8 способов продлить срок службы вашего регулирующего клапана
Эрозия и кавитация золотника и седла регулирующего клапана являются основными причинами сокращения срока службы. Для продления срока службы эффективны следующие методы:
Метод продления срока службы за счет обработки больших отверстий. Пусть начальное рабочее открытие регулирующего клапана будет как можно больше (например, 90%). Сначала отказ происходит в головке сердечника клапана, и по мере увеличения потока, вызывающего отказ, малый клапан постепенно закрывается, так что сердечник клапана полностью используется от головки до основания. При большом открытии зазор дроссельной заслонки велик, эрозия ослаблена, что может увеличить срок службы в 1-5 раз.
Метод, позволяющий уменьшить коэффициент распределения перепада давления (S) и увеличить рабочее отверстие для увеличения срока службы. Снижает значение S (увеличивает сопротивление остальной части системы) и уменьшает перепад давления, распределяемый на клапан. Для обеспечения расхода необходимо увеличить открытие клапана, а снижение перепада давления на клапане также уменьшает кавитацию и эрозию. Распространенные методы: добавление диафрагм после клапанов; отключение небольшого тандемного ручного клапана.
Уменьшить калибр и увеличить рабочий проём для увеличения срока службы. Рабочее отверстие увеличивается за счет уменьшения диаметра клапана. Методы: (1) Замена клапана с малым диаметром первой передачи (например, DN32 на DN25); (2) Корпус клапана остается неизменным, а седло золотника заменяется на седло с малым диаметром (например, DG10 заменяется на DG8, срок службы может быть увеличен в 1 раз).
Метод переноса места отказа для увеличения срока службы Благодаря конструктивным особенностям, наиболее поврежденные участки (обычно уплотнительная поверхность и основная поверхность дроссельной заслонки) перемещаются на второстепенные позиции для защиты критически важных деталей.
Увеличьте количество каналов дроссельной заслонки для улучшения срока службы. Увеличенное отверстие седла создает более длинный дроссельный канал. Функция: (1) Внезапное расширение клапана с замедленным закрытием потока после дросселирования предотвращает повреждение уплотнительной поверхности; (2) Увеличение сопротивления, снижение восстановления давления и ослабление кавитации. Обычно используются ступенчатые и волнообразные отверстия седла клапана.
Изменение направления потока для улучшения качества жизни Повреждения клапанов проточного типа (когда направление потока среды приводит к открытию клапана) в основном затрагивают уплотнительную поверхность и основание сердечника клапана; поломки клапанов закрытого типа (когда направление потока среды приводит к закрытию клапана) в основном происходят под уплотнительной поверхностью седла клапана. Переход от открытого к закрытому типу позволяет защитить уплотнительную поверхность и основание сердечника клапана и увеличить срок его службы в 1-2 раза.
Перейдите на специальный материал, чтобы улучшить качество жизни. Для предотвращения кавитации (образование сотовой ямки) и истирания (образование борозд) в качестве материалов для седла шпули доступны: 6YC-1, сталь A4, стеллит, карбид. Для защиты от коррозии используются неметаллы (резина, ПТФЭ, керамика) или специальные сплавы (монель, хастеллой).
Измените конструкцию клапана для увеличения срока службы. Специально разработанные конструкции, устойчивые к кавитации и эрозии, такие как: многоступенчатые предохранительные клапаны, антикавитационные клапаны, коррозионностойкие клапаны и т. д.
Сварочный шлак, ржавчина, кристаллизация, твердые частицы и т.д. могут легко привести к засорению дроссельной заслонки и направляющих деталей.
Метод очистки Часто встречается на ранних этапах внедрения новых систем или после капитального ремонта. Необходимо разобрать и очистить дроссельный канал, направляющую деталь, нижнее отверстие балансировки крышки клапана; устранить повреждения уплотнительной поверхности в результате шлифовки; открыть нижнюю пробку для промывки от упавших предметов; промыть трубопровод полностью открытым клапаном перед вводом в эксплуатацию.
