Принципы работы и регулирования клапанов с автоматическим управлением фирмы ДОРОТ

Принципы работы и регулирования клапанов с автоматическим управлением фирмы «ДОРОТ»

Клапаны c уплотнением непосредственно упругой диафрагмой были впервые представлены на мировом рынке фирмой «Dorot Control Valves» в 1982 году. Эти клапаны управляются давлением жидкости, имеющимся в трубопроводе. Клапаны используются для обеспечения широкого спектра функций управления и регулирования в системах водоснабжения, канализации, пожаротушения, в промышленности и сельском хозяйстве.

Единственная подвижная деталь клапана — это армированная диафрагма, которая:

• обеспечивает герметичность при закрытии крана;
• обеспечивает свободный проход при полностью открытом кране с минимальными помехами для потока в трубопроводе;
• изменяет проходное сечение регулирующего клапана точно в соответствии с давлением в управляющей камере;

Клапаны управляются давлением жидкости, имеющимся в линии, либо давлением от внешнего источника, которое должно быть выше или равно давлению в линии.

Простота конструкции клапанов обеспечивает их легкое обслуживание без демонтажа из трубопровода. Обслуживание может выполняться необученным персоналом, использующим базовые инструменты.

Отсутствуют оси, подшипники, уплотнения, которые подвержены коррозии. Нет износа и повреждений при работе с жидкостями, имеющими абразивные включения, или агрессивными растворами.

Зачем нужен и как работает РДВ

И в централизованную, и в автономную систему вода подаётся насосным оборудованием. Принципиально эти схемы отличаются только числом разветвлений, диаметром труб и количеством запорной арматуры. И скачки давления, обусловленные различными техническими причинами, возможны в любой из них. Регулятор давления воды в системе водоснабжения стабилизирует напор, гасит возникающие в ней гидравлические удары.

В автономных системах его устанавливают на вводе в дом, перед счётчиком, в централизованных – перед поквартирной разводкой. Такой механизм не помешает и в частных домах, подключённых к централизованной подаче воды, несмотря на то, что есть общий РВД.

Функции регулятора

Механизм, который ещё называют редуктором давления, в бытовой водопроводной сети выполняет функцию стабилизатора. Без него оборудование, рассчитанное на определённый напор и реагирующее на его изменения, выходит из строя быстрее. Это касается не только бытовых приборов, потребляющих воду, для которых гидравлический удар становится серьёзным испытанием. Но и электрических бойлеров, газовых водонагревателей, котлов, водяных счётчиков.

От гидроударов страдают и сами трубопроводы, особенно узловые соединения и места стыков. При частых скачках давления они теряют герметичность и начинают подтекать.

Есть и ещё одна причина, по которой желательно использовать редуктор воды: это комфортность пользования водоразборными устройствами. Мало приятного, когда струя из крана или душевой лейки с отрегулированной температурой и напором вдруг начинает произвольно менять эти параметры.

Принцип действия

Несмотря на скромные размеры и простое устройство, РДВ справляется с регулированием напора самостоятельно, без подключения дополнительного оборудования. Причём делает это автоматически.

Принцип его работы схож с тем, как регулируется поток воды вентильным краном, при откручивании которого шток с поршнем поднимаются и открывают просвет определённого сечения. Но в этом случае при увеличении напора в системе поршень остаётся неподвижным, и сила водяного потока возрастает. Тогда как клапан давления воды в редукторе в такой ситуации меняет своё положение и уменьшает просвет.

Проследим весь путь воды по системе, оснащённой РДВ.

Вода подаётся в дом из скважины, колодца либо централизованной системы с помощью насосов, задающих определённый напор.

Из-за сбоя в работе насоса, закрытия крана на ответвлении или по какой-то другой причине давление резко меняется, что угрожает включённому в сеть оборудованию выходом из строя.

Проходя через редуктор, поток воды давит на его действующий элемент, который сжимается и автоматически уменьшает просвет клапана.

Изменение проходного сечения не позволяет воде двигаться с прежним напором, он снижается и выходящая из редуктора вода поступает к точкам потребления с нормативными показателями давления.

В домах с подачей воды из скважины или колодца часто устанавливают гидроаккумулятор, оборудованный похожим механизмом – реле давления. Этот прибор работает от электрической сети и предназначен для включения насоса при падении давления в гидробаке, и его отключения при достижении заданных параметров. В этом случае редуктор давления воды в системе водоснабжения не обязателен, так как напор не превысит максимальных значений, установленных для гидроаккумулятора.

