Различные типы клапанов, используемых в трубопроводах

Клапаны – это устройства, которые имеют цель регулировать поток и управлять давлением в системе или процессе. Они являются важными элементами в трубопроводной системе, которая предназначена для передачи различных сред, включая жидкости, газы, пар и суспензии.

В системе трубопроводов используются различные типы клапанов с учетом требований. Стоимость клапанов составляет значительную часть общей стоимости трубопроводов - от 20% до 30%. Однако стоимость клапанов данного типа и размера может варьироваться на 100%. Это означает, что выбор шарового клапана вместо дроссельной заслонки для той же функции может обойтись дороже. Поэтому выбор клапанов является важным аспектом в экономике и работе технологических установок.

Среди доступных типов клапанов в трубопроводах можно выделить следующие: шиберная задвижка, шаровой клапан, обратный клапан, конический клапан, шаровая задвижка, дроссельная задвижка, игольчатый клапан, шланговая задвижка и клапан сброса давления. Рассмотрим более подробно каждый из этих типов.

• Шиберная задвижка — это наиболее распространенный тип клапана, который встречается на всех технологических установках. Используется она для прекращения или запуска потока жидкости и осуществляет линейное перемещение. В процессе работы задвижка может находиться только в полностью открытом или полностью закрытом состоянии. Они применяются в различных условиях, где требуется жидкостный сервис, например, воздух, топливный газ, питательная вода, пар, смазочное масло, углеводороды и другие. Главное достоинство задвижки заключается в ее способности обеспечить надежное и герметичное перекрытие.
• Шаровой клапан является незаменимым элементом для управления, возможности открытия и остановки потока жидкости. Он применяется там, где важным является регулирование потока и обеспечение герметичности системы. Отличительной особенностью шарового клапана является его способность обеспечить наилучшую герметичность по сравнению с другими типами клапанов, такими как задвижки. Однако, стоимость шарового клапана выше, чем у задвижек.
• Клапан обратного действия служит для предотвращения обратного потока в системе трубопровода. Он открывается при прохождении жидкости под давлением через трубопровод, но закрывается при любом изменении направления потока.
• Клапан конической формы является поворотным механизмом, который использует коническую или цилиндрическую пробку для контроля потока жидкости или газа. Диск клапана имеет форму пробки и обеспечивает проход для прохождения потока. Конический клапан может использоваться как затворный механизм с двумя положениями и обеспечивать герметичное закрытие без протечек. Такой клапан может применяться в условиях высокого давления и температуры, включая вакуумные условия.
• Шаровая задвижка представляет собой устройство, которое используется для контроля потока в системе. Она оснащена шарообразным диском, который может быть повернут на 90° для открытия или закрытия потока. Быстродействующий тип шаровой задвижки обеспечивает быструю реакцию и эффективное управление потоком жидкости. Благодаря своей конструкции, шаровая задвижка является компактной и легкой, что делает ее удобной в использовании и экономичной в жизненном цикле.
• Дроссельный запорный механизм представляет собой поворотное устройство, которое используется для контроля, регулирования и запуска потока среды. Его особенностью является короткий круглый корпус. Дроссельный клапан, также известный как клапан-бабочка, прекрасно подходит для больших потоков благодаря своей компактной и легкой конструкции, которая занимает меньше места по сравнению с другими типами клапанов.
• Сходство шарового клапана прослеживается в конструкции игольчатых клапанов, однако их главное отличие заключается в наличии острой иглы, напоминающей диск. Эти клапаны предназначены для точного управления потоком в системах, где применяются трубопроводы с небольшим диаметром. Название они получают от формы своего конического остроконечного диска и соответствующего места, на котором они устанавливаются.
• Зажимной клапан, широко известный как шланговая задвижка, представляет собой клапан, осуществляющий линейное движение. Он используется для регулирования, запуска и остановки потока жидкости. Внутри него находится резиновая трубка, также называемая зажимной трубкой, и механизм зажима для контроля течения жидкости. Такой тип клапана отлично подходит для работы с суспензиями, жидкостями, содержащими большое количество взвешенных твердых частиц, а также системами, которые перевозят твердый материал пневматически.
• Защитные механизмы, известные как клапаны сброса давления или предохранительные клапаны, имеют широкое применение для обеспечения безопасности и надежности оборудования и трубопроводных систем. Они предотвращают возникновение избыточного давления или вакуума, обеспечивая автоматическое сброс давления или нормализацию при определенных установленных параметрах.

Клапаны в системах трубопроводов выполняют разнообразные функции, включая остановку и запуск потока жидкости. В зависимости от того, открыт клапан или закрыт, он либо пропускает технологическую жидкость, либо останавливает ее поток. Некоторые клапаны также позволяют регулировать расход жидкости в зависимости от процента открытого положения, что осуществляется за счет дросселирования потока. Это достигается через уменьшение отверстия, что приводит к большему ограничению потока жидкости.