Метод внешней очистки Для сред, легко осаждающихся и содержащих твердые частицы, трубопровод для промывочного газа или пара подключается к нижней заглушке нижней крышки клапана. При засорении промывку можно завершить, не открывая клапан.
Установите метод фильтрации конвейера. Особенно для клапанов малого диаметра и сверхмалого расхода (с очень малыми зазорами дроссельной заслонки) необходимо устанавливать фильтры перед клапанами. Для клапанов с позиционерами перед позиционером на трубопроводе подачи воздуха необходимо установить редукционные клапаны с воздушной фильтрацией.
метод увеличения зазора дроссельной заслонки Замените золотник плунжера на золотник с V-образным отверстием, золотник с окном/открытым отверстием или золотниковый клапан. Предотвратите засорение, увеличив зазор дроссельной заслонки и сосредоточив площадь дроссельной заслонки.
метод очистки медиафайлов Используйте саму среду для промывки и предотвращения засорения. Методы: (1) Переход на закрытый поток; (2) Оптимизированный корпус клапана; (3) Размещение дроссельного отверстия в наиболее подверженном эрозии месте (необходимо повысить стойкость материала к эрозии).
Прямой проход заменен угловым методом. Траектория потока в прямоточном клапане сложна (тип «перевернутая S»), и в мертвой зоне легко образуется осадок. Угловой клапан (класс)
В основном он предназначен для Утечка сальника штока клапана и соединения с корпусом клапана.
Метод добавления герметизирующей смазки Для клапанов, в которых не используется уплотнительная смазка, добавьте ее для улучшения герметичности штока.
Добавить метод заполнения Использование двухслойных или многослойных комбинированных упаковочных материалов (например, графита + ПТФЭ) более эффективно, чем простое увеличение количества упаковочных листов из ПТФЭ.
Замените метод использования графитового наполнителя. Наполнитель из ПТФЭ подходит для ограниченного температурного диапазона (-20–200 °C) и подвержен старению. Гибкие графитовые наполнители обладают широким температурным диапазоном и длительным сроком службы и могут заменить ПТФЭ. Следует отметить, что графитовый наполнитель может иметь несколько большую разницу в возврате или незначительное ползучесть.
Измените направление потока и установите P2 на конце штока клапана. Когда разница давлений △P велика, а входное давление P1 высокое, герметизация торца P1 затруднена. Изменение направления потока таким образом, чтобы торц P2 с более низким давлением был обращен к штоку (например, в случае клапана с закрытым потоком), позволяет эффективно снизить давление герметизации штока клапана. Такая конструкция часто используется в клапанах с высоким перепадом давления, таких как сильфонные клапаны.
Применяется метод герметизации с помощью прокладки линзы. Для решения проблемы легкой утечки через плоское уплотнение между крышкой клапана и корпусом клапана в условиях высоких температур и высокого давления использование прокладок с линзовым уплотнением позволяет добиться превосходных результатов.
метод замены прокладки В условиях высоких температур асбестовые прокладки обладают низкой герметизирующей способностью и коротким сроком службы. Вместо них можно использовать более надежные уплотнительные элементы, такие как металлические обмоточные прокладки и уплотнительные кольца типа “О”.
Вибрация может возникать по механическим причинам, из-за гидродинамики (например, кавитации) или резонанса.
метод повышения жесткости При небольших колебаниях или вибрации увеличьте жесткость привода (например, выберите пружину высокой жесткости или перейдите на поршневой привод).
Добавлен метод демпфирования Увеличьте демпфирование трения движущихся частей, таких как заглушки вентилей, герметизированные уплотнительными кольцами, и используйте графитовые наполнители с высоким коэффициентом трения.
Увеличьте размер направляющей и уменьшите зазор при сопряжении. Для клапанов с короткими направляющими и большими зазорами (0,4-1 мм) (например, клапанов с осевым штоком) удлинение направляющей втулки и уменьшение зазора между штоком золотника и направляющей может эффективно подавить механическую вибрацию.
