Hydraulische Absperrklappen Sie werden in Branchen eingesetzt, in denen eine Vierteldrehung mit hohem Drehmoment erforderlich ist. Aufgrund von Platz- oder Kostenbeschränkungen werden die Ventile hauptsächlich in der Energieerzeugung, der Petrochemie, der Klimatechnik und im Brandschutz verwendet.
Sie sind in diesen Branchen mit Leitungen großen Durchmessers zur schnellen Steuerung und Absperrung von Flüssigkeiten nützlich.
Dieser Artikel beschreibt die Funktionsweise hydraulischer Absperrklappen, ihre Leistungskennzahlen und warum Ingenieure sie für die kritische Durchflussregelung auswählen.
Was ist ein hydraulisch betätigtes Absperrventil?
Die hydraulisch betätigte Absperrklappe ist eine Ventilart, die mit Hydraulikdruck betätigt wird. Sie kann sich um eine Vierteldrehung drehen. Dieses Ventil ist an einem Rohr montiert.
Die Betätigung des Ventils erfolgt über einen Hydraulikzylinder oder einen Flügelzellenantrieb. Dadurch wird ein deutlich höheres Drehmoment erzeugt als von Elektromotoren.
Das Ventilgehäuse besteht typischerweise aus Stahlguss, Sphäroguss oder Edelstahl. Dadurch ist es beständig gegen hohe Drücke, Temperaturen und korrosive Medien.
Funktionsprinzip des hydraulischen Betätigungssystems
Der Hydraulikaktuator Das System arbeitet nach einem einfachen Druckprinzip. Das Hydrauliköl wird in den Zylinder gepumpt und wirkt dann auf den Kolben. Dieser wandelt seine lineare Bewegung über die Kurbel oder das Getriebe in eine Drehbewegung um. Dadurch dreht sich die Ventilspindel und somit auch die Drosselklappe.
Ingenieure können zwischen zwei Hauptkonfigurationen wählen:
- Doppelt wirkendDer hydraulische Druck steuert sowohl das Öffnen als auch das Schließen. Dies ermöglicht eine präzise und wiederholbare Positionierung in allen Winkeln.
- FrühjahrsrückkehrEine Feder hält das Ventil in einer Position. Der Hydraulikdruck bewegt es in die andere Richtung. Bei Ausfall der Hydraulikversorgung bringt die Feder das Ventil in eine sichere Position zurück.
Eine Hydraulikanlage (HPU) liefert den Öldruck. Sie umfasst eine Pumpe, einen Ölbehälter, Steuerventile und Druckentlastungseinrichtungen.
Die HPU kann lokal montiert oder über Steuerleitungen ferngesteuert angeschlossen werden. Dies unterstützt die volle Funktionalität. industrielle Automatisierung Integration mit SPS- und SCADA-Systemen.
Wichtigste Vorteile gegenüber elektrischen und pneumatischen Aktuatoren
Der Hauptgrund, warum Ingenieure hydraulische Betätigung wählen, ist das Drehmoment. Dieser Aktuatortyp kann selbst in einem kompakten Gehäuse eine hohe Kraft erzeugen.
Dies ist besonders wichtig bei große Absperrklappe Größen. Ein DN1200- oder DN2000-Ventil im Auslass einer Pumpstation benötigt ein enormes Drehmoment, um gegen den hohen Durchflussdruck zu arbeiten.
Hier sind die fünf praktischen Vorteile, die Ingenieure schätzen:
- Hohes DrehmomentHydraulische Systeme erzeugen Drehmomentwerte, die elektrische Aktuatoren bei gleicher Größe nicht erreichen können.
- Präzise DurchflusskontrolleHydrauliköl ist nicht komprimierbar. Dadurch behält die Scheibe in jedem Winkel eine stabile, feste Position, auch bei teilweise geöffneten Einstellungen zur Durchflussdrosselung.
- Schnelle ReaktionDruckänderungen im Hydrauliköl erfolgen mit hoher Geschwindigkeit. Das Ventil öffnet oder schließt innerhalb von Sekunden, wenn der Systemschutz dies erfordert.
