Двойной эксцентриковый поворотный клапан: конструкция, материалы и руководство по выбору

Как работает конструкция с двойным смещением

В стандартном концентрическом дроссельном клапане вал проходит прямо через центр диска. Каждый градус вращения тянет диск по седлу, создавая постоянное трение с момента начала открытия клапана до его полного закрытия. За тысячи циклов трение разрушает седло, увеличивает рабочий крутящий момент и сокращает срок службы клапана.

Конструкция с двойным смещением, также называемая конструкцией с двойным эксцентриком, решает эту проблему с помощью двух намеренных геометрических сдвигов. Первое смещение перемещает ось вала за плоскость уплотнения диска, поэтому диск поднимается от седла в самом начале открытия. Второе смещение позиционирует вал вдали от центральной линии трубы, придавая диску кулачковое вращательное действие при его вращении.

Комбинированный эффект прост: контакт между диском и седлом происходит только во время последних 10° закрытия и первых 10° открытия. В течение оставшихся 80° хода диск движется свободно, вообще не касаясь седла. Износ седла резко снижается, рабочий крутящий момент уменьшается, а клапан выдерживает значительно больше циклов, прежде чем потребует технического обслуживания, чем концентрический вариант.

Ключевые компоненты и стили кузова

Все дроссельные заслонки с двойным эксцентриситетом имеют одинаковую конструкцию ядра: корпус клапана, вращающийся диск, шток, соединяющий диск с приводом, уплотнение седла, а также верхние и нижние подшипники, поддерживающие шток под нагрузкой. Что варьируется и что наиболее важно при установке, так это тип кузова.

вафельный стиль Клапаны – наиболее компактный и экономичный вариант. Корпус клапана не имеет встроенных фланцев; он опирается на фланцы труб с обеих сторон и удерживает его на месте с помощью длинных болтов, которые полностью проходят через узел. Межфланцевые клапаны нельзя использовать в тупиковых положениях или в конце линии, поскольку при удалении одного фланца трубы диск остается без поддержки. Дополнительную информацию о компромиссах между типами кузова см. в нашем руководстве по Сравнение стилей крепления пластины и с проушинами .

Lug-стиль клапаны имеют резьбовые вставки, отлитые в корпусе клапана, которые соответствуют схеме расположения болтов на фланце трубы. Каждый фланец независимо прикручивается непосредственно к наконечникам, что означает, что одну сторону трубы можно отсоединить, в то время как клапан остается под давлением на другой. Этот тип кузова необходим там, где требуется проектирование тупиковой эксплуатации или демонтажа последующего оборудования.

двухфланцевый клапаны имеют встроенные фланцы на обеих сторонах корпуса. Они тяжелее и дороже, чем пластинчатые конструкции или наконечники, но являются стандартным выбором для трубопроводов большого диаметра (обычно DN400 и выше), где нагрузки на трубы, силы давления и требования к долгосрочной жесткости оправдывают добавленную массу.

Материалы, варианты седла и номинальное давление

Дроссельные затворы с двойным эксцентриситетом охватывают более широкий диапазон материалов и давлений, чем их концентрические аналоги. Материалы корпуса обычно включают углеродистую сталь (WCB), ковкий чугун и нержавеющую сталь, такие как CF8 и CF8M, а также легированную сталь и сплавы на основе никеля, предназначенные для эксплуатации в агрессивных средах или при высоких температурах. Шток обычно изготавливается из нержавеющей стали 17-4 PH или инконеля, что обеспечивает прочность на разрыв, необходимую для сопротивления крутящим нагрузкам, возникающим в условиях высокого давления.

