулятор давления прямого действия
Редукционный клапан
Такой клапан служит для снижения давления среды в трубопроводе и поддержания этого сниженного давления за клапаном независимо от колебаний давления перед клапаном. Чаще всего редукционные клапаны устанавливают на заводе в цех трубопроводов пара и сжатого воздуха, если котельная и компрессорная вырабатывают пар и сжатый воздух более высокого давления, чем то, которое требуется для ведения процессов и которое допускает прочность установленной в цехе аппаратуры.
Односедельный пружинный редукционный клапан, широко применяемый в цехах химических заводов, изображен на рисунке 233. Среда, поступающая по трубопроводу в клапан слева, давит как на золотник (снизу), так и на поршень, находящийся под корпусом клапана и связанный с золотником с помощью штока (сверху). Площади поверхности золотника и поршня одинаковы, поэтому силы давления на них равны. Таким образом, система золотник - поршень оказывается уравновешенной. Это значит, что при пуске среды в клапан шток вместе с золотником и поршнем не изменит своего положения; в частности, если золотник закрывает седло, то среда через седло в правую часть клапана поступать не будет. Для пуска среды через золотник, вращением маховичка начинают сжимать пружину, тем самым выводя систему из равновесия. Шток начинает приподниматься, открывая среде доступ в пространство над золотником и в трубопровод, присоединенный к клапану справа. Движение штока вверх будет продолжаться до тех пор, пока давление среды, заполнившей трубопровод справа от клапана, не уравновесит силу натяжения пружины. В этот момент шток опустится и золотник закроет проход. При понижении давления справа (при израсходовали среды) шток вновь переместится вверх, открывая среде проход в пространство над золотником. Меняя натяжение пружины с помощью маховичка, добиваются установления нужного давления среды в трубопроводе за клапаном.
При полном прекращении разбора среды клапан должен автоматически закрыться. Однако вследствие отсутствия в нем запорного органа, действующего принудительно, золотник может сесть на седло не вполне плотно и продолжать постепенный пропуск среды за клапан до полного выравнивания давлений по обе его стороны. Поэтому до редукционного клапана устанавливают обычный вентиль, а после него - предохранительный клапан, описание которого приводится ниже.
Скорость среды при прохождении через седло клапана достигает чрезвычайно больших величин (400 - 500 м/с). При столь значительных скоростях присутствие в среде капель жидкости, песка, окалины и т. п. влечет за собой быстрый износ золотника. Поэтому клапан перед установкой разбирают для очистки от грязи, а трубопровод тщательно продувают для освобождения от песка и окалины. По этой же причине на паропровод перед редуктором устанавливают водоотделитель.
Клапан описанной конструкции не обеспечивает точной регулировки давления среды. Более точно поддерживают заданное давление автоматические регуляторы.
Автоматический регулятор давления прямого действия
Такой регулятор изображен на рисунке 234. Он служит для поддержания заданного давления в трубопроводах для неагрессивных газов, воздуха, нефтепродуктов, пара при температурах до 300оС.
В чугунном корпусе помещается двухседельный золотник, выполняющий функции золотника и поршня описанного ранее редукционного клапана. Сидящий на призматических опорах рычаг с грузами стремится приподнять золотник. Давление среды, поступающей в пространство над мембраной по импульсной трубке, соединенной с трубопроводом за клапаном, противостоит давлению груза. С увеличением регулируемого давления за клапаном под действием мембраны преодолевается усилие, развиваемое грузом, и золотник опускается, уменьшая проходное сечение, до тех пор, пока давление за клапаном не станет равным заданному давлению. С уменьшением давления на мембранное устройство золотник поднимается, открывая проход среде.
| ||
| 1 - корпус; 2 - золотник; 3 - мембрана;4 - рычаг; 5 - груз. Рисунок 234 - Автоматический регулятор прямого действия “после себя” | 1 - футерованный корпус; 2 - диафрагма; 3 - мембранная регулирующая головка. Рисунок 235 - Регулирующий коррозионностойкий мембранный клапан. |
Мембранная головка изготовляется нескольких номеров. Номер головки и количество грузов выбираются в зависимости от величины регулируемого давления.
Для защиты резиновой мембраны от высокой температуры верхняя полость мембранной головки заполняется водой или другой жидкостью, не смешивающейся с регулируемой средой.
Описанный клапан регулирует давление среды после себя. Он может регулировать давление среды до себя в том случае, если импульсная трубка будет присоединена к трубопроводу перед клапаном, а золотник повернут на 1800.
На рисунке 235 изображен регулирующий коррозионно-стойкий мембранный клапан, устанавливаемый на линиях агрессивных жидкостей и газов и сконструированный с использованием футерованного корпуса мембранного вентиля. Работа клапана регулируется мембранным механизмом, аналогичным механизму клапана по рисунку 234. Давление над регулирующей мембраной уравновешивается пружиной.