Полное руководство по выбору пневматического шарового клапана

Пневматические шаровые краныЯвляются одними из наиболее широко используемых типов клапанов в современных системах управления промышленной автоматизацией. Проще говоря, пневматический шаровой кран представляет собой переключающее устройство, приводимый в действие сжатым воздухом. Пневматический привод поворачивает шар на 90 градусов для открытия или закрытия трубопровода, а также может использоваться для регулирования потока. По сравнению с ручными клапанами,Пневматические шаровые краныВысокоавтоматизированы, поддерживают дистанционное управление и быстро реагируют. По сравнению с электрическими клапанами, они безопаснее в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах, потому что они не требуют электроэнергии и не генерируют искры.

Выбор пневматического шарового клапана-это систематическая инженерная задача, требующая одновременного рассмотрения трех компонентов: корпуса клапана, привода цилиндра и вспомогательных принадлежностей. Неправильный выбор любого отдельного компонента может привести к неисправности клапана.

Незначительные проблемы могут повлиять только на срок службы, в то время как серьезные ошибки могут помешать клапану соответствовать технологическим требованиям и даже привести к несчастным случаям на производстве. Поэтому перед выбором необходимо тщательно понять параметры процесса, такие как свойства среды, температура, давление и требования к потоку, а также условия эксплуатации, включая требования к взрывозащищенности и условиям подачи воздуха.

После понимания общей структуры и важности выбора пневматического шарового клапана в первую очередь необходимо обсудить основной компонент, корпус клапана. Корпус клапана-это деталь, непосредственно контактирующая с контролируемой средой, и ее конструкция определяет, может ли клапан адаптироваться к условиям эксплуатации.

Способ соединения между клапаном и трубопроводом напрямую влияет на удобство установки и надежность герметизации:

• Фланцевый соединительный: наиболее распространенный тип соединения, подходящий для различных диаметров. Он прост в установке и демонтаже, обеспечивает надежное уплотнение и является предпочтительным выбором для промышленных трубопроводных систем.
• Подключение вафли: отличается компактной структурой, легким дизайном и компактными преимуществами. Он подходит для установок, где пространство ограничено.
• Резьбовое соединение (внутренняя резьба): в основном используется для трубопроводов малого диаметра (обычно ниже DN50). Установка проста и удобна.
• Внешнее резьбовое соединение: реже используется и обычно применяется в особых условиях.
• Быстроразборное соединение: в основном используется в таких отраслях, как пищевая и фармацевтическая промышленность, где гигиенические требования строгие. Это позволяет быстро разобрать и очистить.
• Сварное соединение: включая стыковочную сварку и сварку патронов, обеспечивая наилучшие характеристики уплотнения. Он подходит для применений с высоким давлением, высокими температурами или с ограничением утечек.

Уплотнительная конструкция определяет применимые условия работы клапана.

• Шариковый клапан тверд-уплотнения металла: И место и шарик сделаны из материалов металла. Эта конструкция может выдерживать высокие температуры (более 500 ° C) и обладает высокой износостойкостью, что делает ее пригодной для сред, содержащих твердые частицы, такие как угольная зола или шлам. Однако характеристики уплотнения относительно слабее, и достижение нулевой утечки затруднено.
• Шариковый клапан Мягк-уплотнения: Место клапана сделано из эластичных материалов как политетрафторэтилен (ПТФЭ) или полифенилене (ППЛ). Эти клапаны обеспечивают превосходное проведение запечатывания и могут достигнуть зеро утечки, делая их соответствующими для чистых газов и жидкостей. Однако, сопротивление температуры ограничено, вообще не превышая 200 ° К, и они не соответствующие для средств массовой информации содержа твердые частицы.