Клапаны также играют роль в контроле направления потока жидкости. Многопортовые клапаны позволяют управлять тем, куда пойдет жидкость. Они могут перенаправлять поток из одного направления в другое с помощью определенных портов и каналов.

Еще одна важная функция клапанов – регулирование потока или давления в трубопроводной системе. Автоматические регулирующие клапаны поддерживают заданный уровень потока и давления в системе. Они регулируют открытие и закрытие клапана, чтобы поддерживать необходимые параметры потока и давления.

Также существуют клапаны для сброса давления или вакуума в трубопроводной системе и оборудовании. Они защищают технологическую систему от избыточного давления и создают условия для создания вакуума при необходимости.

Существует множество различных типов клапанов, которые выполняют эти функции. Соответственно клапаны можно классифицировать по функциональному назначению, по типу концевых соединений, по принципу работы, а также по типу привода, который используется для их управления. Каждый тип клапана имеет свои преимущества и рекомендуется для определенных условий и требований установки.

Классификация клапанов по функциональному назначению

• Функция изоляции: шиберная задвижка, шаровой клапан, конический клапан, поршневой клапан, мембранный клапан, дроссельная задвижка, шланговая задвижка.
• Функция регулировки: шаровая задвижка, игольчатый клапан, дроссельная задвижка, мембранный клапан, шаровой клапан, конический клапан, шланговая задвижка.
• Предохранительный клапан: понижающий давление клапан, вакуумный предохранительный клапан.
• Невозвратный клапан: обратный клапан поворотного типа, подъемный обратный клапан.
• Клапан специального назначения: многопортовый клапан, поплавковый клапан, клапан с педальным управлением, шиберно-ножевая задвижка, линейная глухая задвижка.

Запорный клапан отключает или перекрывает поток жидкости, когда это необходимо. В эту категорию входят шиберные задвижки, шаровые, поршневые, мембранные, дроссельные заслонки и пережимные клапаны.

Регулирующий клапан, как следует из названия, регулирует поток жидкости. Шаровые, игольчатые, дроссельные, диафрагменные и пережимные клапаны часто используются в качестве регулирующих клапанов. Интересно, что некоторые клапаны выполняют две функции одновременно. Например, шаровой клапан может использоваться и в качестве запорного клапана, и в качестве регулирующего клапана.

Клапан сброса давления и вакуума предотвращает избыточное давление и вакуум в системе, что может привести к повреждению трубопроводов и оборудования. Обратные клапаны, такие как обратный клапан поворота и подъема, предотвращают обратный поток в системе. Стоит отметить, что некоторые клапаны имеют особое назначение, такие как многопортовые, ножевые и линейные глухие клапаны. Они предназначены для выполнения конкретных задач и широко применяются в соответствующих областях.

Классификация клапанов на основании их концевого соединения

Клапаны могут быть различного типа соединения на основании их концевого соединения. Одним из вариантов являются винтовые или резьбовые соединения, которые присоединяются к соответствующей резьбе на трубе. Клапаны малого диаметра, используемые для подключения приборов или в качестве точек отбора проб, часто имеют резьбовые концы.

В большинстве трубопроводов применяются клапаны с фланцевыми концами.

При очень высоких давлениях и температурах используются стыковые сварные клапаны.

Для низкого давления применяются сварные клапаны с цоколем.

Есть также обратные и дроссельные клапаны, которые доступны с пластинами и наконечниками. Эти типы концов применяются при ограниченном пространстве.

Классификация клапанов на основании способа их открытия и закрытия

Еще одним критерием классификации клапана является способ его открытия и закрытия. Каждый клапан работает с использованием либо линейного, либо вращательного движения, либо может выполнить четверть оборота.

Клапаны с линейным перемещением имеют закрывающий элемент, который перемещается по прямой линии и регулирует поток, запускает или останавливает его. Механизм закрывающего устройства может быть представлен диском или гибким материалом, например диафрагмой. Клапаны с линейным перемещением работают медленнее, но обеспечивают более точное и стабильное положение закрывающего элемента.

Клапаны с вращательным движением вращают диск или поворачивают его относительно шарнирного стержня, на котором диск закреплен.

Четвертьоборотные клапаны обеспечивают полное открытие или закрытие потока при повороте штока на 90 °. Этот тип клапанов предлагает значительно более быструю операцию, чем клапаны с линейным перемещением. Они иногда также называются поворотными клапанами.

Классификация клапанов по типу приводов

Типы приводов:

• С ручным управлением: маховик, ручной рычаг, шестерня, цепь.
• Работающий от привода: электродвигатель, воздух/вневматический, гидравлический, электромагнитный.
• Автоматический.

Клапаны могут быть классифицированы по типу привода, который используется для передачи движения и контроля над ними. Существует несколько способов управления клапанами вручную, включая использование маховика, рычага, цепи или шестерни. Кроме того, для управления клапанами из диспетчерской может использоваться внешний источник энергии, такой как электродвигатель, воздух, гидравлическая жидкость или соленоид. Также существуют автоматические обратные клапаны, которые открываются при обратном потоке.