Выбор сиденья — это то, где конструкция с двойным смещением обеспечивает максимальную универсальность. Три категории охватывают большинство приложений:

• Эластомерные мягкие сиденья. (EPDM, NBR, Viton) обеспечивают герметичное закрытие при температуре окружающей среды и умеренных температурах. EPDM является стандартным выбором для водоснабжения и не нефтяного сектора; Viton работает с углеводородными и агрессивными химическими средами.
• Седла из ПТФЭ и усиленного ПТФЭ. еще больше расширяют химическую совместимость и поддерживают рабочую температуру примерно до 200°C, что делает их широко распространенными в трубопроводах фармацевтической, пищевой и химической промышленности.
• Металлические сиденья — обычно из нержавеющей стали 316 или с покрытием из стеллита — выбираются для работы с паром, высокотемпературным газом и в пожаробезопасных применениях. Клапаны с двойным эксцентриситетом с металлическим седлом соответствуют требованиям пожарной безопасности API 607, обеспечивая вторичное уплотнение металл-металл в случае повреждения мягкого седла.

Охват классов давления варьируется от класса ANSI 150 до класса 600, что соответствует давлению холодной обработки примерно от 20 до 100 бар в зависимости от материала корпуса и температуры. Действующий стандарт конструкции и размеров для дроссельных заслонок с двойным эксцентриситетом: API 609, спецификация Американского института нефти, охватывающая конструкцию дроссельной заслонки, габаритные размеры и номинальные значения давления и температуры. . Клапаны, соответствующие категории B API 609, имеют смещенный диск и геометрию эксцентрикового седла, которая определяет класс с двойным смещением. Для проектов водной инфраструктуры соответствующие стандарты также включают AWWA C504. Посмотрите наше подробное руководство по Стандарты AWWA на дроссельные заслонки и рекомендации по выбору размеров для систем водоснабжения.

Двойное смещение против концентрического против тройного смещения: прямое сравнение

Три геометрии дроссельной заслонки служат различным диапазонам производительности. Понимание того, где каждый из ответов перестает быть правильным, упрощает спецификацию.

Практический вывод: когда концентрический клапан не может удовлетворить требованиям по давлению или температуре, а клапан с тройным эксцентриситетом слишком сложен и выходит за рамки бюджета для условий эксплуатации, правильным ответом будет двойное смещение. Он занимает золотую середину, в которой фактически работает большинство промышленных трубопроводов.

Где используются дисковые затворы с двойным смещением

Сочетание возможности клапана работать при среднем и высоком давлении, универсальных вариантах седла и более низком рабочем крутящем моменте сделало его стандартной спецификацией в нескольких отраслях.

Водоподготовка и распределение является крупнейшим сегментом приложений. Клапаны с двойным эксцентриситетом предназначены для подачи хлорированной воды, забора сырой воды и сточных вод размером от DN100 до DN1200. Их устойчивость к разрушению седла при частой езде на велосипеде делает их хорошо подходящими для сброса насосов и изоляции на очистных сооружениях. Чаншуйская технологическая группа дисковые затворы из ковкого чугуна, предназначенные для водоснабжения и промышленного обслуживания адресованы именно этому сегменту, сочетая долговечность корпусов из ковкого железа с эластомерными сиденьями, оптимизированными для водной инфраструктуры.

Химическая и нефтехимическая переработка использует клапаны с двойным смещением, если жидкость является коррозийной, легковоспламеняющейся или работает при повышенной температуре. Корпуса из нержавеющей стали с седлами из ПТФЭ или огнестойкими металлическими седлами выдерживают воздействие кислот, растворителей и потоков углеводородов, которые могут разрушить эластомерное седло стандартного концентрического клапана за несколько месяцев.

ОВиК и строительные услуги используйте клапаны с двойным смещением в контурах охлажденной воды, отопительной воды и конденсаторной воды на крупных коммерческих и промышленных объектах. Их меньший крутящий момент по сравнению с концентрическими клапанами снижает требования к размеру привода, что напрямую приводит к экономии затрат на установку в крупных проектах.

Добыча и транспортировка нефти и газа На трубопроводах предусмотрены клапаны с двойным эксцентриситетом для систем сбора газа, обработки пластовой воды и распределения топливного газа. Номинальное давление классов 300 и 600 по ANSI в сочетании с вариантами пожаробезопасных седел соответствует требованиям к обслуживанию, типичным для объектов добычи и переработки нефти и газа.

Производство электроэнергии На электростанциях — как тепловых, так и возобновляемых — используются дроссельные заслонки с двойным смещением в системах охлаждающей воды, рекуперации конденсата и вспомогательных паровых контурах, где экономическая эффективность по сравнению с тройным смещением оправдана умеренными условиями эксплуатации.

