Главная / НОВОСТИ / Новости отрасли / Описание типов клапанов потока: задвижка, шаровой, шаровой, бабочка и другие. 
2026-07-13
Контент
Сегодня в трубопроводных системах используются девять типов клапанов расхода: задвижки, шаровые, шаровые, дроссельные, обратные, пробковые, игольчатые, мембранные и пережимные клапаны. Каждый из них управляет потоком посредством разного механического действия — клина, который встает на место, диска, вращающегося на девяносто градусов, шара, который поворачивается, открывая отверстие, или гибкой втулки, которая сжимается. Тип клапана, который вам нужен, зависит от трех факторов: требуется ли вам двухпозиционное отключение или точное дросселирование, какое воздействие жидкость оказывает на внутренние детали (абразивная суспензия, агрессивные химические вещества, чистая вода, сжатый воздух) и какое падение давления может выдержать система.
Шаровые и задвижки доминируют в изолирующих функциях, поскольку в полностью открытом состоянии они практически не создают препятствий. Глобус и игла клапаны доминируют в режиме дросселирования, поскольку их внутренняя геометрия рассчитана на частичное управление потоком без вибрации или чрезмерного износа. Обратные клапаны являются чем-то странным — они вообще никогда не регулируют поток, а только останавливают обратный поток. В оставшейся части руководства описывается каждый тип, способы определения размера и выбора между ними, а также то, какое место каждый из них занимает в реальной компоновке трубопроводов.
Каждый клапан потока работает, изменяя размер или форму отверстия, через которое проходит жидкость. Механизм, используемый для этого, разделяет клапаны на два широких семейства движений, и понимание этого разделения значительно упрощает остальную часть выбора клапана.
Задвижки, проходные, мембранные и пережимные клапаны перемещают запорный элемент по прямой, перпендикулярно или параллельно пути потока. Ворота опускаются вниз через проточное отверстие. Шаровой диск движется вверх и вниз по сиденью. Это прямолинейное движение, как правило, требует большего количества поворотов маховика для полного открытия или закрытия, но оно обеспечивает более точный контроль над кривой потока, поэтому шаровые клапаны появляются везде, где заводу необходимо точно регулировать пар или горячую воду.
Шаровые, поворотные и пробковые клапаны поворачивают запорный элемент, обычно на четверть оборота (90 градусов), между полностью открытым и полностью закрытым. Это механически проще, быстрее в эксплуатации и легче автоматизировать с помощью четвертьоборотного привода. Недостаток заключается в том, что большинство поворотных клапанов не рассчитаны на точное дросселирование вблизи закрытого положения — край шара или диска находится близко к седлу, и эрозия быстро ускоряется, если они используются для непрерывной работы в частично открытом положении.
Третья концепция, которую стоит знать, — это характеристика потока , который описывает, какое изменение расхода вы получите на градус хода клапана. Клапаны с линейной характеристикой увеличивают расход равномерно по мере хода. Равнопроцентные клапаны сначала увеличивают поток медленно, а затем быстро, почти полностью открываясь, что подходит для систем, где падение давления сильно варьируется в рабочем диапазоне. Быстрооткрывающиеся клапаны достигают почти максимального расхода в течение первого небольшого процента хода, а это именно то, что вам нужно от двухпозиционного запорного клапана, и именно то, чего вы не хотите от регулирующего клапана.
В приведенной ниже таблице перечислены наиболее широко используемые типы клапанов по основным функциям, типичным размерам и недостаткам каждого из них. Используйте его в качестве быстрого фильтра, прежде чем читать последующие подробные разделы.
