Пневматический клапан регулирования давления: принцип работы, типы и руководство по выбору

Прямой ответ: что на самом деле делает пневматический клапан регулирования давления

Пневматический клапан регулирования давления — это регулирующий клапан, в котором в качестве рабочей среды используется сжатый воздух для автоматического регулирования давления технологической жидкости. Проще говоря, он постоянно сравнивает фактическое давление на выходе с заданным значением и регулирует свое открытие для поддержания этого заданного значения. Корпус клапана несет технологическую жидкость, а пневматический привод и позиционер думают и перемещаются. Именно эта комбинация является причиной того, что эти клапаны появляются везде, где необходимо поддерживать стабильное давление воздуха, азота, природного газа, пара или гидравлического масла без участия оператора.

Типичным управляющим сигналом является пневматический сигнал давлением 3–15 фунтов на квадратный дюйм или электрический сигнал 4–20 мА, преобразуемый I/P-позиционером. В соответствии с общим стандартом регулирующих клапанов IEC 60534 ожидается, что клапан будет воспроизводить заданное положение в пределах установленного гистерезиса и зоны нечувствительности. Когда давление превышает заданное значение, привод перемещает шток клапана в сторону меньшего отверстия; когда давление падает ниже заданного значения, он открывается дальше. Эта реакция с замкнутым контуром происходит непрерывно, поэтому пневматическое регулирование давления остается одним из наиболее надежных методов для промышленных жидкостных систем.

Как работает пневматический клапан регулирования давления

Рабочий процесс начинается с подачи сигнала давления. Датчик давления считывает давление на выходе и отправляет сигнал на контроллер. Контроллер сравнивает это значение с заданным значением и выдает пневматическую или электрическую команду. В полностью пневматической системе команда обычно представляет собой воздушный сигнал давлением 3–15 фунтов на квадратный дюйм, подаваемый непосредственно на диафрагму привода. В электронной системе позиционер I/P преобразует ток 4–20 мА в пневматическое давление, которое приводит в действие привод.

Взаимодействие привода и корпуса клапана

Привод представляет собой подпружиненную диафрагму или поршень, который толкает шток клапана. Если давление воздуха увеличивается, шток перемещается либо вниз, либо вверх в зависимости от типа привода. Это движение изменяет площадь отверстия между седлом клапана и плунжером, что, в свою очередь, изменяет скорость потока и перепад давления на клапане. Сам корпус клапана может представлять собой проходной клапан, угловой клапан, шаровой клапан, дроссельный клапан или игольчатый клапан.

Режимы «воздух открывает», «воздух закрывает» и отказоустойчивое поведение

Самый безопасный режим отказа определяется процессом, а не комфортом. Клапан «воздух-открытие» закрывается при потере воздуха, что защищает оборудование, расположенное ниже по потоку, от избыточного давления. Клапан «воздух-закрытие» открывается при потере воздуха и используется, когда приоритетом является вентиляция или опорожнение линии. Один и тот же корпус клапана может быть собран с обеими версиями привода. Для работы с воздухом, азотом или природным газом под высоким давлением перед выбором диапазона пружины необходимо проверить фактическую силу, необходимую для преодоления давления на входе.

Основные типы пневматических клапанов регулирования давления

Электромагнитный клапан легко спутать с пневматическим клапаном регулирования давления. Электромагнитный клапан просто открывается или закрывается, а клапан регулирования давления непрерывно модулирует давление. В категории модулирующих устройств стоит выделить четыре конструкции, поскольку они различаются по стоимости, скорости и точности.

Для систем с газом или азотом очень высокого давления корпус клапана следует выбирать с той же тщательностью, что и привод. Если для процесса требуется четвертьоборотный клапан, на шаровой клапан высокого давления можно установить пневматический привод, чтобы обеспечить дистанционное управление открытием-закрытием, а не дросселирование. В этих случаях шаровой клапан сам по себе не является регулирующим элементом, а работает рядом с клапаном регулирования давления для изоляции или аварийного отключения. Чтобы понять, как изготавливаются и испытываются шаровые краны высокого давления, определение и принцип работы шаровых кранов высокого давления обеспечивает полезную техническую основу.