Измените форму дроссельной заслонки, чтобы исключить резонансный метод. При возникновении незначительного резонанса измените форму дроссельного отверстия, чтобы изменить частоту источника. Например, поверните изогнутую поверхность золотника на 0,5-1,0 мм в пределах диапазона открытия вибраций.
Замените дроссельную заслонку, чтобы исключить резонансный метод. Принцип тот же, что и выше, и детали дроссельной заслонки заменяются напрямую. Методы: (1) Изменение характеристик потока (с линейной на логарифмическую или с логарифмической на линейную); (2) Изменение формы сердечника клапана (форма заглушки вала изменена на V-образную канавку, двухседельный клапан заменен на золотниковый клапан, оконная втулка заменена на перфорированную втулку).
Измените тип регулирующего клапана, чтобы исключить резонансный метод. Естественная частота колебаний клапанов различной конструкции различна. При очень сильном резонансе наиболее эффективным способом его устранения является замена клапана с существенными конструктивными отличиями (например, замена золотникового клапана на двухседельный).
Метод снижения кавитационных вибраций Необходимо уменьшить или подавить вибрацию, вызванную разрывом кавитационных пузырьков. Методы: (1) Выбрать клапан, позволяющий жидкости поглощать энергию разрыва пузырьков (например, золотниковый клапан вместо пробкового); (2) Использовать многоступенчатое снижение давления, увеличить давление в суженном отверстии и другие меры по снижению кавитации.
Избегайте метода воздействия волн источника вибрации. Вибрацию клапанов, вызванную передачей вибрации от внешних трубопроводов или оборудования, следует устранить или изолировать от внешних источников вибрации (например, путем усиления опор трубопровода или добавления амортизационных мер).
8 способов уменьшить шум регулирующих клапанов
Шум в основном вызван механической вибрацией, гидродинамическим шумом (турбулентностью, кавитацией) и динамическим шумом газов (высокоскоростным потоком газа).
Метод подавления резонансного шума Устранение резонанса клапана — это основной способ решения проблемы сильного высокочастотного шума (3000-7000 Гц) (>100 дБ). Конкретные меры описаны в методах 4, 5 и 6 в разделе “Устранение вибрации”.
Метод устранения кавитационного шума Кавитация является основным источником гидродинамического шума (широкополосного шума сетки). Устранение или уменьшение кавитации (те же методы, что и в разделах “Уменьшение кавитационной вибрации” и “Продление срока службы”) является ключом к снижению этого типа шума.
Используется метод толстостенных труб. Увеличение толщины стенки трубопровода после клапана может эффективно снизить передачу шума. Чем толще стенка и чем больше диаметр трубы, тем значительнее эффект снижения шума (0-20 дБ). Необходимо учитывать и стоимость.
Применяется метод звукопоглощающих материалов. Оберните источник шума (корпус клапана) и нижнюю часть трубы звукопоглощающим материалом. Это подходит для случаев, когда уровень шума не слишком высок, длина трубы не слишком велика, а стоимость выше.
Метод тандемного глушителя Установка глушителя за клапаном особенно подходит для снижения динамического шума воздуха или других газообразных сред, поскольку позволяет эффективно уменьшить внутренний шум жидкости и передачу звука через твердые тела. Это экономически выгодно в ситуациях с большим массовым расходом или высоким коэффициентом перепада давления, обычно обеспечивая снижение шума примерно на 25 дБ.
Звукоизолирующий бокс Клапан размещается в звукоизолирующем боксе или звукоизолированном помещении целиком для изоляции от распространения шума, что подходит для помещений с высоким уровнем шума.
Метод тандемного регулирования В случаях, когда коэффициент перепада давления высок (△P/P1 ≥ 0,8), общий перепад давления распределяется на регулирующий клапан и неподвижный дроссельный элемент за клапаном (например, диффузор, пористый ограничитель потока). Это один из наиболее эффективных способов снижения шума, создаваемого газовым двигателем, и требует специальной конструкции дроссельных элементов.
