1 Ключові моменти вибору клапана

1.1 Уточніть призначення клапана в обладнанні або пристрої

Визначити умови роботи клапана: характер застосовного середовища, робочий тиск, робочу температуру та метод керування роботою тощо;

1.2 Правильно виберіть тип клапана

Правильний вибір типу клапана ґрунтується на повному розумінні конструктором усього виробничого процесу та умов експлуатації. Вибираючи тип клапана, конструктор повинен спочатку опанувати структурні характеристики та експлуатаційні характеристики кожного клапана;

1.3 Визначення торцевого з'єднання клапана

Серед різьбових, фланцевих та зварювальних з'єднань найчастіше використовуються перші два. Різьбові клапани – це переважно клапани з номінальним діаметром менше 50 мм. Якщо діаметр занадто великий, встановлення та герметизація з'єднання дуже ускладнюються. Фланцеві клапани зручніше встановлювати та розбирати, але вони важчі та дорожчі за різьбові клапани, тому підходять для трубопровідних з'єднань різного діаметра та тиску. Зварювальні з'єднання підходять для умов великих навантажень та є надійнішими, ніж фланцеві. Однак клапани, з'єднані за допомогою зварювання, важко розібрати та повторно встановити, тому їх використання обмежене випадками, коли вони зазвичай можуть надійно працювати протягом тривалого часу, або умовами використання є суворі умови та висока температура;

1.4 Вибір матеріалів клапанів

Окрім врахування фізичних властивостей (температура, тиск) та хімічних властивостей (корозійність) робочого середовища, при виборі матеріалів корпусу клапана, внутрішніх деталей та ущільнювальної поверхні слід враховувати чистоту середовища (наявність твердих частинок). Крім того, слід враховувати відповідні державні норми та норми служби користувача. Правильний та обґрунтований вибір матеріалів клапана може забезпечити найбільш економічний термін служби та найкращу продуктивність клапана. Порядок вибору матеріалів корпусу клапана: чавун - вуглецева сталь - нержавіюча сталь, а порядок вибору матеріалів ущільнювальних кілець: гума - мідь - легована сталь - F4;

1.5 Інші

Крім того, слід визначити швидкість потоку та рівень тиску рідини, що протікає через клапан, а також вибрати відповідний клапан, використовуючи наявну інформацію (наприклад, каталоги клапанної продукції, зразки клапанної продукції тощо).

2 Вступ до поширених клапанів

Існує багато типів клапанів, і їх різновиди складні. Основні типи:засувні клапани, запірні клапани, дросельні клапани,дросельні клапани, пробкові клапани, кульові клапани, електричні клапани, діафрагмові клапани, зворотні клапани, запобіжні клапани, редукційні клапани,паровідвідники та аварійні запірні клапани,серед яких найчастіше використовуються засувки, запірні клапани, дросельні клапани, пробкові клапани, метеликові клапани, кульові клапани, зворотні клапани та діафрагмові клапани.

2.1 Засувний клапан

Засувка – це клапан, корпус якого, що відкривається та закривається (клапанна пластина), приводиться в рух штоком клапана та рухається вгору та вниз вздовж ущільнювальної поверхні сідла клапана, що може з'єднувати або перекривати прохід рідини. Порівняно із запірним клапаном, засувка має кращі герметичність, менший опір рідині, менше зусиль під час відкривання та закривання, а також має певні регулювальні характеристики. Це один із найпоширеніших запірних клапанів. Недоліками є великі розміри, складніша конструкція, ніж у запірного клапана, легкий знос ущільнювальної поверхні та складне обслуговування. Зазвичай вона не підходить для дроселювання. Залежно від положення різьби на штоку засувки, її можна розділити на два типи: з висхідним штоком та прихованим штоком. За структурними характеристиками засувки її можна розділити на два типи: клиновий та паралельний.

2.2 Запірний клапан

Запірний клапан — це клапан, що закривається вниз, у якому частини, що відкриваються та закриваються (диск клапана), приводяться в рух штоком клапана для руху вгору та вниз вздовж осі сідла клапана (ущільнювальної поверхні). Порівняно з засувним клапаном, він має хороші регулювальні характеристики, погані герметичні характеристики, просту конструкцію, зручність виготовлення та обслуговування, високий опір рідині та низьку ціну. Це поширений запірний клапан, який зазвичай використовується для трубопроводів середнього та малого діаметра.

2.3 Кульовий кран

Відкривальна та закривальна частини кульового клапана являють собою сфери з круглими наскрізними отворами, і сфера обертається разом зі штоком клапана для здійснення відкриття та закриття клапана. Кульовий клапан має просту конструкцію, швидке перемикання, зручне керування, невеликий розмір, легку вагу, невелику кількість деталей, малий опір рідини, добре ущільнюється та простий у обслуговуванні.

2.4 Дросельний клапан

За винятком диска клапана, дросельний клапан має в основному таку ж структуру, як і запірний клапан. Його диск клапана є дросельним компонентом, і різні форми мають різні характеристики. Діаметр сідла клапана не повинен бути занадто великим, оскільки висота його відкриття невелика, а швидкість потоку середовища збільшується, що прискорює ерозію диска клапана. Дросельний клапан має невеликі розміри, невелику вагу та хороші регулювальні характеристики, але точність регулювання невисока.

