Типы клапанов регулирования расхода газа: практическое руководство по выбору подходящего клапана

Краткий ответ: выберите тип клапана регулирования расхода газа в соответствии с выполняемой работой.

Если вы выбираете клапан для работы с природным газом, КПГ, СПГ, сжатым воздухом или азотом, вам не нужно сравнивать сотни позиций каталога. Практический список короче, чем предлагает большинство поставщиков: пять конструктивных групп (шаровые, игольчатые/шаровые, шиберные, дроссельные и контрольные) плюс отсекающий предохранительный клапан охватывают практически все газовые работы, с которыми вам придется столкнуться. Шаровые краны обеспечивают наиболее надежное герметичное перекрытие при высоком давлении; игольчатые и шаровые клапаны обеспечивают наиболее точное дросселирование; обратные клапаны останавливают обратный поток; задвижки изолируются с минимальной потерей давления; дисковые затворы обрабатывают большие объемы при низких затратах. Правильный выбор – это тип, который соответствует основной функции, классу давления и коэффициенту расхода вашей линии.

Используйте это быстрое правило, чтобы составить список вариантов:

• Двухпозиционная изоляция до 32 МПа или выше: шаровой кран высокого давления.
• Точная регулировка расхода или дозирование: игольчатый или шаровой клапан.
• Защита от обратного потока: подпружиненный обратный клапан.
• Редкая изоляция, когда имеет значение падение давления: задвижка-задвижка.
• Газопроводы большого диаметра низкого давления: дроссельный клапан.
• Аварийное защитное отключение: отсекающий клапан, обычно устанавливаемый после регулятора.

В разделах ниже объясняется, почему эти правила работают, что происходит, когда вы их нарушаете, и как подобрать клапан регулирования расхода газа, чтобы он выдерживал реальные условия установки, а не просто проходил контрольный список расценок.

Как на самом деле работает клапан регулирования расхода газа

Газ сжимаем, поэтому его поведение внутри клапана принципиально отличается от гидравлического масла или воды. Когда газ проходит через сужение, давление падает и газ расширяется. Скорость резко возрастает в контрактной вене, самом узком месте пути кровотока. Это единственное явление приводит к изменению размеров, шуму, эрозии и повреждению седла в газовых системах.

Согласно уравнениям определения размера газа ISA/IEC (IEC 60534-2-1), определяющим параметром является коэффициент падения давления x = dp / p1. Когда x достигает коэффициента перепада давления на терминале xT для этого типа клапана, поток дросселируется. Повышение давления на входе после этой точки не приведет к увеличению скорости потока. если тип или трим клапана не изменены.

Засорение потока объясняет, почему недостаточно просто подобрать размер трубы. Клапан диаметром 25 мм в трубопроводе диаметром 25 мм может оказаться слишком маленьким, если коэффициент перепада давления толкает вас в зону дросселирования; физически больший клапан с более высоким xT может пропускать больший фактический объемный расход. Коэффициент расширения Y корректирует изменение плотности газа и увеличение контрактной вены, поэтому производители указывают Cv и xT, а не только диаметр отверстия.

Геометрия трима также определяет установленную расходную характеристику:

• Быстрое открытие: большое изменение расхода при небольшом движении штока, используется для включения/выключения.
• Линейный: поток пропорционален открытию, используется для процессов с установившимся потоком.
• Равный процент: равное относительное изменение расхода на шаг штока, используется в контурах регулирования давления и температуры.

Если покупатель пропустит этот шаг, установленная характеристика может стать почти «все или ничего», даже если корпус клапана правильно рассчитан на давление. Вот почему один и тот же тип клапана может прекрасно работать в одной газопроводе и плохо – в другой.

Типы главных клапанов регулирования расхода газа

Мы производим эти семейства клапанов, поэтому приведенные ниже примечания отражают как производственные реалии, так и теорию выбора. У каждой семьи есть определенная сила; никто из них не делает все хорошо.

Шаровые краны: выбор по умолчанию для перекрытия газа

В шаровом кране используется вращающийся шар с отверстием в центре. Вращение на 90 градусов позволяет перейти от полностью открытого положения к полностью закрытому. В сфере газоснабжения доминирующим преимуществом является мягкое, герметичное уплотнение, фиксация которого не зависит от давления в трубопроводе. Конструкции с плавающим шаром подходят для небольших размеров и умеренного давления; Конструкции на цапфе подходят для больших размеров и классов высокого давления.

Например, наш KHB/YJZQ шаровой кран высокого давления доступен с внутренней резьбой, наружной резьбой и сварными соединениями из нержавеющей и углеродистой стали 304 или 316L, рассчитанными на давление 32 МПа (около 4640 фунтов на квадратный дюйм). В это же семейство входит трехходовой вариант, который переключает поток между двумя линиями без дополнительного тройника, а также пневматический вариант для дистанционного включения/выключения при работе с азотом. Чтобы сравнить полный набор конфигураций, просмотрите наш серия шаровых кранов высокого давления прежде чем писать свою спецификацию.

