Запорная арматура и регулирующий клапан: выбор устройства по режиму эксплуатации

Запорная арматура и регулирующие клапаны предназначены для разных задач. Первая используется только для полного перекрытия или открытия проходного канала. Вторые нужны для точного управления транспортируемыми по трубопроводу веществами.

Распространенная ошибка — попытка осуществить регулирование потока в трубопроводе обычным краном или заслонкой через частичный пуск. Объем транспортируемых жидкостей и газов начинает меняться, но изделие работает в нештатном режиме. Запорный механизм не рассчитан на постоянные динамические нагрузки, поэтому быстро изнашивается и не обеспечивает стабильности параметров. Для плавного управления процессом подходит только специализированный запорно-регулирующий клапан.

Принципы действия регулирующего клапана

Корректировка течения рабочей среды базируется на изменении просвета проходного канала. За счет уменьшения или увеличения пропускной способности клапана можно с заданной степенью точности подстроить температуру и давление рабочей среды. Узлы классифицируются по назначению: регуляторы давления и нагрева, работающие автоматически, ручные регулирующие клапаны.

Особенности работы запорной арматуры

Запорные механизмы, к которым относятся шаровой кран, задвижка и затвор, предназначены исключительно для пуска или полной отсечки потока. Они работают по бинарному принципу «открыто/закрыто» и герметично изолируют участок. Не годятся для функционирования в полуоткрытом состоянии длительный период времени.

Применение регулирующих клапанов

На промышленных трубопроводах предусматриваются участки, где требуется корректировать показатели системы. С этой задачей справляются регулирующие клапаны:

• стабилизируют давление на входе в сеть;
• поддерживают заданную теплоотдачу после теплообменников;
• дозируют объемы транспортировки жидкостей и газов.

Благодаря особому принципу работы клапана, регулирующего транспортировку, открывается возможность автоматизировать действие технологической линии и отследить отклонения заданных значений.

Можно ли использовать запорную арматуру для регулирования потока

На этот вопрос ответил инженер АО «ПАЗ», предприятия, выпускающего и поставляющего запорно-регулирующую арматуру во все города РФ и стран ближнего зарубежья. С инженерной точки зрения, устройство запорной арматуры таково, что она предназначена исключительно для работы в двух крайних позициях. А техническая возможность фиксации такого изделия, как шаровой кран, в промежуточном положении ошибочно принимается за пригодность к управлению.

Если проходной канал лишь приоткрыть, появляются условия возникновения зон высокой турбулентности и кавитации. В результате начинается износ компонентов.

Шаровой кран не обладает линейной характеристикой пропускной способности. Отсюда следует, что обеспечить точность дросселирования не представляется возможным. А из-за ускоренного износа, о котором уже упоминалось, узел быстро теряет герметичность и перестает выполнять свою основную функцию — надежную отсечку транспортируемых веществ.

Из вышесказанного можно сделать вывод: чтобы управлять магистралью, необходимо применять специализированную регулируемую арматуру, рассчитанную на динамические нагрузки и сохранение заданного расхода.

Почему частичное открытие не равно нормальному регулированию

Чтобы наглядно обосновать разницу между запорными и регулирующими устройствами, их характеристики в положении неполного открытия сведены в сравнительную таблицу.

Вывод: физически можно установить запорный узел в режим частичного пропуска рабочей среды, а по факту точно управлять давлением не получится.

Что происходит, если управлять потоком обычным краном или затвором

Если запорный механизм только немного приоткрыть, рабочая среда буквально налетает на препятствие. Поток начинает закручиваться, что объясняется особенностью геометрии проходного канала при неполном открытии. Это вызывает эрозию деталей.

Так, шаровой кран получает разрушение кромки шара, а у дискового затвора из-за турбулентности повреждается эластичное уплотнение.

Допускается кратковременно приоткрывать кран, но если надолго оставлять его в таком положении, узел потеряет способность герметично перекрывать трубу, а его эксплуатационный ресурс снизится.

Потеря герметичности

Что происходит при работе в режиме регулирования? Прохождение среды сквозь зауженный участок запускает эрозию поверхностей. В итоге оборудование при попытке полного закрытия уже не обеспечивает предусмотренную классом изделия герметичность. И происходит это именно после длительного функционирования в полуоткрытом положении.

Нестабильность процесса

Для управления нужна прямая зависимость между тем, насколько открыт проходной канал, и тем, насколько вырос расход, а шаровой кран не обладает таким свойством. В начале хода затвора показатели могут почти не меняться, а в середине произойдет их резкий скачок.

А если нет плавности корректировки, невозможно точно выполнить технологические задачи. Трудности с фиксацией требуемого уровня приводят к нестабильному состоянию всего гидравлического комплекса.

Когда обязательно нужна регулирующая, а когда запорная арматура

Использование регулирующей арматуры будет экономически целесообразно и технически обосновано, если технологический процесс требует постоянной регулировки транспортировки среды.

А если необходима оперативная отсечка участка трубопровода, запуск или остановка потока, подойдет запорное устройство.