Материал корпуса клапана следует выбирать на основе характеристик среды и рабочей температуры:

• Углеродистая сталь: наиболее часто используемый материал, подходящий для воды, пара и масляных сред. Диапазон температур составляет примерно от-29 ° C до 425 ° C.
• Низкотемпературная сталь: подходит для криогенных условий ниже-100 ° C, таких как системы сжиженного природного газа (СПГ).
• Нержавеющая сталь 304/304L: подходит для слабо агрессивных сред, обычно используемых в пищевой и химической промышленности.
• Нержавеющая сталь 316/316L: обеспечивает лучшую коррозионную стойкость и подходит для морской воды, кислотно-щелочных сред и других агрессивных сред.
• Двухшпиндельная нержавеющая сталь: Высокопрочный и устойчивый к коррозии под напряжением хлорида, соответствующий для оффшорных платформ и систем опреснения морской воды.
• Титановый сплав: высокостойкий к сильной коррозии, но дорогой, обычно используется в специальных приложениях.

Выберите подходящий тип клапана в соответствии с рабочей температурой:

• Шаровой кран нормальной температуры: от-40 ° C до 120 ° C, подходит для общих условий работы
• Среднетемпературный шаровой кран: от 120 ° C до 450 ° C, подходит для паровых и масляных систем
• Высокотемпературный шаровой кран: ≥ 450 ° C, требует специальной конструкции и материалов
• Низкотемпературный шаровой кран: от-100 ° C до-40 ° C, используемый в холодильных системах.
• Шаровой кран со сверхнизкой температурой: ≤-100 ° C, используемый для глубоких криогенных газовых систем

• Шаровой кран низкого давления: PN ≤ 1,6 МПа, подходит для общих водопроводов и газопроводов
• Шаровой кран среднего давления: 2,0-6,4 МПа, подходит для промышленных трубопроводных систем
• Шаровой кран высокого давления: ≥ 10 МПа, используемый в гидравлических системах высокого давления и установках гидрирования.
• Вакуумный шаровой клапан: ниже атмосферного давления, используется в вакуумных системах

• Плавающий шаровой клапан: мяч может слегка плавать и прижимается к сиденью средним давлением для достижения герметизации. Он подходит для приложений среднего и низкого давления и малого диаметра.
• Фиксированный шаровой кран: мяч фиксируется, пока сиденье плавает. Он подходит для применений с высоким давлением и большим диаметром.
• Шаровой кран с V-образным вырезом: шар содержит V-образную выемку и обеспечивает функцию регулирования с большим коэффициентом поворота. Он подходит для приложений управления потоком.
• Эксцентриковый полушаровой клапан: обеспечивает отличную герметичность и низкий рабочий момент, подходит для сред, содержащих твердые частицы.
• Поворотный шаровой клапан: Специальная конструкция, используемая для условий высокого перепада давления.

• Двусторонний прямой шаровой кран: наиболее распространенная конструкция, используемая для простого управления переключением.
• Трехходовой шаровой кран: включает проходы потока L-типа и T-типа, позволяющие отвод или слияние среды.
• Четырехходовой шаровой кран: используется для более сложного переключения направления потока.

После выбора корпуса клапана многие пользователи запутываются в выборе привода: в чем разница между типами одинарного действия и двойного действия? Какой тип цилиндра больше подходит для конкретных условий эксплуатации? Какой выходной крутящий момент требуется? Эта глава отвечает на эти ключевые вопросы.

• Двух-действуя привод поршеня пневматический: Это самый общий тип и состоит из тела цилиндра, крышек конца, поршеня, вала шестерни, блоков предела, регулировочных винтов, и индикатора положения. Сжатый воздух служит движущей силой для перемещения поршня. Механизм реечной передачи преобразует линейное движение поршня в вращение вала клапана на 90 градусов. Приводы двойного действия требуют двух воздушных портов, которые поочередно впускают и вытяжной воздух для достижения прямого и обратного вращения. Их преимущества включают высокий выходной крутящий момент, высокую скорость отклика, а также простую и надежную конструкцию.
• Одно-действуя привод поршеня пневматический: Основанный на двух-действуя типе, добавлены возвращенные весны. Когда подача воздуха терпит неудачу, сила весны возвращает клапан в безопасное положение. Такая конструкция повышает безопасность системы и предотвращает несчастные случаи, вызванные прерыванием подачи воздуха. При выборе привода одностороннего действия необходимо четко определить, является ли безопасное положение нормально открытым или нормально закрытым. Нормально закрытый (тип воздух-к-открытый): Клапан закрывает когда никакая подача воздуха и раскрывает когда воздух подан. Нормально открытый (тип воздух-к-близко): Клапан раскрывает когда никакая подача воздуха и закрывает когда воздух подан.