2.5 Запірний клапан

Пробковий клапан використовує корпус пробки з наскрізним отвором як частину для відкриття та закриття, а корпус пробки обертається разом зі штоком клапана для відкриття та закриття. Пробковий клапан має просту конструкцію, швидке відкриття та закриття, простий в експлуатації, малий опір рідини, невелику кількість деталей та легку вагу. Пробкові клапани доступні у прямому, триходовому та чотириходовому типах. Прямі пробкові клапани використовуються для відсікання середовища, а триходові та чотириходові клапани використовуються для зміни напрямку середовища або його перенаправлення.

2.6 Заслінка-метелик

Метеликовий клапан — це пластина-метелик, яка обертається на 90° навколо фіксованої осі в корпусі клапана для виконання функції відкриття та закриття. Метеликовий клапан має невеликі розміри, легку вагу, просту конструкцію та складається лише з кількох деталей.

Його можна швидко відкривати та закривати, повертаючи на 90°, і він простий в експлуатації. Коли дросельний клапан повністю відкрито, товщина пластини метелика є єдиним опором, коли середовище протікає через корпус клапана. Тому перепад тиску, що створюється клапаном, дуже малий, що забезпечує хороші характеристики контролю потоку. Дросельні клапани поділяються на два типи ущільнення: еластичне м'яке ущільнення та металеве тверде ущільнення. У клапанах з еластичним ущільненням ущільнювальне кільце може бути вбудоване в корпус клапана або прикріплене до периферії пластини метелика. Воно має хороші характеристики герметизації та може використовуватися для дроселювання, а також для вакуумних трубопроводів середнього та агресивного середовища. Клапани з металевими ущільненнями зазвичай мають довший термін служби, ніж клапани з еластичними ущільненнями, але важко досягти повної герметизації. Зазвичай вони використовуються в тих випадках, коли перепад потоку та тиску сильно змінюється і потрібна хороша дросельна здатність. Металеві ущільнення можуть адаптуватися до вищих робочих температур, тоді як еластичні ущільнення мають недолік – вони обмежені температурою.

2.7 Зворотний клапан

Зворотний клапан – це клапан, який може автоматично запобігати зворотному потоку рідини. Диск клапана зворотного клапана відкривається під дією тиску рідини, і рідина тече з вхідного боку на вихідний. Коли тиск на вході нижчий, ніж на вихідному, диск клапана автоматично закривається під дією таких факторів, як різниця тиску рідини та власна сила тяжіння, щоб запобігти зворотному потоку рідини. За структурною формою вони поділяються на підйомні зворотні клапани та поворотні зворотні клапани. Підйомні зворотні клапани мають краще ущільнення, ніж поворотні зворотні клапани, та більший опір рідині. Для всмоктувального отвору всмоктувальної труби насоса слід вибрати дольний клапан. Його функція полягає в тому, щоб: заповнювати вхідну трубу насоса водою перед запуском насоса; підтримувати вхідну трубу та корпус насоса заповненими водою після зупинки насоса для підготовки до повторного запуску. Дольний клапан зазвичай встановлюється лише на вертикальній трубі на вході насоса, а середовище тече знизу вгору.

2.8 Мембранний клапан

Відкриваючою та закриваючою частиною діафрагмового клапана є гумова діафрагма, яка розташована між корпусом клапана та кришкою клапана.

Виступна частина діафрагми закріплена на штоку клапана, а корпус клапана покритий гумою. Оскільки середовище не потрапляє у внутрішню порожнину кришки клапана, шток клапана не потребує сальникової коробки. Мембранний клапан має просту конструкцію, хороші герметичні властивості, легке обслуговування та низький опір рідини. Мембранні клапани поділяються на переливні, прямоточні, кутові та постійного струму.

3 Загальні інструкції щодо вибору клапанів

3.1 Інструкції з вибору засувки

Зазвичай, засувки слід вибирати в першу чергу. Окрім пари, нафти та інших середовищ, засувки також підходять для середовищ, що містять гранульовані тверді речовини та високу в'язкість, а також підходять для клапанів вентиляційних систем та систем низького вакууму. Для середовищ з твердими частинками корпус засувки повинен мати один або два отвори для продувки. Для низькотемпературних середовищ слід вибирати спеціальний низькотемпературний засувний клапан.

3.2 Інструкції щодо вибору запірного клапана

Запірний клапан підходить для трубопроводів з низькими вимогами до опору рідини, тобто втрати тиску не є значними, а також для трубопроводів або пристроїв із високотемпературними та високонапірними середовищами. Він підходить для парових та інших середовищних трубопроводів з DN < 200 мм; для невеликих клапанів можна використовувати запірні клапани, такі як голчасті клапани, інструментальні клапани, пробовідбірні клапани, манометри тощо; запірні клапани мають регулювання потоку або тиску, але точність регулювання невисока, а діаметр трубопроводу відносно малий, тому слід вибирати запірні клапани або дросельні клапани; для високотоксичних середовищ слід вибирати сильфонні запірні клапани; але запірні клапани не слід використовувати для середовищ з високою в'язкістю та середовищ, що містять частинки, які легко осідають, а також їх не слід використовувати як вентиляційні клапани та клапани для систем низького вакууму.