Совместимость и работа привода

Одним из практических преимуществ конструкции с двойным смещением является меньший пусковой и рабочий крутящий момент по сравнению с концентрическими клапанами того же размера и номинального давления. Меньший крутящий момент приводит к уменьшению и дешевизне приводов.

Ручные рычажные операторы практичны для клапанов диаметром примерно до DN150, работающих при умеренном давлении, где эксплуатация осуществляется нечасто. При превышении этого размера требования к крутящему моменту делают работу рычага непрактичной для большинства операторов.

Операторы червячных передач распространить ручное управление на клапаны большого диаметра. Типичный червячный редуктор снижает требуемый входной крутящий момент до уровня, которым может управлять один человек, что делает его стандартом для клапанов размером от DN200 до DN600 на технологических предприятиях и в водной инфраструктуре.

Пневматические приводы — реечные или кулисные конструкции — выбираются там, где требуется быстрое срабатывание, дистанционное управление или безотказное позиционирование. Меньший профиль крутящего момента клапанов с двойным эксцентриситетом означает, что размер привода можно выбирать с учетом рабочего крутящего момента, а не крутящего момента срыва, что снижает требования к диаметру цилиндра по сравнению с альтернативными вариантами концентрических клапанов. Безопасные варианты с пружинным возвратом являются стандартными для систем безопасности.

Электрические приводы подходят для применений, где инструментальный воздух недоступен или где приоритетными являются точное позиционирование и обратная связь по положению. Современные многооборотные и неполнооборотные электрические приводы напрямую взаимодействуют со стандартом верхнего фланца ISO 5211, которому соответствуют все дисковые затворы с двойным эксцентриситетом, что обеспечивает взаимозаменяемость приводов разных марок.

Контрольный список выбора: шесть вопросов, прежде чем вы определитесь

При выборе неправильного типа дроссельной заслонки исправление после установки обходится дорого. Ответ на эти шесть вопросов перед тем, как сделать окончательный выбор, позволит исключить наиболее распространенные ошибки неправильного применения.

1. Каково максимальное рабочее давление и температура? Если какой-либо из них превышает пределы эксплуатации с мягким сиденьем класса 150 ANSI, подтвердите, требуется ли кузов класса 300 или класса 600. Для температур выше 200°C используйте металлическое седло.
2. Какая жидкость используется? Подберите материал седла к химическому составу жидкости. Используйте EPDM для воды и конденсата пара; Витон для углеводородов и топлива; ПТФЭ для кислот, растворителей и пищевых сред; металлические седла, отвечающие требованиям паро- и пожаробезопасности.
3. Требуется ли тупиковое или конечное обслуживание? Если да, укажите только корпус в виде выступа. Межфланцевые клапаны не могут безопасно поддерживать давление в трубопроводе, если оба фланца не установлены на свои места.
4. Какой стандарт фланцев используется в системе трубопроводов? Перед заказом подтвердите расположение болтов ANSI B16.5 или DIN EN 1092, особенно для клапанов с проушинами, резьбовые проушины которых соответствуют стандарту.
5. Как часто будет работать клапан? Применения с высоким циклом — более нескольких сотен операций в год — выигрывают от использования металлических седел или седел с покрытием из ПТФЭ, которые превосходят стандартные эластомерные седла при повторяющихся операциях.
6. Какой интерфейс привода необходим? Подтвердите размер монтажной площадки ISO 5211 и требуемый выходной крутящий момент в сравнении с фактическим крутящим моментом клапана при максимальном перепаде давления, а не с номинальными значениями крутящего момента.

Changshui Technology Group разрабатывает дисковые затворы с двойным эксцентриситетом для корпусов из ковкого чугуна, углеродистой стали и нержавеющей стали, материалы седел которых соответствуют требованиям применения в водной, химической, промышленной и энергетической сферах. Изучите наш наш полный ассортимент дроссельных заслонок и промышленных клапанов чтобы найти конфигурацию, соответствующую вашим системным требованиям.