На промышленных предприятиях и в перерабатывающих установках дисковые затворы используются благодаря их компактным размерам и простоте эксплуатации. Эксплуатация проста. Клапан управляет потоком жидкости, вращая круглый диск внутри просвета трубы.
Итак, как работает дисковый затвор в реальном применении?
Когда оператор поворачивает шток на 90 градусов, диск поворачивается в перпендикулярное положение, блокируя поток. Поворот обратно на ноль градусов или параллельно потоку возвращает его в полностью открытое положение.
Это быстрое действие с поворотом на четверть оборота позволяет оператору останавливать, запускать или регулировать поток. Дисковые затворы могут использоваться для различных сред, таких как вода, пар, масло и химические линии.
Чтобы помочь вам выбрать правильное оборудование для вашей системы, это руководство рассматривает основные принципы работы, основные компоненты дискового затвора, варианты конструкции и конкретные промышленные случаи использования.
Основные компоненты и функции дискового затвора
Как инженеру или промышленному оператору, важно понимать части дискового затвора. Это помогает оптимизировать техническое обслуживание и закупки.
В следующем разделе подробно описаны основные компоненты дискового затвора и их конкретные роли в управлении потоком:
- Корпус клапана: Основная конструкция, которая устанавливается между фланцами труб. Распространенные типы включают межфланцевые, с проушинами и фланцевые корпуса.
- Диск: Часто называемый “бабочкой”. Этот компонент препятствует потоку.
- Шток: Вал соединяет внутренний диск с внешним приводом. Он должен быть изготовлен из высокопрочных сплавов, таких как SS316 или 17-4 PH, чтобы выдерживать крутящий момент.
- Седло: Оно обеспечивает герметичность между диском и корпусом. Седла могут быть эластичными (резина/PTFE) или металлическими.
- Привод: Он обеспечивает усилие для вращения штока, которое может быть ручным, пневматическим или электрическим.
Эти компоненты дискового затвора должны соответствовать международным стандартам, таким как API 609 или АСМЭ Б16.34 для обеспечения безопасности на промышленных предприятиях.
Основной принцип: как работает дисковый затвор?
Принцип работы прост. Именно поэтому большинство промышленных операторов обращаются к видео о работе дискового затвора для визуализации процесса. Металлический диск установлен в центре трубы на штоке. Шток соединен с приводом вне корпуса клапана.
1. Закрытое положение
В закрытом положении диск расположен перпендикулярно проходу трубы. Внешний обод прижимается к седлу, сжимая эластомер или входя в зацепление с металлическим конусом. Поток не проходит. Целостность перекрытия зависит от силы контакта диска с седлом и марки материала седла.
2. Открытое положение
Привод вращает шток на 90°. Диск теперь располагается параллельно потоку. Жидкость проходит с обеих сторон диска с минимальным сопротивлением. В отличие от шиберного затвора, диск остается в потоке, что приводит к остаточному перепаду давления.
Значения Cv (коэффициенты расхода) для полностью открытого дискового затвора составляют от примерно 35 до 75 на дюйм номинального диаметра трубы. Это зависит от профиля диска и типа клапана.
3. Регулирование / Контроль потока
В отличие от шарового крана, дисковый затвор может открываться поэтапно. Угол диска определяет расход. Таким образом, клапан не выпускает воду простым, равномерным образом при открытии. Он начинается с небольших, точных количеств и значительно увеличивается по мере достижения полностью открытого положения.
Для точного подбора размера используйте таблицы Kv/Cv производителя или обратитесь к стандарту IEC 60534-2-1 для расчета расхода регулирующих клапанов.
Три основных типа конструкции дискового затвора
Все три конструкции работают по принципу четверть оборота. Различия заключаются в геометрии диска, смещении штока и механизме уплотнения.
Таблица ниже суммирует основные различия в номинальном давлении, температурной стойкости, сроке службы седла и крутящем моменте:
| Параметр | Концентрический (нулевое смещение) | Двойное смещение | Тройное смещение |
| Макс. давление | ~17 бар (250 PSI) | ~100 бар (1 440 PSI) | ~102 бар (1 480 PSI) |
| Макс. температура | ~200 °C | ~650 °C | ~650 °C |
| Материал седла | Резина (EPDM / NBR / FKM) | Резина или металл | Металл (ламинированный или сплошной) |
| Класс герметичности | Класс B по EN 12266-1 | Класс A или B | Класс A (нулевая утечка) |
| Направление потока | Двунаправленный | Предпочтительное направление | Только однонаправленный |
| Типичные стандарты | AWWA C504, EN 593 | API 609 Cat. A | API 609 Cat. B, EN 593 |
В следующем разделе рассматриваются основные характеристики каждого типа клапанов.
Концентрический (нулевого смещения) дисковый затвор
Концентрический дисковый затвор имеет шток, проходящий через точный центр диска. Кромка диска контактирует с резиновым седлом по всей своей окружности во время каждого цикла открытия и закрытия. Это постоянное трение ограничивает срок службы седла при высокой частоте циклов или в абразивных средах.