Но давление в трубах будет меняться в заданных реле пределах. Если максимальное выставленное для гидробака давление больше 3 атмосфер, а для нормальной работы бытовых приборов оно должно быть ниже, то регулятор стоит установить.

Гидроудар в противопожарных системах

Гидроударом называется скачок давления в трубопроводе, вызванный стремительным изменением скорости потока. Для примера, изменение скорости потока на 1 м/с в стальной трубе, провоцирует скачок давления в 10 атм. Резкое изменение скорости потока в противопожарных трубопроводах может быть вызвано целым рядом различных факторов, например, резким закрытием/открытием запорного элемента или пуском/остановом насоса. Большинство систем противопожарной защиты предназначены для работы при максимальном рабочем давлении 12 бар (1,2 МПа). При этом, скачок давления, вызванный гидроударом, может легко превысить 50 бар (5 МПа), создавая тем самым реальную угрозу повреждения системы и даже разрушения трубопроводов и оборудования.

РЕШЕНИЯ BERMAD ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГИДРОУДАРОВ В СИСТЕМАХ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Существует несколько методик для снижения или предотвращения скачков давления. Далее представлены четыре наиболее эффективных подхода к решению этой задачи.

АНТИПОМПАЖНЫЙ НАСОСНЫЙ УЗЕЛ УПРАВЛЕНИЯ BERMAD FP 730-48-BL

Как и многие изобретения, данный запатентованный способ появился на свет благодаря острой потребности в решении реальной задачи. Во время запуска первого этапа проекта по добыче жидкого природного газа в Охотском море «САХАЛИН-1» эксплуатация столкнулась с возмущениями давления до 48 атм при разрешенных 16 атм. Оператор и владелец проекта – компания Exxon Neftegas Limited – обратилась к специалистам BERMAD за решением данной задачи на уже существующей площадке и предотвращением подобной ситуации на строящихся объектах «САХАЛИН-2».

Результатом изучения всех факторов стал однозначный вывод, что причиной гидроударов является огромное количество воздуха в трубопроводе. При запуске вертикальных насосов турбинного типа поток воды сталкивается с сопротивлением большого объема воздуха в начале водовода, что и провоцирует скачок давления. Задача была решена с помощью установки специально разработанных узлов управления FP 730-48-BL из никель-алюминий-бронзового сплава для работы в морской среде.

Узел управления BERMAD FP 730-48-BL является нормально открытым перепускным узлом управления. Поскольку узел является нормально открытым, он позволяет эффективно сбрасывать большие объемы воздуха при первичном заполнении сухого водопровода, нивелируя чрезмерное сопротивление и предотвращая всплеск давления. Дополнительным преимуществом является повышение скорости подачи воды к АУП объекта. Как только давление повышается до 1–1,5 атм, узел закрывается и переходит в режим работы сбросного предохранительного клапана. При возникновении всплеска давления, вызванного резким изменением скорости потока (например, при перекрытии линии), узел открывается, не позволяя давлению подняться выше 12 атм.

Ознакомиться с техническим описанием узла управления FP 730-48-BL можно на нашем сайте.

УЗЕЛ УПРАВЛЕНИЯ НАСОСОМ С ФУНКЦИЕЙ ОБРАТНОГО КЛАПАНА BERMAD FP 42T-20

Пуск основного насоса в системе, находящейся под статическим давлением, создает всплеск давления. Предлагаемый узел управления пожарным насосом с функцией обратного клапана подходит для большинства типов насосов и представляет собой эффективное решение для предотвращения гидроудара. Пуск основного насоса в системе, находящейся под статическим давлением, создает всплеск давления. При отключенном основном насосе узел управления герметично закрыт благодаря функции обратного клапана и давлением, создаваемым работой жокей-насоса. При запуске основного насоса начальный всплеск давления нивелируется быстрым, но плавным открытием узла управления. Таким образом обеспечивается равномерный рост напора в питающем трубопроводе. Помимо защиты от гидроудара BERMAD FP 42T-20 выполняет функцию узла контроля давления (запорно-редукционного типа), предотвращая чрезмерный рост давления в питающем трубопроводе. К примеру, не позволяет давлению линии подняться выше 6 атм. При отключении основного насоса функция обратного клапана защищает его от противотока. Ознакомиться с техническим описанием узла управления FP 42T-20 можно на нашем сайте.