Оптовая продажа KHB гидравлический шаровой кран высокого давления YJZQ с внутренней/внешней резьбой W Yancheng Yanye Hydraulic Parts Co., Ltd - это изготовленный на заказ китайский гидравлический шаровой клапан высокого давления KHB YJZQ с внутренней/внешней резьбой, сварной шаровой ... Посмотреть продукт →

• Используйте шаровые краны для: основная изоляция, аварийное отключение, линии природного газа/СПГ/СПГ и любые режимы, где герметичное отключение является обязательным.
• Избегайте шаровых кранов для: хорошее троттлинг. Стандартный шар, открытый менее чем на 30 процентов, создает высокоскоростную струю, которая разрушает седло и создает шум.

Игольчатые и шаровые клапаны: точное дросселирование

В игольчатых клапанах используется тонкий конический стержень, который движется по тонкой резьбе, вызывая очень небольшие постепенные изменения проходного сечения. В шаровых клапанах используется диск, движущийся перпендикулярно седлу; внутренний S-образный путь обеспечивает плавную линейную или равнопроцентную характеристику, которую легче прогнозировать в контуре управления.

Для ручного измерения на корнях инструментов и линиях отбора проб Игольчатый клапан из нержавеющей стали J23W-320P номинальное давление 32 МПа является общепринятой отправной точкой; тот же тип кузова производится при давлении 40 МПа (около 5800 фунтов на квадратный дюйм), что и J23W-400P. Когда заданное значение должно повторяться между сменами, калиброванный дозирующий игольчатый клапан с манжетным уплотнением и шкалой является лучшим выбором, чем простой клапан.

Оптовая торговля J23W-320P Игольчатый клапан из нержавеющей стали 304, высокая температура и высокий уровень защиты Yancheng Yanye Hydraulic Parts Co., Ltd - это китайский игольчатый клапан из нержавеющей стали J23W-320P из нержавеющей стали 304, высокотемпературная и высоконапорная экстер... Посмотреть продукт →

Обратные клапаны: бесшумная защита от обратного потока

Обратный клапан закрывается автоматически, когда давление на выходе превышает давление на входе. Подпружиненные конструкции быстро реагируют и могут быть установлены в любом положении; Чеки поворотного типа имеют меньший перепад давления, но могут дребезжать в газопроводах с пульсирующим потоком. Давление открытия должно быть ниже минимального перепада давления, который наблюдается в системе при нормальной работе, иначе клапан никогда не откроется полностью, и диск ударится о седло.

Для сварных газо- и гидравлических линий высокого давления наши Прямоточный приварной обратный клапан высокого давления из нержавеющей стали устраняет путь утечки резьбового соединения, что важно при защите компрессоров, счетчиков и регуляторов давления от обратного потока.

Оптовый обратный клапан из нержавеющей стали, прямоточный сварной клапан высокого давления Che Yancheng Yanye Hydraulic Parts Co., Ltd - это китайский обратный клапан из нержавеющей стали, прямой сварной обратный клапан высокого давления, Z ... Посмотреть продукт →

Задвижки: только изоляция

Задвижки поднимают клин перпендикулярно пути потока, оставляя полнопроходное отверстие при полном открытии. Падение давления в открытом положении близко к нулю, поэтому они остаются популярными на газовых коллекторах, устройствах запуска скребков и вышестоящих точках изоляции. Но частично открытые ворота создают эрозию натяжения проволоки на поверхностях сиденья. Никогда не используйте задвижку для дросселирования газа; сиденье разрушится за недели, а не годы.

Поворотные заслонки: большие линии, низкая стоимость

В дисковых затворах используется вращающийся диск поперек отверстия. При газораспределении низкого давления клапаны с наконечниками и пластинами экономят вес и пространство по сравнению с фланцевыми шаровыми кранами. Благодаря позиционеру и эксцентриковому диску дроссельная заслонка может обеспечить разумное дросселирование. Компромиссом является более низкая надежность затвора при высоком давлении, поэтому в газовой сфере они редко превышают 4 МПа.

Пробковые, мембранные и отсекающие клапаны

Пробковые клапаны представляют собой четвертьоборотную альтернативу шаровым кранам в некоторых газовых системах; их легко обслуживать, но многие конструкции требуют смазки. Мембранные клапаны предназначены для случаев, когда газ не должен контактировать с приводным механизмом, например, в аналитических системах или газовых системах высокой чистоты. ПЗК — это подпружиненные предохранительные устройства, которые мгновенно закрываются, когда давление на выходе поднимается или падает выше установленного предела; их необходимо сбрасывать вручную, и они обычно работают в паре с регулятором давления.