- Sicherheit in Gefahrenbereichen: Das Hydrauliksystem benötigt keinen elektrischen Antrieb. Dadurch kann das System in explosionsgefährdeten Bereichen wie beispielsweise in petrochemischen Anlagen eingesetzt werden.
- Lange Lebensdauer: Hydraulikkolben und -dichtungen haben im Allgemeinen eine längere Lebensdauer als die Wicklungen von Elektromotoren.
Die folgende Tabelle vergleicht die verschiedenen Aktuatortypen:
Aktuatorvergleichstabelle
| Besonderheit | Hydraulik | Elektrisch | Pneumatisch |
|---|---|---|---|
| Drehmomentausgang | Sehr hoch | Mäßig | Mäßig |
| Reaktionsgeschwindigkeit | Schnell | Langsam bis mittel | Schnell |
| Geeignete Rohrgröße | Großer Durchmesser | Klein bis mittel | Klein bis mittel |
| Gefahrenbereich sicher | Ja (keine Funken) | Beschränkt | Ja |
| Präzisionssteuerung | Hoch | Hoch | Mäßig |
| Ausfallsichere Option | Frühjahrsrückkehr | Frühjahrsrückkehr | Frühjahrsrückkehr |
| Wartungsbedarf | Mäßig | Niedrig | Niedrig |
Industrielle Anwendungen von hydraulisch gesteuerten Absperrklappen
Hydraulisch gesteuerte Absperrklappen kommen in Branchen zum Einsatz, in denen die Rohrleitungen groß sind, hohe Drücke herrschen oder ein Notverschluss schnell erfolgen muss.
Pumpstationen und Wasserversorgungssysteme
A Hydraulikaktuator Sie findet sich in kommunalen Pumpstationen, wo täglich große Wassermengen durch Rohrleitungen mit Durchmessern von DN600 bis DN2000 fließen.
Die Auslassventile müssen sich langsam öffnen, um Druckstöße zu vermeiden, und sich bei unerwartetem Pumpenausfall schnell schließen. Der Stellantrieb ermöglicht eine kontrollierte Zwei-Gang-Bewegung: langsames Öffnen und schnelles Notschließen.
Dies schützt Rohrverbindungsstücke, nachgeschaltete Anlagenteile und das Pumpengehäuse vor Schäden durch Wasserschläge.
Wasserwirtschaft und Wasserkraftwerke
Bei Wasserkraftwerken werden Absperrklappen als primäre Absperrventile an den Druckrohrleitungen verwendet.
Diese Rohrleitungen arbeiten unter Druckhöhen von 50 bis über 200 Metern. Das Ventil muss dem vollen statischen Druck standhalten, wenn die Turbine außer Betrieb ist.
Beim Anfahren der Turbine öffnen die Ingenieure zunächst ein kleines Bypassventil, um den Druck über die Turbinenscheibe auszugleichen. Anschließend öffnet sich das hydraulisch gesteuerte Hauptventil vollständig.
Zweistufiges Schließen ist Standard: schnelles anfängliches Schließen, dann kontrolliertes langsames endgültiges Abdichten, um Druckspitzen zu vermeiden.
Petrochemische und Öl- und Gaspipelines
Für Rohöltransportleitungen, Flüssiggas-Transfersysteme und Prozessleitungen in Raffinerien werden Ventile benötigt, die Kohlenwasserstoffe sicher handhaben.
Elektrische Stellantriebe sind in der Regel von den Zonen 1 und 2 ausgenommen, sofern sie nicht speziell geschützt sind.
Hydraulische Aktuatoren bergen am Ventil keine Funkengefahr. Sie sind in explosionsgeschützte Hydraulikaggregate integriert, die sich in sicheren Bereichen befinden.
Automatische Segmentventile an langen Rohrleitungen nutzen Hydraulikventile zur schnellen Absperrung bei Rohrleitungsbrüchen oder planmäßigen Wartungsarbeiten.
Kommunale Kläranlagen
Bei großen Anlagen erreichen die Einlaufschütze von Hauptabwasserkanälen und die Schlammbehandlungsleitungen oft Durchmesser von DN800 bis DN1600.