КОНТРОЛЬ СКОРОСТИ СРАБАТЫВАНИЯ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ

Гидроудар может быть вызван чрезмерной скоростью открытия пусковых узлов управления, что, как правило, объясняется стремлением разработчиков системы снизить показатель ее инерционности и обеспечить минимальное время подачи ОТВ. Поэтому возникает необходимость в локальном регулировании скорости срабатывания узла управления. Узлы управления BERMAD могут иметь встроенную функцию контроля давления и контроля скорости срабатывания во избежание разрушительных последствий гидроудара. Контроль скорости реакции запорного элемента, по мере необходимости, смягчает эффект всплеска давления до допустимого уровня.

МЕМБРАННЫЕ БАКИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГИДРОУДАРА

Еще один способ предотвращения всплеска давления в системе или гидроудара – это использование мембранного бака, который может быть включен в линию. Металлический резервуар содержит эластичную мембрану, по форме идентичную внутренней конструкции бака, которая заполняется водой под давлением системы. В объем между стенками бака и мембраной нагнетается сжатый воздух, давлением которого можно управлять. Так как внутреннее и внешнее давление эластичной мембраны всегда равно, появляется возможность нивелировать положительные и отрицательные колебания потока воды. По достижению ударной волной емкости резервуара эластичная мембрана, расширяясь, возьмёт удар на себя, фактически увеличивая объем трубопровода, что сведет к минимуму последующий всплеск давления.

При использовании данного решения необходимо учитывать его громоздкость. Зачастую инженеры, проектирующие пожарный трубопровод, закладывают в проект небольшой бак, который не отвечает масштабу поставленной задачи. Подбор бака под каждую конкретную установку осуществляется после проведения комплексных расчетов, которыми опасно пренебрегать.

Что такое редуктор давления?

РДВ (редуктор давления воды) устанавливают не на все системы. Например, в типовых городских квартирах, где водоподача осуществляется в централизованном порядке, его не найти. Но это не значит, что давление не регулируется, просто устройство установлено на участке трубопровода до поквартирной разводки.

Автономное водоснабжение, как и централизованное, также нуждается в регулировке давления. Она необходима и на промышленных предприятиях, фермах, общественных заведениях – везде, где функционирует система водоподачи. Рассмотрим более подробно, какую роль играет редукционный клапан и так ли он необходим.

Назначение и принцип работы

Простой по своей конструкции механизм, тем не менее, выполняет очень важные функции. Он защищает не только саму систему водоснабжения от перепадов давления, но и оборудование, подключенное к ней и чутко реагирующее на изменение напора воды.

Несколько причин, заставляющих установить РДВ:

Только при стабильном давлении воды нагревательное оборудование отрабатывает свой срок службы и не требует частого ремонта. Замечено, что если в обвязке бойлера присутствует редуктор, стабилизирующий напор воды, оборудование работает дольше, а его запчасти не так быстро изнашиваются.

Основная функция водяного редуктора давления – регулировка напора воды в трубопроводе, защита от гидроударов и других неприятностей, связанных с резким увеличением или скачками давления. Чаще всего редуктор устанавливают между клапаном подачи воды в автономную или внутреннюю систему и точкой потребления.

Работа редукционного клапана заключается в автоматической регулировке, то есть для полноценного функционирования не нужно подключать дополнительную аппаратуру или механизмы. В случае повышения водяного давления устройство самостоятельно уменьшает показатели, благодаря чему подача воды в котлы, бойлеры и краны нормализуется.

Описание процесса работы:

или централизованной системы перемещается с определенным стабильным давлением;
• по техническим или другим причинам происходит скачок давления, появляется риск выхода из строя подключенного к системе водоснабжения оборудования;
• вода под увеличенным напором попадает в редуктор, воздействует на пружину или мембрану;
• сечение клапана автоматически уменьшается, вслед за этим снижается давление;
• к точкам водоразбора жидкость попадает под давлением, не превышающим установленные нормы.

Возникающий в системе водного обеспечения скачок давления называют гидравлическим ударом.

Он может случиться и в многоэтажном доме, и в коттедже, а результатом внезапного повышения нормативных параметров является вышедшее из строя дорогостоящее оборудование или элементы трубопровода.

Таким образом, РДВ – это основной инструмент для предотвращения нежелательных последствий от гидроударов, который можно самостоятельно установить в домашней системе водообеспечения.

С нормативной базой можно ознакомиться в документации – ГОСТР 55023, ГОСТ 12678, методической литературе НИИ Сантехники.