В результате концентрическая конструкция является экономичным выбором для водоснабжения под низким давлением и общего контроля жидкостей. Однако они рекомендуются только для давлений ниже 16 бар (фунтов на квадратный дюйм).
Концентрические клапаны или клапаны с нулевым смещением изготавливаются из высокопрочного чугуна GGG50 с эпоксидным покрытием или из нержавеющей стали 316 для агрессивных сред.
Системы питьевого водоснабжения требуют дисковых затворов с резиновым седлом, соответствующие стандартам AWWA C504.
Двойной эксцентриковый (высокопроизводительный) дисковый затвор
Конструкция с двойным смещением создает действие закрытия, похожее на кулачковое. Диск отходит от седла в течение первых 10 градусов открытия. Затем он возвращается в полное соприкосновение с седлом только в последние 10 градусов закрытия. Во время движения контакта с седлом нет.
Это приводит к снижению рабочего крутящего момента и увеличению срока службы седла, что делает его пригодным для линий пара, нефти и газа, а также линий высокого давления воды.
Однако крайне важно соблюдать рекомендованное производителем направление потока для сохранения герметичности.
Двухэксцентриковые клапаны соответствуют API 609 категории A и ASME Pressure Class от 150 до 600 (PN 10 до PN 100).
Как работает трехэксцентриковый дисковый затвор?
Трехэксцентриковая конструкция добавляет третий геометрический эксцентрик: коническую уплотнительную поверхность на диске и седле.
Три эксцентрика работают вместе:
- Эксцентрик 1: ось штока позади центральной линии диска
- Эксцентрик 2: ось штока в стороне от центральной линии отверстия
- Эксцентрик 3: ось контакта диска и седла наклонена под прямым углом к конусу — создавая бесконтактное, без трения уплотнение
Коническая геометрия означает, что диск и седло контактируют только в конечной точке закрытия. На протяжении всей дуги перемещения отсутствует трение скольжения. Это полностью исключает износ седла.
В прямом (предпочтительном) направлении потока давление в линии действует как самоактивирующая сила: более высокое давление увеличивает силу прилегания, усиливая герметичность. Обратная установка сводит на нет этот эффект и уменьшает силу контакта седла.
Металлическое уплотнение обеспечивает класс A по EN 12266-1 (нулевая утечка) и соответствует испытаниям API 598. Трехэксцентриковые клапаны применяются в:
- Производство электроэнергии, такие как линии байпаса паровых турбин, системы питательной воды котла (работающие при 540 °C / 1 000 °F)
- Нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы с изоляцией углеводородов, пожаробезопасное исполнение согласно API 607
- СПГ-терминалы с криогенным сервисом до −196 °C
- Высокотемпературный пар с классом давления ASME 600–2500
Вы также можете спросить, как работает дисковый затвор с скользящим движением? На самом деле, дисковый затвор не “скользит” как шиберный. Скользящее или вращательное движение характеризуется перемещением из открытого в закрытое положение.
Давление: CL150 (PN6～PN25)
Тип соединения: ФЛГ
Стандарт: ASME B16.34 / API-609
Промышленные применения по типам клапанов
| Промышленность | Типичное применение | Рекомендуемый тип |
| Вода и сточные воды | Изоляция потока, магистрали DN80–DN2000 | Концентрический, AWWA C504 |
| Нефтяной газ | Технологические линии, пожаробезопасная изоляция | Двойной эксцентрик, API 609 Cat. A |
| Нефтеперерабатывающие / нефтехимические заводы | Выделение углеводородов, пар высокой температуры | Тройной эксцентрик, API 609 Cat. B / API 607 |
| Выработка энергии | Байпас турбины, питательная вода котла при >540 °C | Тройной эксцентрик, ASME Class 600–2500 |
| Пищевая промышленность и производство напитков | Гигиенические среды, линии, совместимые с CIP | Концентрический, корпус из 316 SS, NSF/ANSI 61 |
| Горнодобывающая промышленность / Шлам | Абразивный шлам, высокоцикловая изоляция | Слайдовый или двойной эксцентрик, футерованный диск |
Заключение
Поворотный затвор является стандартным выбором для быстрого перекрытия в большинстве промышленных трубопроводных систем. Затвор регулирует поток, вращая диск на 90° внутри просвета трубы. Это четвертьоборотное действие имеет решающее значение, особенно в ситуациях аварийного перекрытия.
Существует три основных типа поворотных затворов: концентрические, с двойным эксцентриком и с тройным эксцентриком. Каждый клапан охватывает классы давления от PN10 до PN250 и температуры от −196 °C до 650 °C. Важно понимать компоненты дискового затвора чтобы помочь вам выбрать правильный для вашего проекта.
Xintai Valve производит концентрические, с двойным эксцентриком и с тройным эксцентриком поворотные затворы в соответствии со стандартами API 609, EN 593, AWWA C504 и ISO 5752. Свяжитесь с инженерной командой для расчета размеров, выбора материалов и крутящего момента привода, специфичных для применения.
