Гидравлические поворотные затворы Они используются в отраслях промышленности, где требуется высокомоментный четвертьоборотный привод. Клапаны в основном применяются в энергетике, нефтехимии, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в противопожарных магистралях из-за ограничений по площади или стоимости.
Они полезны в отраслях промышленности, где используются трубопроводы большого диаметра, для быстрого контроля и изоляции жидкостей.
В этой статье рассматривается принцип работы гидравлических поворотных затворов, их рабочие характеристики и причины, по которым инженеры выбирают их для критически важных задач регулирования потока.
Что такое гидравлический поворотный задвижной клапан?
Задвижка с гидравлическим приводом — это один из видов клапанов, который работает за счет гидравлического давления. Она может поворачиваться на четверть оборота. Эта задвижка устанавливается на трубе.
Привод клапана осуществляется с помощью гидравлического цилиндра или лопастного привода. Это создает гораздо больший крутящий момент по сравнению с крутящим моментом, создаваемым электродвигателями.
Корпус клапана обычно изготавливается из литой стали, высокопрочного чугуна или нержавеющей стали. Эти материалы способны выдерживать высокое давление, температуру и воздействие агрессивных сред.
Принцип работы гидравлической системы привода
The гидравлический привод Система работает по простому принципу давления. Гидравлическое масло подается в цилиндр, а затем воздействует на поршень. Поршень преобразует линейное движение во вращательное движение посредством кривошипно-шатунного механизма. В результате вращение штока клапана приводит к вращению дроссельной заслонки.
Инженеры могут выбрать одну из двух основных конфигураций:
- Двойного действияГидравлическое давление контролирует как открытие, так и закрытие. Это обеспечивает точное и повторяемое позиционирование под любым углом.
- Возвращение веснойПружина удерживает клапан в одном положении. Гидравлическое давление перемещает его в противоположном направлении. В случае отказа гидравлической системы пружина возвращает клапан в безопасное положение.
Гидравлический силовой агрегат (ГСУ) обеспечивает подачу масла под давлением. Он включает в себя насос, масляный резервуар, регулирующие клапаны и предохранительные устройства.
HPU можно установить локально или подключить удаленно через управляющие линии. Это обеспечивает полную поддержку. промышленная автоматизация Интеграция с ПЛК и системами SCADA.
Основные преимущества перед электрическими и пневматическими приводами
Основная причина, по которой инженеры выбирают гидравлический привод, — это крутящий момент. Этот тип привода способен создавать значительную силу даже в компактном корпусе.
Это имеет наибольшее значение для большой поворотный клапан размеры. Для работы клапана диаметром DN1200 или DN2000 на выходе насосной станции при высоком давлении потока требуется огромный крутящий момент.
Вот пять практических преимуществ, которые ценят инженеры:
- Высокий крутящий моментГидравлические системы обеспечивают крутящий момент, который недоступен электрическим приводам эквивалентных размеров.
- Точное регулирование потокаГидравлическое масло не сжимается. Это обеспечивает диску стабильное, фиксированное положение под любым углом, включая частично открытые положения для регулирования потока.
- Быстрый ответИзменения давления в гидравлическом масле происходят с высокой скоростью. Клапан открывается или закрывается за считанные секунды, когда этого требует защита системы.
- Безопасность в опасных зонах: В гидравлической системе привод не содержит электричества. Это позволяет использовать систему во взрывоопасных средах, например, на нефтехимическом заводе.
- Длительный срок службы: Гидравлические поршни и уплотнения, как правило, имеют более длительный срок службы, чем обмотки электродвигателей.
В таблице ниже приведено сравнение различных типов исполнительных механизмов:
Таблица сравнения исполнительных механизмов
| Особенность | Гидравлический | Электрический | Пневматический |
|---|---|---|---|
| Выходной крутящий момент | Очень высокий | Умеренный | Умеренный |
| Скорость отклика | Быстрый | Медленно или умеренно | Быстрый |
| Подходящий размер трубы | Большой диаметр | Малый до среднего | Малый до среднего |
| Опасная зона, безопасное место | Да (искры нет) | Ограниченный | Да |
| Точное управление | Высокий | Высокий | Умеренный |
| Опция защиты от сбоев | Возвращение весной | Возвращение весной | Возвращение весной |
| Необходимость технического обслуживания | Умеренный | Низкий | Низкий |
Промышленное применение гидравлически управляемых поворотных затворов
Задвижки с гидравлическим управлением используются в отраслях промышленности, где протяженность трубопроводов велика, давление высокое или требуется быстрое аварийное закрытие.
Насосные станции и системы водоснабжения
А гидравлический привод Такая ситуация наблюдается на муниципальных насосных станциях, где ежедневно по трубопроводам диаметром от DN600 до DN2000 протекают большие объемы воды.
Выпускные клапаны должны открываться медленно, чтобы предотвратить скачки давления, и быстро закрываться при неожиданном отключении насосов. Привод обеспечивает управляемое двухскоростное движение: медленное открытие и быстрое аварийное закрытие, позволяющее это произойти.
Это защищает фитинги трубопроводов, оборудование, расположенное ниже по потоку, и корпус насоса от повреждений, вызванных гидроударом.