Выберите малошумный клапан. Специально разработанные малошумные клапаны (например, многоступенчатые понижающие клапаны, лабиринтные золотники, малошумные муфтовые клапаны) могут снизить уровень шума на 10-25 дБ за счет изменения пути потока и многоступенчатого замедления для предотвращения сверхзвукового потока и сильной турбулентности. Это экономически эффективное решение.
5 способов повысить стабильность работы регулирующего клапана
Нестабильность проявляется в колебаниях положения клапана, колебаниях процесса управления и т. д.
Измените направление действия неуравновешенной силы. Когда направление неуравновешенной силы совпадает с направлением закрытия клапана (клапан имеет тенденцию к закрытию), стабильность работы ухудшается. Обычно клапан закрытого типа заменяют на клапан открытого типа, что позволяет изменить направление неуравновешенной силы и повысить стабильность.
Избегайте использования метода работы самого клапана. Некоторые клапаны имеют присущие им недостатки в стабильности при определенных значениях открытия (например, двухседельные клапаны < 10%; поворотный затвор около 70°; двухседельный клапан с открытием 80-90%). Следует избегать длительной работы клапанов в этих диапазонах открытия.
Замените клапан на клапан с хорошей устойчивостью. Вентили с золотниковым валом, как правило, превосходят одно- или двухседельные вентили благодаря конструкции с балансировочным отверстием, хорошей направляющей способности, малому изменению силы дисбаланса, отличной управляемости и стабильности. Их можно использовать, когда предъявляются высокие требования к стабильности.
метод повышения жесткости пружины Увеличение жесткости пружины привода (например, замена пружины с жесткостью 20-100 кПа на пружину с жесткостью 60-180 кПа) может повысить устойчивость к изменениям нагрузки и улучшить стабильность работы клапана. Этот метод обычно используется в сочетании с позиционерами клапанов.
Метод снижения скорости отклика Когда система требует медленного отклика, а действие клапана слишком быстрое (например, когда необходимо точно настроить поток), легко возникает перерегулирование колебаний. Методы: (1) Линейные характеристики потока были заменены на логарифмические; (2) Клапан с позиционером, который может увеличить коэффициент усиления преобразователя, реле или отрегулировать коэффициент усиления позиционера для снижения скорости отклика.
Другие практические советы по техническому обслуживанию (19 способов)
Симметричные болты с резьбовым соединением, с использованием метода герметизации тонкой прокладкой. В конструкции крышки клапана с уплотнительным кольцом типа “О”, если используются толстые прокладки (например, обмоточные прокладки), прижимные болты необходимо затягивать симметрично, поэтапно и равномерно, чтобы предотвратить перекос, деформацию или поломку уплотнительной прокладки из-за неравномерного усилия и обеспечить надежное уплотнение. Предпочтение тонким прокладкам может эффективно снизить риск перекоса.
Увеличьте ширину уплотнительной поверхности, чтобы предотвратить биение плоского золотника клапана. Для решения проблемы утечек, возникающих из-за плоских золотников клапанов (таких как двухпозиционные клапаны и золотниковые клапаны) в закрытом состоянии, необходимо увеличить минимальный диаметр торцевой поверхности уплотнения золотника клапана (на 1–5 мм меньше диаметра уплотнительной поверхности седла клапана), чтобы обеспечить достаточную направляющую для плавного введения сердечника клапана в седло и достижения хорошего герметизирующего контакта.
Метод нанесения износостойкого сплава на твердое уплотнительное покрытие Для сильно изношенных сердечников клапанов и уплотнительных поверхностей седел можно использовать износостойкие сплавы, такие как стеллит, которые можно упрочнить или покрыть износостойкими составами методом напыления. Это позволяет значительно повысить стойкость уплотнительной поверхности к эрозии и износу, а также продлить срок ее службы.