Включение/выключение или регулирование: почему различие определяет выбор

Самая распространенная ошибка в спецификации при покупке газового клапана — это выбор клапана для одного режима работы и его эксплуатация в другом. Задвижка, дросселирующая газопровод, быстро разрушает свои седла. Стандартный шаровой кран, открытый на 20 процентов, производит плотную струю, вызывающую шум, вибрацию и повреждение седла, хотя шар предназначен только для перекрытия.

Если линия требует обеих функций, выберите тип клапана регулирования расхода газа, предназначенный для обеих функций: шаровой кран с V-образным отверстием или шаровой клапан с характерным тримом. Они обеспечивают умеренное дросселирование с плотным отключением, а кривая Cv остается предсказуемой во всем диапазоне хода.

Ручной, пневматический или электрический привод

Один и тот же корпус клапана ведет себя по-разному в зависимости от способа его срабатывания. Приведение в действие определяет время отклика, отказоустойчивость и возможность дистанционного управления клапаном.

1. Руководство: самая низкая стоимость, лучше всего подходит для нечастой регулировки. Используйте редуктор, когда крутящий момент превышает примерно 300 Нм, особенно на больших шаровых и поворотных затворах.
2. Пневматический: самый быстрый удар и самый простой способ занять безопасную позицию. Приводы с пружинным возвратом автоматически закрывают (или открывают) клапан при потере подачи воздуха, что очень важно для газопроводов горелки.
3. Электрический: точное позиционирование без воздушной инфраструктуры, но медленнее. Электрический привод предпочтителен на удаленных объектах, где отсутствует доступ к приборному воздуху.

Монтажные площадки соответствуют стандарту ISO 5211 для большинства промышленных приводов, поэтому клапан, предназначенный для будущей автоматизации, следует заказывать с правильными площадками и удлинением штока. При запросе цены указывайте положение отказа как часть типа клапана регулирования расхода газа, а не как второстепенную мысль.

Контрольный список выбора клапана регулирования расхода газа

Прежде чем отправлять запрос котировок, соберите эти параметры. Полная таблица технических данных сокращает время реагирования поставщика и предотвращает несоответствие внутренних компонентов клапана.

Ошибки при установке, которые ломают правильно выбранную арматуру

Клапан идеального размера все равно может выйти из строя, если трубопровод вокруг него неправильный. Для регулирующих клапанов в газовой сфере действуют общие правила установки: 10 диаметров труб прямого участка вверх по течению и 5 диаметров вниз по течению для поддержания стабильного профиля потока и придания значимости опубликованному коэффициенту расхода клапана.

Тяжелые клапаны и приводные узлы должны поддерживаться независимо. Рычаг привода без опоры может передавать изгибающие нагрузки, которые приводят к растрескиванию шейки корпуса клапана или деформации фланцевого соединения. Используйте подходящую систему поддержки труб, соответствующую диаметру трубки или трубопровода, а не зажимайте корпус клапана напрямую. Наш гидравлические зажимы для труб покрывают одно-, двухслойные и морские гидравлические установки и поглощают вибрацию до того, как она достигнет клапана.

Выбор соединения является вопросом безопасности на газопроводах. При давлении 32 МПа и выше предпочтительны сварные концы, поскольку они устраняют путь утечки, который может возникнуть в резьбовом соединении при термоциклировании. Если необходимо использовать резьбовые концы, нанесите подходящий резьбовой герметик и проверьте длину зацепления; соединение, которое выглядит герметичным, все равно может пропускать газ под высоким давлением.

Шесть ошибок при покупке, которых следует избегать

1. Увеличение размера клапана. Если расчетное Cv находится ниже примерно 50 процентов номинального Cv, клапан работает почти закрыто, вызывая шум и эрозию седла. Практическая цель — использовать от 50 до 70 процентов номинального Cv в расчетной точке.
2. Использование задвижки для дросселирования. Эрозия, вызванная натяжением проволоки, разрушает седло, и клапан становится невозможным плотно закрыть.
3. Игнорирование ограничения температуры сиденья. Мягкие седла из PTFE и PPL превосходно обеспечивают герметичное закрытие, но ухудшаются при температуре примерно выше 200 C (392 F); проверьте диапазон температур технологического процесса, прежде чем окончательно определиться с типом клапана регулирования расхода газа.
4. Пропуск проверки дросселированного потока. Если x = dp/p1 превышает xT, клапан не будет пропускать требуемый расход независимо от давления на входе.
5. Выбор обратного клапана со слишком высоким давлением открытия. Клапан остается частично закрытым при нормальном потоке, и диск трясется, сокращая срок его службы.
6. Забываем о безопасном положении. Пневматический клапан без привода с пружинным возвратом непредсказуемо открывается или закрывается при потере приборного воздуха, что неприемлемо для топливного газа и линий, важных для безопасности.