3.3 Інструкції з вибору кульового крана

Кульові крани підходять для середовищ з низькою температурою, високим тиском та високою в'язкістю. Більшість кульових кранів можна використовувати в середовищах зі зваженими твердими частинками, а також для порошкоподібних та гранульованих середовищ відповідно до вимог до матеріалу ущільнення; повноканальні кульові крани не підходять для регулювання потоку, але підходять для випадків, що потребують швидкого відкриття та закриття, що зручно для аварійного відключення; кульові крани зазвичай рекомендуються для трубопроводів зі суворою герметичністю, зносом, усадкою каналів, швидким відкриттям та закриттям, відключенням під високим тиском (велика різниця тисків), низьким рівнем шуму, явищем газифікації, малим робочим моментом та малим опором рідини; кульові крани підходять для легких конструкцій, відключення під низьким тиском та агресивних середовищ; кульові крани також є найкращими клапанами для низькотемпературних та глибоко холодних середовищ. Для трубопровідних систем та пристроїв для низькотемпературних середовищ слід вибирати низькотемпературні кульові крани з кришками клапанів; при використанні плаваючих кульових клапанів матеріал сідла клапана повинен витримувати навантаження кульки та робочого середовища. Кульові крани великого діаметра потребують більшого зусилля під час роботи, а кульові крани DN≥200 мм повинні використовувати черв'ячну передачу; фіксовані кульові крани підходять для випадків з більшими діаметрами та вищим тиском; крім того, кульові крани, що використовуються для трубопроводів з високотоксичними технологічними матеріалами та легкозаймистими середовищами, повинні мати вогнестійку та антистатичну конструкцію.

3.4 Інструкції з вибору дросельного клапана

Дросельні клапани підходять для випадків з низькою температурою середовища та високим тиском, а також для деталей, які потребують регулювання потоку та тиску. Вони не підходять для середовищ з високою в'язкістю та вмістом твердих частинок, а також не підходять для запірних клапанів.

3.5 Інструкції з вибору плунжерного клапана

Засувні клапани підходять для випадків, коли потрібне швидке відкриття та закриття. Вони, як правило, не підходять для пари та високотемпературних середовищ. Вони використовуються для середовищ з низькою температурою та високою в'язкістю, а також підходять для середовищ із зваженими частинками.

3.6 Інструкції з вибору дросельного клапана

Засувки-дросельні клапани підходять для випадків з великим діаметром (наприклад, DN﹥600 мм) та вимогами до короткої конструктивної довжини, а також для випадків, коли потрібне регулювання потоку та швидке відкриття та закриття. Вони зазвичай використовуються для таких середовищ, як вода, олія та стиснене повітря, з температурою ≤80℃ та тиском ≤1,0 МПа; оскільки засувки-дросельні клапани мають відносно великі втрати тиску порівняно із засувками та кульовими кранами, вони підходять для трубопровідних систем з низькими вимогами до втрати тиску.

3.7 Інструкції з вибору зворотного клапана

Зворотні клапани, як правило, підходять для чистих середовищ і не підходять для середовищ, що містять тверді частинки та високу в'язкість. Якщо DN ≤ 40 мм, рекомендується використовувати підйомний зворотний клапан (дозволяється встановлювати лише на горизонтальних трубах); якщо DN = 50～ 400 мм, рекомендується використовувати поворотний підйомний зворотний клапан (можна встановлювати як на горизонтальних, так і на вертикальних трубах. Якщо встановлюється на вертикальній трубі, напрямок потоку середовища повинен бути знизу вгору); якщо DN ≥ 450 мм, рекомендується використовувати буферний зворотний клапан; якщо DN = 100～ 400 мм, також можна використовувати пластинчастий зворотний клапан; поворотний зворотний клапан може бути виготовлений для дуже високого робочого тиску, PN може досягати 42 МПа, і може застосовуватися для будь-якого робочого середовища та будь-якого робочого діапазону температур залежно від різних матеріалів корпусу та ущільнень. Середовищем є вода, пара, газ, агресивне середовище, олія, ліки тощо. Робочий діапазон температур середовища становить від -196 до 800 ℃.

3.8 Інструкції з вибору діафрагмового клапана

Мембранні клапани підходять для нафти, води, кислих середовищ та середовищ, що містять зважені речовини, з робочою температурою менше 200℃ та тиском менше 1,0 МПа, але не для органічних розчинників та сильних окислювачів. Мембранні клапани переливного типу підходять для абразивних гранульованих середовищ. Для вибору діафрагмових клапанів переливного типу слід використовувати таблицю характеристик потоку. Прохідні діафрагмові клапани підходять для в'язких рідин, цементних розчинів та осадових середовищ. За винятком особливих вимог, діафрагмові клапани не слід використовувати на вакуумних трубопроводах та вакуумному обладнанні.