Три основных типа цилиндров широко используются на рынке:

• GT Cylinder: ранняя классическая модель с простой структурой. Однако для монтажных принадлежностей требуются кронштейны, что делает установку относительно неудобной.
• AT Cylinder: улучшенная версия цилиндра GT и в настоящее время основной продукт. Самым большим преимуществом является установка без кронштейнов с помощью шаровых кранов, что делает установку более быстрой и безопасной. Позиции 0 ° и 90 ° можно легко регулировать, что облегчает установку электромагнитных клапанов, концевых выключателей и механизмов маховика.
• Цилиндр AW: в основном используется для шаровых кранов большого диаметра. Он имеет структуру поршневой вилки, обеспечивает большой выходной крутящий момент и подходит для условий высокого перепада давления.

В практических инженерных приложениях чисто механические пневматические шаровые краны часто не могут удовлетворить сложные требования к управлению. Дистанционное переключение, регулировка открытия, удержание положения неисправности и обратная связь-все это требует различных пневматических принадлежностей.

Установленный между шариковым клапаном и приводом, он позволяет ручное управление во время отказа или отладки подачи воздуха, обеспечивая безопасность системы и непрерывность производства. Настоятельно рекомендуется для критических условий эксплуатации.

К ним относятся блок фильтр-регулятор (блок FR) и блок фильтр-регулятор-лубрикатор (блок FRL).

Их функция заключается в фильтрации влаги и примесей в сжатом воздухе, регулировании давления до соответствующего уровня и смазке цилиндра. Настоятельно рекомендуется установка, поскольку она предотвращает заклинивание цилиндров, вызванное загрязнением, и значительно продлевает срок службы.

Электромагнитный клапан управляет открытием и закрытием воздушного контура и является ключевым компонентом пневматических систем:

Цилиндр двойного действия: оснащен 2-позиционный 5-ходовой электромагнитный клапан или 3-позиционный 5-ходовой электромагнитный клапан (последний обеспечивает функцию удержания в среднем положении).

Одно-действуя цилиндр: оборудованный с клапаном соленоида пути 2-положения 3.

Варианты напряжения включают DC24V и AC220V, в зависимости от системы управления. Взрывозащищенные электромагнитные клапаны должны использоваться в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах.

Концевой выключатель преобразует механическое вращение в электрические сигналы и подает положение обратного клапана в систему управления. Общие типы включают механические и магнитные индукционные переключатели. Взрывозащищенные типы необходимы для опасных сред.

Используется для пневматических шаровых кранов с пропорциональным управлением, таких как шаровые краны с V-образным вырезом. Он получает управляющие сигналы 4-20 мА для точного регулирования открытия клапана.

Позиционеры делятся на стандартные и интеллектуальные типы. Умные позиционеры обеспечивают автоматическ-настраивая и само-диагностические функции.

Необходимо рассмотреть вопрос о том, требуются ли выходные сигналы обратной связи для мониторинга и необходима ли взрывозащищенная конструкция.

Установленный между цилиндром и электромагнитным клапаном, быстродействующий выпускной клапан позволяет воздуху выпускаться напрямую, не проходя через электромагнитный клапан, тем самым ускоряя скорость закрытия клапана. Он подходит для быстрого отключения.

Пневматический усилитель принимает сигналы давления от позиционера и поставляет большой воздушный поток к приводу, улучшая скорость отклика клапана.

Он передает сигналы в соотношении 1:1 и в основном используется для передачи сигнала на большие расстояния (0-300 метров) для уменьшения задержки сигнала.