Как выбрать пневматический клапан регулирования давления

Отбор – это процесс исключения вариантов, а не одиночный расчет. Первый вопрос заключается в том, будет ли клапан снижать давление, поддерживать противодавление или служить предохранительным клапаном. Второй — это требуемый коэффициент расхода Cv, который определяет, сколько жидкости проходит при данном перепаде давления. Хотя метод полной калибровки соответствует IEC 60534 или аналогичным техническим стандартам, покупатель должен собрать семь основных позиций, прежде чем обращаться к любому поставщику.

• Диапазон давления на входе и выходе, включая максимально возможное давление при нештатном запуске.
• Расход при нормальной работе и пиковой нагрузке, выраженный в стандартных кубических метрах в час, литрах в минуту или Cv.
• Тип жидкости, температура и совместимость с эластомерами и материалом корпуса
• Требуемая точность и быстродействие контура управления
• Тип соединения: резьбовое, фланцевое, сварное или с наконечником.
• Сигнал срабатывания: пневматический 3–15 фунтов на квадратный дюйм, электрический 4–20 мА или линия прямого управления пилотом.
• Безопасное положение: «воздух открывает», «воздух закрывает» или «фиксируется в последнем положении».

Cv и характеристика потока

Регулирующий клапан со слишком низким Cv не может пропускать требуемый поток при имеющемся перепаде давления. Клапан со слишком высоким Cv работает вблизи закрытого положения, и его становится трудно точно контролировать. Характеристика потока, линейная или равнопроцентная, должна быть согласована с технологическим процессом. Для контроля давления сжимаемых газов обычно выбирается равнопроцентная характеристика, поскольку она обеспечивает более точное разрешение при небольших отверстиях.

Материал и номинальное давление

Сплавы нержавеющей стали, такие как 304 и 316L, обеспечивают предсказуемую коррозионную стойкость в химических, морских средах и средах с высокой влажностью. Номинальное значение корпуса никогда не должно быть ниже максимального давления на входе. Если клапан используется в гидравлической или газовой системе, класс давления должен быть четко указан на паспортной табличке. Дополнительную информацию о факторах выбора, применяемых к жидкостным компонентам высокого давления, см. обширная база знаний для покупателей гидравлических шаровых кранов охватывает вопросы материалов, соединений и номинального давления, которые также применимы к окружающему оборудованию.

Установка, калибровка и обслуживание

Регулирующий клапан часто устанавливается правильно, а затем забывается. Это может работать какое-то время, но пневматическая система будет смещаться. Качество приточного воздуха – это первое, что необходимо проверить. Сжатый воздух, содержащий воду, масло или твердые частицы, повредит позиционер и изнашивает уплотнения привода. Согласно ISO 8573-1, разумным целевым показателем для управляющего воздуха является класс не ниже 5.5.4: твердые частицы менее 5 мкм, точка росы под давлением ниже 10 °C и содержание масла ниже 1 мг/м³.

Регулярные проверки и устранение неполадок

Калибровку следует выполнять через регулярные промежутки времени, а не только после сбоя. Установите нулевую точку, проверьте диапазон и запишите гистерезис. Самый простой метод — установить манометр сразу после клапана и сравнить показания манометра с выходными данными контроллера. Если разница превышает заявленную производителем точность, позиционер следует откалибровать повторно.

Реальные приложения и вспомогательные компоненты

Пневматические клапаны регулирования давления редко устанавливаются отдельно. Типичная газовая панель включает в себя впускной запорный клапан, фильтр, клапан регулирования давления, манометр на выходе и ручной выпускной клапан. На нефтехимических заводах и заправочных станциях регулирующий клапан удерживает давление на безопасном заданном уровне, а окружающие его клапаны обеспечивают изоляцию и точную регулировку.

Например, кольцевая линия азота, питающая несколько анализаторов, может использовать пневматический клапан регулирования давления для поддержания давления распределения на уровне 0,6 МПа. Когда один анализатор нуждается в обслуживании, пневматический азотный шаровой кран высокого давления позволяет оператору удаленно изолировать филиал. По сравнению с ручным шаровым краном пневматическая версия обеспечивает быстрое закрытие в аварийных условиях и может управляться из диспетчерской.