Diese Betriebsbedingungen setzen die Ventile abrasiven Feststoffen, korrosiven Gasen und häufigem Schalten aus.
Ventile mit Gehäuse aus Gusseisen oder duktilem Gusseisen und Sitzdichtungen aus EPDM oder NBR eignen sich gut für diese Umgebung.
Der hydraulische Antrieb liefert das nötige Drehmoment, um gegen feste Teile zu drücken, ohne den Aktor zu überlasten.
Stromerzeugungs- und Kühlwassersysteme
Thermische und nukleare Kraftwerke leiten erhebliche Mengen Kühlwasser durch die Ein- und Auslassventile des Kondensators.
Auch wenn diese Ventile nicht häufig betätigt werden, ist ihre Schließung bei Notabschaltungen unbedingt erforderlich.
Dies kann mit hydraulischen Federrückstellantrieben erreicht werden.
Projektszenario: Modernisierung einer Pumpstation für eine städtische Wasserbehörde
Hier ist ein Beispiel dafür, wie TG Valve eine komplexe Projektanforderung angeht, indem es Folgendes anbietet: komplettes Hydraulikbetätigungspaket.
Ausgabe:
Ein regionaler Wasserversorger musste fünf Hochdruckpumpstationen modernisieren, die eine DN1400-Hauptleitung speisen. Jede Station benötigte neue Absperrventile, die einem Betriebsdruck von 2,5 MPa und einem Losbrechmoment von 1,8 MNm standhalten. Der Versorger benötigte außerdem eine automatische Öffnungs-/Schließsteuerung, die in sein SCADA-System integriert werden sollte.
Auflösung:
Das Ingenieurteam von TG Valve prüfte die Durchflussdaten, die Rohrgeometrie und die Regelungsarchitektur. Das Team empfahl DN1400-Doppelflansch-Absperrklappen aus duktilem Gusseisen mit Edelstahlscheiben und EPDM-Dichtungen.
Jedes Ventil war mit einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, einem lokalen HPU-Panel und einem 4–20-mA-Positionstransmitter für die SCADA-Rückmeldung gekoppelt. Die HPU-Panels enthielten einen Akkumulator, der drei vollständige Öffnungs- und Schließzyklen bei Stromausfall ermöglichte.
TG Valve übernahm die Ventilauslegung, die Berechnung des Stellmoments, die Spezifikation der Hydraulikaggregate und die Unterstützung bei der Feldinstallation.
Flanschmaße: ANSI B16.5A
Ergebnis:
Die fünf Stationen wurden planmäßig in Betrieb genommen. Die Bediener können nun jedes Ventil von der zentralen SCADA-Arbeitsstation aus in weniger als 30 Sekunden öffnen und schließen.
Seit der Inbetriebnahme sind keine Wasserschlagereignisse mehr aufgetreten, die die vorherigen Ventile beschädigt hatten.
Abschluss
Hydraulische Absperrklappen Diese Ventile sind für Pumpstationen, Wasserkraftwerkseinläufe und petrochemische Anlagen vorgesehen, wo ein hohes Losbrechmoment und ausfallsicherer Betrieb unerlässlich sind. Dieser Ventiltyp sollte immer dann eingesetzt werden, wenn ein Ausfall der Durchflussregelung kritisch ist.
Hydraulische Betätigung bietet im Vergleich zu elektrischen oder pneumatischen Alternativen ein höheres Drehmoment-Größen-Verhältnis, schnellere Reaktionszeiten und eine präzise Positionierung.
TG Valve stellt Ventile mit großem Durchmesser her, Ventil mit hohem Drehmoment Wir entwickeln und realisieren komplette hydraulische Betätigungslösungen. Mithilfe von 5-Achs-CNC-Maschinen gewährleisten wir eine Toleranz von ±0,01 mm und eine Oberflächengüte von Ra 0,4. Dies garantiert leckagefreie Abdichtung und optimale Ventilfunktion auch unter hohem Druck und bei häufigen Betriebszyklen.
Alle Ventile sind gemäß den Normen AWWA C504 oder API 609 für die Durchflussregelung großer Durchmesser konstruiert und geprüft.