Запорный клапан контролирует давление подачи воздуха. Когда давление падает под установленным значением, оно режет линию подачи воздуха клапана, держа клапан в своем положении пре-отказа. Когда подача воздуха восстановлена, нормальная работа возобновляется.

Методы выбора, описанные выше, подходят для большинства обычных условий работы. Однако в специальных областях, таких как продукты питания и фармацевтические препараты, высокая температура и высокое давление или криогенные среды, необходимо учитывать дополнительные технические требования и отраслевые стандарты.

В пищевой промышленности, производстве напитков и фармацевтической промышленности, в дополнение к обычным соображениям температуры и давления среды, необходимо отметить следующее:

Необходимо использовать пищевые материалы, обычно нержавеющая сталь 304 или 316L.

Для облегчения очистки требуется высокая поверхность.

Соединения Быстр-собрания предпочтительны для легких разборки и стерилизации.

Уплотнительные материалы должны соответствовать стандартам качества пищевых продуктов.

Необходимо использовать металлические конструкции с жестким уплотнением.

Крутящий момент привода должен быть увеличен, потому что сопротивление трения увеличивается при высокой температуре.

Меры по рассеиванию тепла должны быть рассмотрены для предотвращения теплопроводности от повреждения уплотнений привода.

Следует использовать низкотемпературные стальные материалы.

Конструкция капота клапана с длинным горлышком должна быть принята, чтобы упаковочный сальник не попадал в зону низких температур.

Влияние термического сужения на проведение запечатывания необходимо рассматривать.

Следует выбирать металлические жесткие уплотнения с хорошей износостойкостью.

Следует использовать эксцентриковые шаровые краны или шаровые краны с V-образным вырезом, поскольку они обеспечивают функцию сдвига.

Для удаления отложений следует проводить регулярное техническое обслуживание.

• Определите параметры процесса: свойства среды, температуру, давление, расход и диаметр трубы.
• Определите тип клапана: выберите тип переключения или регулирования на основе функциональных требований.
• Выберите способ соединения и материал на основе стандартов трубопровода и характеристик среды.
• Определите структуру запечатывания согласно требованиям к утечки и средней чистоте.
• Выберите тип привода: одинарного или двойного действия в соответствии с требованиями подачи воздуха и безопасности.

Рассчитайте выходной крутящий момент, чтобы крутящий момент привода превышал максимальный рабочий крутящий момент клапана.

Настройте необходимые аксессуары в соответствии с требованиями контроля и стандартами безопасности.

Рассмотрите специальные требования, такие как взрывозащищенные, коррозионная стойкость и стандарты качества пищевых продуктов.

Игнорирование требований к положению безопасности: Безопасное положение приводов одностороннего действия должно быть четко определено (нормально открытое или нормально закрытое). Неправильный выбор может привести к несчастным случаям.

Недостаточный расчет крутящего момента: Неспособность учесть высокий перепад давления или повышенное трение после длительной эксплуатации может привести к неполному закрытию клапана.

Игнорирование качества подачи воздуха: Неспособность установить компоненты очистки воздуха может привести к преждевременному повреждению цилиндра.

Неправильный выбор материала: использование обычной углеродистой стали для агрессивных сред может привести к быстрому повреждению.

Неправильная структура уплотнения: выбор мягких уплотнений для твердых частиц приведет к быстрому износу и утечке.

Выбор пневматического шарового клапана-это техническая задача, требующая всестороннего учета множества факторов. Только полностью понимая требования к процессу и характеристики различных продуктов можно выбрать наиболее подходящую конфигурацию клапана.

Для важных проектов, порекомендованы, что советует с профессиональными изготовителями и обеспечивает детальные работая параметры для того чтобы получить профессиональный совет выбора, обеспечивающ долгосрочную и стабилизированную деятельность системы.

Следуя указаниям в этой статье, вы можете получить полное представление о выборе пневматического шарового клапана. В практических применениях целесообразно установить контрольный список выбора и проверить параметры по одному, чтобы избежать пропуска критических деталей и, таким образом, выбрать надежный и экономически обоснованный пневматический шаровой кран.