304 Поставщики пневматических азотных шаровых кранов высокого давления, завод Yancheng Yanye Hydraulic Parts Co., Ltd - это китайский пневматический азотный шаровой кран высокого давления серии KHB-YJZQ 304 (внутренняя/внешняя резьба... Посмотреть продукт →

Со стороны прибора для безопасного снятия манометра необходим запорно-спускной клапан. Высокотемпературный игольчатый клапан высокого давления с конструкцией из нержавеющей стали 304, такой как Игольчатый клапан из нержавеющей стали J23W-320P , является распространенным выбором, поскольку он изолирует манометр и обеспечивает достаточно маленькое отверстие для линии измерения давления. Для калибровочных стендов, требующих очень точной регулировки расхода, игольчатый клапан с длинным ходом штока не всегда достаточен; а Клапан точной регулировки WL24H-320P с зазубренными или кольцевыми соединениями обеспечивает большее разрешение при низких скоростях потока, поскольку его конус предназначен для постепенных, повторяемых изменений.

Оптовая торговля WL24H-320P клапан точной регулировки из нержавеющей стали 304/316L с колючками Yancheng Yanye Hydraulic Parts Co., Ltd - это китайский клапан точной регулировки из нержавеющей стали WL24H-320P из нержавеющей стали 304/316L с колючими разъемами. Посмотреть продукт →

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 →

В нефтяной и химической промышленности комплект клапанов также должен удовлетворять требованиям проекта по отслеживанию материалов и контролю. Выставки, такие как Шанхайское мероприятие по производству клапанов и трубопроводов для нефтяных и химических насосов продемонстрировали явную тенденцию к использованию модульных узлов, в которых регулирующий клапан, запорные клапаны и контрольно-измерительные приборы перед поставкой собираются в один блок.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между пневматическим электромагнитным клапаном и пневматическим клапаном регулирования давления?

Пневматический электромагнитный клапан обычно представляет собой двухпозиционное устройство, используемое для запуска, остановки или переключения потока воздуха в линии управления. Пневматический клапан регулирования давления представляет собой модулирующее устройство, которое постоянно меняет свое открытие для поддержания заданного значения давления. Во многих контурах управления в качестве пилотных устройств используются электромагнитные клапаны, поскольку небольшой электромагнитный клапан не может справиться с основным потоком, но может легко переключить пилотный клапан большего размера.

Что произойдет, если подача воздуха прекратится?

Это зависит от конфигурации пружины. В клапане «воздух открывает» потеря воздуха позволяет пружине закрыть клапан, что защищает оборудование, расположенное ниже по потоку, от избыточного давления. В клапане с принципом «воздух закрывает» потеря воздуха позволяет пружине открыть клапан, что может быть желательно для выпуска воздуха или поддержания минимального расхода. Запорный клапан также может улавливать сигнал привода и удерживать последнее положение.

Что означает Cv при выборе размера клапана?

Cv — это количество галлонов США в минуту воды с температурой 60 °F, которая протекает через полностью открытый клапан при перепаде давления в один фунт на квадратный дюйм. Для газа и пара в расчете используются поправочные коэффициенты и формулы IEC 60534. Более высокий Cv означает более высокую пропускную способность при том же перепаде давления.

Можно ли использовать пневматический шаровой кран для регулирования давления?

Стандартный шаровой кран высокого давления предназначен для работы в режиме «открыто-закрыто». При использовании в качестве дросселирующего элемента при частичном открытии он может создавать сильную турбулентность, шум и эрозию седла. Для непрерывной регулировки давления лучше использовать регулирующий клапан шарового типа. Пневматический шаровой кран больше подходит для изоляции, аварийного отключения или двухпозиционного переключения в одной системе.

Как часто следует калибровать пневматический клапан регулирования давления?

Для большинства промышленных предприятий разумной отправной точкой является ежегодная калибровка. Если клапан находится в критическом контуре управления с жесткими допусками по давлению, калибровку можно проводить каждые шесть месяцев. Полезными контрольными точками являются нулевой, 25 %, 50 %, 75 % и 100 % хода, с увеличением и уменьшением направления сигнала для выявления гистерезиса.

Практический вывод

Пневматический клапан регулирования давления работает хорошо, когда соблюдаются четыре условия: размер привода правильный, Cv соответствует технологическому процессу, подача воздуха чистая и сухая, а положение безопасности соответствует философии безопасности установки. Начните с данных процесса, подтвердите класс давления и материалы, затем подумайте, как клапан будет изолирован и откалиброван. Правильное понимание этих основ сэкономит больше времени на обслуживании, чем любая дополнительная функция управления.