Типы клапанов регулирования расхода газа: часто задаваемые вопросы

Что такое клапан регулирования расхода газа?

Клапан регулирования расхода газа — это механическое устройство, которое запускает, останавливает или регулирует поток сжимаемого газа, изменяя размер проходного канала. При работе с газом клапан также должен управлять расширением и изменением скорости газа, поэтому выбор зависит от коэффициента перепада давления, а также от размера отверстия.

Какой тип клапана регулирования расхода газа обеспечивает наиболее точное регулирование расхода?

Игольчатые и шаровые клапаны обеспечивают наиболее точный контроль. Игольчатые клапаны лучше всего подходят для небольших расходов и ручного дозирования, поскольку тонкая резьба штока преобразует каждый оборот в незначительное изменение сечения потока. Проходные клапаны лучше всего подходят для контуров автоматического управления, поскольку их линейную или равнопроцентную характеристику легче моделировать.

Можно ли использовать стандартный шаровой кран для регулирования потока газа?

Нет. Стандартный шаровой кран предназначен для работы в режиме включения/выключения. Когда он удерживается частично открытым, газ образует высокоскоростную струю, которая разрушает мягкое седло и создает шум. Если вам необходимо и дросселирование, и герметичное закрытие, используйте шаровой кран с V-образным отверстием или проходной клапан с характерным тримом.

Что означает Cv и чем он отличается для газа?

Cv — коэффициент расхода клапана: количество галлонов США в минуту воды с температурой 60 F, которая проходит через клапан при перепаде давления в 1 фунт на квадратный дюйм. Для газа при определении размера используется тот же Cv, но с поправкой на сжимаемость, коэффициент расширения Y и коэффициент падения давления x. Вот почему размер газового клапана – это не просто соответствие размера трубы.

В чем разница между клапаном регулирования потока и регулятором давления?

Клапан регулирования расхода регулирует количество газа, проходящее через линию, путем регулировки площади отверстия. Регулятор давления определяет давление на выходе и регулирует свое собственное отверстие, чтобы поддерживать это давление постоянным даже при изменении спроса. Они часто устанавливаются вместе: регулятор стабилизирует давление, а регулирующий клапан затем устанавливает скорость потока.

Как выбрать между газовыми клапанами с мягким и металлическим седлом?

Используйте мягкое седло (PTFE, PPL или нейлон), если вам необходимо герметичное закрытие, а температура процесса остается в пределах, допустимых для материала седла, обычно до 200 C (392 F) для PTFE. Используйте металлическое седло, если газ горячий, содержит абразивные частицы или требуется пожаробезопасная конструкция. Компромисс заключается в том, что металлические седла допускают небольшую, измеримую утечку седла.

Когда следует использовать трехходовой шаровой кран на газопроводе?

Трехходовой шаровой кран пригодится, когда вам нужно переключить поток между двумя пунктами назначения или поочередно использовать два источника подачи без добавления отдельных клапанов и тройника. Это обычное явление при отборе проб газа, переключении продувочного газа и переключении цилиндров. Это также уменьшает количество потенциальных точек утечки по сравнению с двухклапанной системой.

Заключительные мысли

Типы клапанов регулирования расхода газа не являются взаимозаменяемыми. Отличие надежной газовой установки от проблемной установки обычно заключается в небольшом наборе решений: выборе шарового крана для перекрытия, игольчатого или шарового крана для дросселирования, обратного клапана для защиты от обратного потока, а также соответствие класса давления Cv и торцевого присоединения реальным условиям эксплуатации.

Мы, компания Yancheng Yanye Hydraulic Parts Co., Ltd., производитель, базирующийся в Фунинге, Цзянсу, производящий шаровые краны высокого давления, игольчатые и запорные клапаны, обратные клапаны, клапаны точной регулировки и хомуты для труб для газовых, гидравлических и жидкостных систем высокого давления. Если вы работаете в основном с трубопроводами гидравлического масла, а не с газом, наши База знаний покупателя гидравлических шаровых кранов охватывает ключевые различия в этой среде. Для газовых систем в наш производственный ассортимент также входят трехходовые шаровые краны, пневматические азотные шаровые краны высокого давления и сварочные принадлежности для полной сборки трубопровода.

Самый быстрый способ получить правильную спецификацию — отправить сведения о рабочей среде, рабочем давлении, температуре, требуемой скорости потока и типе соединения нашей команде инженеров. Используя эти четыре значения, мы можем сузить выбор до одного или двух типов клапанов регулирования расхода газа, которые будут надежно работать в течение всего срока службы вашей системы.