| Тип клапана | Основная функция | Типичный диапазон размеров | Основное ограничение |
|---|---|---|---|
| Ворота | Полная изоляция включения/выключения | от 1/2 до 96 дюймов | Плохое дросселирование, медленная работа. |
| Глобус | Точное регулирование | от 1/4 дюйма до 24 дюймов | Высокий перепад давления даже в открытом состоянии. |
| Мяч | Быстрое включение/выключение | от 1/4 до 48 дюймов | Ограниченный срок регулирования в стандартных портах |
| Бабочка | Контроль потока большого диаметра | от 2 до 144 дюймов | Диск препятствует потоку даже в открытом состоянии. |
| Проверить | Только предотвращение обратного потока | от 1/4 дюйма до 72 дюймов | Нет ручной регулировки потока. |
| Вилка | Вкл/выкл с плотным уплотнением | от 1/2 дюйма до 24 дюймов | Более высокий рабочий крутящий момент |
| Игла | Точное измерение низкого расхода | от 1/8 дюйма до 2 дюймов | Не подходит для больших объемов потока. |
| Диафрагма | Коррозионная или шламовая изоляция | от 1/4 до 12 дюймов | Потолки давления и температуры |
| Пинч | Поток шлама и абразивных сред | от 1/2 дюйма до 24 дюймов | Износ втулки при многоцикловой эксплуатации |
Задвижка работает, опуская клиновидную или параллельно-шиберную задвижку прямо вниз поперек пути потока. Когда он полностью втягивается, отверстие практически не засоряется, поэтому полностью открытая задвижка практически не приводит к потере давления — настоящее преимущество в длинных магистральных трубопроводах, где каждая капля потери напора увеличивает стоимость перекачки. Компромисс проявляется в тот момент, когда задвижка оказывается наполовину открытой: турбулентный поток вокруг частично открытого края затвора вызывает вибрацию, износ седла и, в конечном итоге, утечку, поэтому задвижки конструируются и предназначены строго для полностью открытого или полностью закрытого использования, а не для дросселирования.
Для работы обычно требуется несколько поворотов маховика, что замедляет закрытие задвижек в аварийной ситуации по сравнению с четвертьоборотным шаровым или дроссельным клапаном. Существуют две распространенные конструкции ворот: восходящий стебель ворота, в которых шток заметно поднимается при открытии клапана, обеспечивая мгновенную визуальную индикацию положения, и неподнимающийся стебель ворота, используемые там, где вертикальный зазор ограничен, например, в подземных водопроводах.
Проходные клапаны получили свое название от сферической формы корпуса с S-образным внутренним каналом потока. Этот путь заставляет жидкость дважды менять направление при прохождении через клапан, и именно это делает шаровые клапаны такими хорошими в дросселировании — конструкция диска и седла находится непосредственно в потоке потока в каждом положении, обеспечивая плавное, контролируемое уменьшение потока от полностью открытого до струйки. Тот же S-образный путь является причиной того, что проходные клапаны выдерживают заметно более высокий постоянный перепад давления, чем задвижка или шаровой клапан того же размера, даже широко открытый.
Поскольку диск проходит короткое линейное расстояние до полного посадки, шаровые клапаны закрываются быстрее и точнее, чем задвижки, и они намного лучше выдерживают частые циклические нагрузки. Это делает их стандартным выбором для станций управления паром, регулирования питательной воды котлов и любых приложений, где оператору необходимо установить точный расход, а не просто включать или выключать поток.
В шаровом кране используется просверленная сфера, которая вращается на четверть оборота внутри корпуса. Совместите отверстие с трубой, и поток пройдет практически без ограничений; поверните на девяносто градусов, и твердая поверхность шарика полностью заблокируется. Такое действие на четверть оборота означает, что шаровой кран может перейти из полностью открытого состояния в полностью закрытое примерно за одну секунду с помощью стандартной рычажной рукоятки, поэтому шаровые краны являются выбором по умолчанию везде, где требуется быстрое аварийное отключение, от газораспределительных линий до подачи воздуха для КИП.
Шаровые краны со стандартным отверстием (уменьшенным проходным отверстием) распространены и стоят дешевле, но шаровые краны с полным проходом, в которых отверстие точно соответствует внутреннему диаметру трубы, используются всякий раз, когда речь идет о очистке скребками, минимальном перепаде давления или потоке шлама. Шаровые краны чрезвычайно плотно герметизируют как жидкости, так и газы благодаря упругим материалам седла, таким как ПТФЭ, но это же самое мягкое седло становится слабым местом при работе с высокотемпературным паром, где вместо него используется шаровой кран с металлическим седлом.
Дроссельный затвор устанавливает плоский или профильный диск на центральном валу, который вращается внутри отверстия трубы. В отличие от шарового крана, диск никогда не втягивается полностью — даже полностью открытый тонкий край диска остается на пути потока, что приводит к небольшому, но реальному перепаду давления по сравнению с шаровым или запорным клапаном. То, что теряют дисковые затворы при беспрепятственном потоке, они компенсируют весом и стоимостью при больших диаметрах: 24-дюймовый дроссельный клапан весит долю эквивалентной задвижки и устанавливается на гораздо более короткую строительную длину, поскольку большинство конструкций монтируются в виде тонкой пластины или проушины между двумя фланцами трубы, а не прикручиваются болтами с помощью собственных фланцевых концов.