Гидротехнические сооружения и гидроэлектростанции
В гидроэнергетических водозаборных сооружениях в качестве основных запорных клапанов на водоводах используются дисковые задвижки.
Эти трубы работают при напоре от 50 до более 200 метров. Клапан должен выдерживать полное статическое давление, когда турбина не работает.
Во время запуска турбины инженеры сначала открывают небольшой перепускной клапан для выравнивания давления на диске. Затем полностью открывается главный гидравлически управляемый поворотный затвор.
Стандартная двухступенчатая система закрытия: быстрое начальное перемещение, затем контролируемое медленное окончательное уплотнение для предотвращения скачков давления.
Нефтехимические и нефтегазопроводы
В магистральных трубопроводах для сырой нефти, системах перекачки сжиженного нефтяного газа и технологических трубопроводах нефтеперерабатывающих заводов необходимы клапаны, обеспечивающие безопасную работу с углеводородами.
Электрические приводы часто не допускаются в зоны 1 и 2, за исключением случаев, когда они имеют специальную защиту.
Гидравлические приводы не создают риска искрообразования на клапане. Они интегрируются со взрывозащищенными гидравлическими силовыми установками, расположенными в безопасных зонах.
Автоматизированные сегментные клапаны на протяженных трубопроводах используют гидравлические клапаны для быстрого перекрытия потока во время разрывов трубопровода или планового технического обслуживания.
Муниципальные очистные сооружения
В крупных очистных сооружениях диаметр входных затворов магистральных канализационных сетей и трубопроводов для транспортировки осадка часто достигает значений от DN800 до DN1600.
В таких условиях эксплуатации клапаны подвергаются воздействию абразивных твердых частиц, коррозионных газов и частому циклическому переключению.
Клапаны с корпусом из чугуна или высокопрочного чугуна и седлами из EPDM или NBR хорошо справляются с такими условиями эксплуатации.
Гидравлический привод обеспечивает крутящий момент, необходимый для плотного прилегания к твердым частицам без чрезмерной нагрузки на привод.
Системы выработки электроэнергии и системы охлаждения
На тепловых и атомных электростанциях значительные объемы охлаждающей воды циркулируют через входные и выходные клапаны конденсатора.
Хотя эти клапаны могут срабатывать нечасто, их закрытие во время аварийного останова является абсолютно необходимым.
Этого можно добиться с помощью гидравлических приводов с пружинным возвратом.
Сценарий проекта: Модернизация насосной станции для муниципального водохозяйственного предприятия.
Вот пример того, как компания TG Valve подходит к решению сложных проектных задач, предлагая полный комплект гидравлического привода.
Проблема:
Региональному управлению водоснабжения потребовалось модернизировать пять насосных станций высокого напора, подающих воду в магистральный трубопровод DN1400. Для каждой станции требовались новые запорные клапаны на выходе, способные выдерживать рабочее давление 2,5 МПа и момент срабатывания 1,8 МНм. Также требовалось автоматизированное управление открытием/закрытием, интегрированное с системой SCADA.
Разрешение:
Инженерная группа компании TG Valve проанализировала данные о расходе, геометрию трубопровода и архитектуру системы управления. Группа рекомендовала двухфланцевые поворотные задвижки DN1400 из высокопрочного чугуна с дисками из нержавеющей стали и седлами из EPDM.
Каждый клапан был соединен с гидравлическим цилиндрическим приводом двойного действия, локальной панелью управления гидронасосом и датчиком положения 4-20 мА для обратной связи с SCADA. Панели управления гидронасосом включали в себя аккумулятор, позволяющий выполнить три полных цикла открытия-закрытия во время отключения электроэнергии.
Компания TG Valve занималась подбором размеров клапанов, расчетом крутящего момента приводов, определением технических характеристик гидронасосных установок и поддержкой при монтаже на месте.
Размеры фланца: ANSI B16.5A
Исход:
Пять станций были введены в эксплуатацию в соответствии с графиком проекта. Теперь операторы открывают и закрывают каждый клапан с центральной рабочей станции SCADA менее чем за 30 секунд.
С момента ввода в эксплуатацию случаев гидроударов, повредивших ранее установленные клапаны, подобных этим, больше не повторялось.
Заключение
Гидравлические поворотные затворы Предназначены для насосных станций, водозаборов гидроэлектростанций и нефтехимической инфраструктуры, где необходимы высокий момент срабатывания и отказоустойчивая работа. Этот тип клапана следует использовать всякий раз, когда критическим является отказ системы регулирования потока.
Гидравлический привод обеспечивает более высокое соотношение крутящего момента к размеру, более быстрое время отклика и точное позиционирование по сравнению с электрическими или пневматическими аналогами.
Компания TG Valve производит клапаны большого диаметра., клапан высокого крутящего момента Разработка и комплексные решения для гидравлических приводов. Мы используем пятиосевые станки с ЧПУ для обеспечения точности ±0,01 мм и чистоты поверхности Ra0,4. Это гарантирует герметичность и надлежащую работу клапана при высоком давлении и высокой частоте циклов.
Все клапаны спроектированы и испытаны в соответствии со стандартами AWWA C504 или API 609 для регулирования расхода в системах большого диаметра.