Виды и особенности конструкции

Бытовые регуляторы следует отличать от промышленных и коммерческих, и не только по размеру. У домашних производительность гораздо ниже – в среднем 3 м³/ч, тогда как у промышленных клапан-редукторов для понижения давления воды она достигает 15 м³/ч и выше.

Бытовые приборы обычно присоединяют к системе водоподачи муфтовым способом, а более производительные устанавливают на магистральных линиях при помощи фланцев.

Практически все редукторы производятся из металлов, чаще – из латуни или латунных сплавов. Корпус выполнен в виде крестовины, боковые патрубки предназначены для резьбового подключения к трубопроводу, верхний и нижний – для дополнительных приборов, например, манометра.

Существует два вида редукторов, отличающихся по конструкции:

• поршневые;
• мембранные.

Они названы по главному действующему элементу, расположенному внутри корпуса.

Поршневые редукторы. Рабочей деталью первой категории является поршень или поршневый узел, который под воздействием пружины закрывает створ.

Когда вода начинает поступать под увеличенным напором, пружина давит на поршень, он уменьшает проходное сечение. Таким образом, жидкость во входной камере находится под большим давлением, чем в выходной. Следовательно, напор в разводке, находящейся после редуктора, сохранятся в норме.

Поршневые регуляторы давления используют для систем водоснабжения и отопления, если температура горячей воды и теплоносителя не превышает установленной производителем верхней границы.

Мембранные редукторы считаются более мощными, прочными, износостойкими, менее чувствительными к плохому качеству жидкости в трубах. Однако и стоимость их выше, чем поршневых аналогов.

Принцип работы мембранного редуктора похож на выше описанный. Вода поступает под высоким давлением во входную камеру, давит на шток. Под напряжением, созданным пружиной и штоком, образуется щель, через которую вода попадает на выход уже с меньшим давлением.

Мембранные модели, отличающиеся большей пропускной способностью и прочностью, способны снижать давление с 25 бар и более до 6-7 бар и даже ниже.

Если давление на входе в пределах нормы, жидкость свободно перемещается через редуктор, не меняя своих параметров.

Устройство регулятора давления

Принципиальная схема регулятора давления показана на рисунке.

В корпусе клапана установлена пружина 1, поджатие который регулируется винтом 2. Пружина через мембрану 3 и толкатель 4 воздействует на седельный клапан 7, на который в противоположном направлении воздействует пружина 8.

Давление на выходе зависит от величины зазора между клапаном 7 и седлом 5, кроме того оно воздействующие на мембрану 3 через канал 6.

Представленный клапан имеет два канала входной и выходной, поэтому его называют двухлинейным.

Регулятор давления с фильтром

Это устройство совмещает в себе редукционный клапан и фильтр, который очищает сжатый воздух от примесей, частиц грязи, пыли. Подробнее об устройстве и принципе действия такого регулятора (РДФ) можно узнать здесь https://izpk.ru/reduktor-rdf-3-1-rdf-3-2.

Настройка регуляторов давления в картере компрессора типа KVL

Как и прошлом случае, для регулятора KVL стандартным является давление в два бара. Повышение и понижение показателя давление осуществляется вращением винта регулятора вправо и влево соответственно.

При работе с регулятором типа KVL тоже используют манометр. Для этой операции его устанавливают на всасывающую магистраль компрессора.

Заводская настройка регулятора имеет показатели давления плотно закрытого клапана или в момент, когда начинается его открывание. Для предотвращения повреждения компрессора, производят настройку при максимально разрешенном давлении при всасывании.

Слишком низкое давление всасывания вызывает появление вакуума в контуре, что приводит к опасности проникновения влаги в установку при негерметичном компрессоре. В общем случае регуляторы KVC устанавливаются на байпасной линии между всасывающим и нагнетающим патрубками компрессора. Регулятор KVC открывается при понижении давления на выходе (на линии всасывания).

Вместо регулятора KVC можно использовать регулятор производительности СРСЕ. Он устанавливается, если требуется более высокая точность регулирования при низких давлениях всасывания или при большом гидравлическом сопротивлении между выходом из регулятора и линией всасывания.

Регулятор KVC можно также установить на байпасной магистрали, выходящей из нагнетающего трубопровода, так чтобы выход регулятора подсоединялся к контуру между ТРВ и испарителем. Этот способ применяется в охладителях жидкости с несколькими параллельно соединенными компрессорами, но без жидкостного распределителя.