Поворотные затворы делятся на два конструктивных семейства. Концентрический В конструкциях используется седло с резиновой подкладкой, и они экономичны для подачи воды и воздуха под низким давлением. Тройное смещение В конструкциях используется металлическое седло с тремя геометрическими смещениями, которые позволяют диску вращаться без трения седла до конечной степени закрытия, обеспечивая герметичное перекрытие при высоком давлении и температуре, не полагаясь на мягкое седло.
Обратный клапан никогда не нуждается в маховике, рычаге или приводе, поскольку он открывается и закрывается самостоятельно в зависимости от направления потока. Прямой поток толкает диск, шар или заслонку в открытое положение; любое изменение направления потока выталкивает тот же элемент обратно на свое место и немедленно останавливает обратный поток. Это делает обратные клапаны незаменимыми там, где насос может перекачивать обратно, компрессор может остановиться и повернуть вспять или два источника потока могут в противном случае перекрестно загрязнить друг друга.
Три конструкции охватывают большинство приложений. Поворотные обратные клапаны используйте шарнирный диск, который открывается вместе с потоком и закрывается под действием силы тяжести и противодавления — простой вариант с низким ограничением, но склонный к сильному удару в системах с внезапным изменением направления потока. Подъемные обратные клапаны используйте диск, который поднимается прямо вверх со своего седла, внутренне похожий на шаровой клапан, и хорошо справляйтесь с системами более высокого давления. Двухпластинчатые (вафельные) обратные клапаны используйте два подпружиненных полудиска, которые закрываются быстрее, чем при повороте, уменьшая удар гидроудара, который повреждает трубопроводы в высокоскоростных системах.
Помимо шести типов «рабочих лошадок», описанных выше, четыре специальных конструкции клапанов решают проблемы, с которыми не могут справиться обычные типы клапанов.
В игольчатом клапане используется тонкий конический стержень, который ввинчивается в подходящее седло, обеспечивая чрезвычайно точный контроль над очень небольшими объемами потока. Длинный постепенный конус означает, что многие повороты штока приводят лишь к небольшому изменению проходного сечения, а это именно то разрешение, которое необходимо для калибровки приборов, измерения линий пилотного газа или стравливания небольших объемов из системы, находящейся под давлением. Игольчатые клапаны редко изготавливаются с номинальным размером более 2 дюймов, поскольку вся цель их конструкции — точность при низком расходе, а не объеме.
Пробковый клапан вращает коническую или цилиндрическую пробку с просверленным в ней проходом, что по своей концепции аналогично шаровому крану, но с формой пробки вместо сферы. Пробковые клапаны надежно герметизируют абразивные и грязные среды, поскольку плоские уплотнительные поверхности противостоят царапинам, которым может подвергнуться сферическая поверхность шара, а корпуса многоходовых плунжерных клапанов могут направлять поток между тремя или четырьмя трубными соединениями от одного клапана, что сокращает количество труб, необходимых для отвода потока в системах дозирования химических веществ.
В мембранном клапане используется гибкая мембрана, обычно резиновая или с покрытием из ПТФЭ, которая прижимается к переливному или прямоточному седлу, чтобы остановить поток. Поскольку диафрагма является единственной смачиваемой частью, подвергающейся воздействию жидкости, а сам корпус клапана никогда не контактирует со средой, мембранные клапаны превосходно справляются с высококоррозионными химическими веществами, суспензиями, а также стерильными или сверхчистыми жидкостными системами, где любой контакт металла может привести к загрязнению продукта. Их ограничение в основном термическое — эластомерный материал диафрагмы определяет потолок давления и температуры для клапана.
В пережимном клапане используется гибкая резиновая втулка, которая механически или пневматически сжимается по всему диаметру. Поскольку на пути потока нет внутренних металлических частей, пережимные клапаны работают с абразивными шламами, отходами горнодобывающей промышленности, а также волокнистыми жидкостями или жидкостями с высоким содержанием твердых частиц, которые могут быстро разрушить внутренние поверхности шара или задвижки. Втулка является изнашиваемым элементом и требует периодической замены, что является основным компромиссом в отношении обеспечиваемой ею стойкости к истиранию.
Выбор клапана почти всегда сводится к ответу на пять вопросов по порядку. Пропуск любого из них является наиболее распространенной причиной того, что клапан неправильно указан и рано выходит из строя.