Способ предотвращения ослабления соединения штока клапана регулирующего клапана В условиях сильной вибрации соединение между золотником клапана и штоком клапана легко ослабевает. Для предотвращения выхода из строя ослабленных соединений можно использовать фиксирующий клей (например, анаэробный клей) на резьбе соединения или конструкции с контргайками/штифтами.
Метод шлифовки уплотнительной поверхности седла клапана при высокой температуре Металл легко деформируется при высоких температурах, и шлифовка уплотнительной поверхности седла клапана представляет собой сложную задачу. Для этого можно использовать специальную высокотемпературную шлифовальную пасту и шлифовальные инструменты с высокой жесткостью, или же при комнатной температуре можно предусмотреть соответствующий компенсационный зазор для адаптации к высокотемпературной деформации.
Правильное использование ленты из сырья ПТФЭ. При использовании для герметизации резьбы направление намотки должно совпадать с направлением затяжки резьбы (обычно наматывается по часовой стрелке), толщина намотки должна быть умеренной (2-4 слоя), на начальном конце должно оставаться 1-2 зуба без намотки, а конец должен быть прижат к начальному концу. Следует избегать чрезмерного засорения труб или сальниковых уплотнений.
метод регулировки штока обратной связи позиционера клапана Угол и длина штока обратной связи позиционера напрямую влияют на точность и стабильность управления. После установки нулевая точка и ход должны быть строго откалиброваны в соответствии с инструкцией, чтобы обеспечить линейное соответствие перемещения штока обратной связи перемещению штока клапана и избежать нелинейности или гистерезиса.
Направление потока, действие жидкости и особые проблемы
Измените направление потока и решите задачу с помощью метода пульсаций. При использовании жидких сред с двухпозиционными клапанами с закрытым потоком несбалансированная сила, “отталкивающая” клапан, может вызывать гидроудар и скачки давления в системе. Переход к открытому направлению потока устраняет эту проблему.
Метод преодоления отказа жидкости (двухседельный клапан) Рабочая среда поступает из середины двухседельного клапана, и ударный золотник приближает ее к направляющей поверхности выходного отверстия, вызывая повреждения от трения и даже изгиб сердечника клапана. Решение: (1) Повышение твердости материала направляющей части (например, цементация); (2) Увеличение диаметра средней части верхнего и нижнего шариков сердечника клапана (утолщение конструкции); (3) Предпочтительный выбор гильзовых клапанов (среда обтекает клапан, и боковая сила значительно снижается).
Преодоление вращательной силы жидкости (метод “V-образного” сердечника) Асимметричный поток рабочей среды в V-образный порт создает вращательную силу, которая может привести к ослаблению штока и толкателей привода или скручиванию диафрагмы (особенно для клапанов большого диаметра). Решение: (1) Предварительно установить сердечник клапана под определенным углом в направлении, противоположном вращению, чтобы сбалансировать тангенциальную силу; (2) Укрепить соединение между штоком клапана и толкателем (например, добавив противовращательную прокладку); (3) Заменить золотник на плунжерный клапан; (4) Перейти на структурный клапан гильзового типа; (5) Если причиной является резонанс, его следует устранить в первую очередь.
Отрегулируйте трение пластины дроссельной заслонки, чтобы преодолеть биение при открытии. Когда мягкий уплотнительный диск задвижки закрыт, уплотнение деформируется и прилипает к пластине задвижки, а трение резко падает в момент открытия, вызывая подпрыгивание пластины задвижки (степень открытия может достигать 30-50%). Решение: (1) Точно отрегулировать натяг уплотнения; (2) Ограничить или отрегулировать усилие предварительной нагрузки с помощью привода, чтобы избежать чрезмерного закрытия задвижки.
Особые условия труда и правила обращения с материалами.