Тип клапана определяет механизм, а материал определяет, выдержит ли этот механизм условия эксплуатации. Выбор материала корпуса и трима обычно зависит от химического состава и температуры жидкости в гораздо большей степени, чем от самого типа клапана.
| Материал | Общее использование | Примечания |
|---|---|---|
| Бронза/латунь | Питьевая вода, воздух низкого давления | Экономичность, умеренная коррозионная стойкость |
| Чугун/ковкий чугун | Водораспределение, противопожарная защита | Прочный и экономичный при больших диаметрах. |
| Углеродистая сталь | Нефть, газ, общепромышленный процесс | Хорошее соотношение прочности и стоимости, умеренная коррозионная стойкость. |
| Нержавеющая сталь | Химическая обработка, продукты питания и напитки | Сильная коррозионная и температурная стойкость |
| ПВХ/ХПВХ | Коррозионные химикаты, ирригация | Легкий потолок с ограниченной температурой |
| с покрытием из ПТФЭ | Сильнокоррозионные кислоты и растворители | Отличная химическая стойкость, более высокая стоимость. |
Большинство отказов проточных клапанов связаны с одной из немногих первопричин, и раннее выявление закономерности обычно предотвращает полную замену клапана.
Базовая профилактическая процедура — периодическая смена запорных клапанов, чтобы они не заклинивали в одном положении, проверка сальников по графику и отслеживание количества циклов на обратных и регулирующих клапанах — выявляет большинство этих режимов отказа до того, как они вызовут незапланированные простои.
В реальных трубопроводных системах редко используется клапан только одного типа; большинство технологических линий сочетают в себе несколько типов по функциям.
Задвижки доминируют в основных точках изоляции на линиях электропередачи из-за низкой потери давления в открытом состоянии. Поворотные затворы используются в распределительных ветвях большого диаметра, где вес и стоимость установки имеют значение. Обратные клапаны расположены после каждого насоса, чтобы остановить обратный поток в мокрый колодец.
Шаровые краны справляются с большинством задач по изоляции вручную благодаря быстрому и герметичному перекрытию. Проходные клапаны появляются в контрольных точках, требующих точного регулирования технологической жидкости. Пробковые и мембранные клапаны работают везде, где среда представляет собой абразивный раствор или агрессивные химикаты.
Шаровые краны изолируют контуры зон для проведения технического обслуживания. Проходные и игольчатые балансировочные клапаны точно регулируют скорость потока в гидравлических контурах здания, чтобы удаленные зоны получали достаточное количество воды для отопления или охлаждения.
Мембранные и гигиенические шаровые краны доминируют, поскольку их гладкие, очищаемые внутренние поверхности соответствуют гигиеническим требованиям обработки и позволяют избежать контакта продукта с несмачиваемыми деталями.
Шаровые краны и задвижки являются двумя наиболее широко используемыми типами проточных клапанов в общей промышленности, поскольку большинству трубопроводных систем гораздо чаще требуется простая двухпозиционная изоляция, чем постоянное дросселирование.
Стандартный шаровой кран можно частично открыть для грубой регулировки расхода, но при частичном ходе кромка шара прилегает близко к седлу и быстро изнашивается при постоянном дросселировании. Проходной или игольчатый клапан – правильный выбор для регулярного регулирования расхода.
S-образный внутренний путь потока в шаровом клапане заставляет жидкость дважды менять направление, что обеспечивает точное дросселирование, но также приводит к постоянно более высоким потерям давления, чем прямое отверстие задвижки.
Обратный клапан работает автоматически в зависимости от направления потока и не имеет ручного управления — он только предотвращает обратный поток. Регулирующий клапан, обычно шаровой или шаровой конструкции, соединенный с приводом, специально настраивается для регулирования скорости потока или давления.
Пережимные и мембранные клапаны лучше всего справляются с абразивным раствором, поскольку ни одна из конструкций не имеет жестких металлических частей, находящихся непосредственно на пути потока, что позволяет избежать быстрой эрозии, которой может подвергнуться шаровой или задвижной клапан при той же эксплуатации.
Размер клапана обычно подбирается в соответствии с номинальным диаметром трубы, а затем регулируется на основе требуемого коэффициента расхода (Cv) для ожидаемого расхода и приемлемого перепада давления, а не на основе размера независимо от трубы.
Рекомендуемые продукты
Авторское право © Yancheng Yanye Hydraulic Parts Co., Ltd. Все права защищены
English 
русский 
Español 