Метод защиты седел клапанов, содержащий твердые частицы. Твердосплавные кольца (например, из карбида вольфрама) вставляются с входной стороны уплотнительной поверхности седла клапана, образуя “защитный край”, который позволяет частицам среды измельчаться или отклоняться до того, как они коснутся основной уплотнительной поверхности, защищая мягкие уплотнительные материалы (такие как ПТФЭ, резина).
Метод предотвращения засорения направляющего клапана кристаллизацией Запорные клапаны, предназначенные для отвода кристаллизующейся среды, часто не могут быть слиты из-за засорения кристаллизацией. За клапаном можно установить фитинги для обогрева паром или промывочной водой для регулярной промывки или по мере необходимости; выберите клапан с теплоизоляцией и рубашкой охлаждения, чтобы предотвратить кристаллизацию среды внутри клапана.
метод защиты сильфонного клапана от повреждений Сильфоны являются ключевым элементом предотвращения утечек в таких клапанах. Использование избыточного давления строго запрещено; ход переключения предотвращает превышение предельного значения; если среда содержит твердые частицы, перед входом необходимо установить фильтр; регулярно проверяйте сильфоны на наличие признаков повреждения.
Способ установки керамического клапана с защитой от разрушения Керамические клапаны хрупкие. Во время монтажа опора трубопровода должна быть устойчивой, чтобы избежать передачи напряжений трубопровода на клапан; крепежные болты следует затягивать по диагонали и медленно, категорически запрещается ударять и бить; транспортировка и хранение должны быть защищены от ударов.
Метод обнаружения утечек при низком давлении (седло клапана) Клапан закрыт, входное отверстие клапана находится под давлением (воздух/азот низкого давления), выходное отверстие клапана покрыто мыльной водой, и наблюдаются пузырьки воздуха для оценки места утечки и степени герметичности седла клапана.
Метод дренажа микропротечек в сальниковой коробке штока клапана В условиях эксплуатации, допускающих незначительные утечки (например, при работе с нетоксичными средами), у заправочного сальника можно сконструировать накопительный резервуар с дренажной трубой, чтобы отводить утечку в безопасное место и предотвращать загрязнение оборудования или окружающей среды.
Характеристики и области применения типов клапанов
Пневматический одно-, двух- и гильзорегулирующий клапан (прямоходовой) Верхняя направляющая конструкция с многопружинным приводом. Особенности: компактная конструкция, чувствительное действие, малое сопротивление потоку (обтекаемый тип S), большая пропускная способность клапана, точные характеристики потока, простота разборки и сборки. * Односедельный клапан: Малая утечка (может достигать уровня IV или выше), подходит для случаев низкой разницы давлений между передней и задней частью клапана, строгого перекрытия потока, работы со средами определенной вязкости или с небольшим количеством волокон. * Двухседельный клапан: небольшое неуравновешенное усилие, большая допустимая разница давлений, большая пропускная способность (значение Cv), подходит для случаев, когда требования к герметичности не являются строгими (обычно класс II-III). * Шарнирный клапан: обладает хорошей стабильностью (сбалансированная конструкция), не склонен к вибрации, отличается низким уровнем шума, нечувствителен к изменениям температуры, подходит для работы при больших перепадах давления и низких требованиях к герметичности.
Пневматический мембранно-диафрагменный регулирующий клапан (ZMAT/ZMBT) Он состоит из многопружинного мембранного привода и диафрагменного корпуса клапана. Особенности: канал потока корпуса клапана гладкий и не имеет застойных зон, дроссельный элемент представляет собой эластичную диафрагму, а крышка клапана не имеет уплотнительного кольца. Преимущества: отсутствие внешних утечек, относительно большая циркуляционная способность, может использоваться в качестве запорного клапана в допустимом диапазоне перепада давления (открытие/закрытие клапана осуществляется положительным и отрицательным действием привода). Особенно подходит для регулирования и разжижения высоковязких жидкостей, суспензий, содержащих взвешенные частицы/волокна, высококоррозионных сред, а также токсичных и вредных сред.
