На промислових підприємствах та переробних заводах дискові затвори використовуються завдяки своїй компактності та простоті експлуатації. Експлуатація проста. Затвор керує потоком рідини, обертаючи круглий диск всередині труби.
Отже, як працює дисковий затвор у реальному застосуванні?
Коли оператор повертає шток на 90 градусів, диск обертається в перпендикулярне положення, щоб перекрити потік. Повернення його до нуля градусів або паралельно потоку повертає його в повністю відкрите положення.
Це швидке обертання на чверть оберту дозволяє оператору зупиняти, запускати або регулювати потік. Поворотні засувки можуть використовуватися для різних середовищ, таких як вода, пара, нафта та хімічні лінії.
Щоб допомогти вам вибрати правильне обладнання для вашої системи, цей посібник розглядає основні принципи роботи, основні компоненти поворотних засувок, варіанти конструкції та специфічні промислові випадки використання.
Основні компоненти та функції дискового затвора
Як інженеру або промисловому оператору, важливо розуміти частини поворотної засувки. Це допомагає оптимізувати технічне обслуговування та закупівлі.
Наступний розділ детально описує основні компоненти поворотних засувок та їх конкретні ролі в управлінні потоком:
- Корпус клапана: Основна конструкція, яка встановлюється між фланцями труб. Поширені стилі включають корпуси типу "вафля", "вушко" та фланцеві.
- Диск: Часто називають “метеликом”. Цей компонент перешкоджає потоку.
- Шток: Вал з'єднує внутрішній диск із зовнішнім приводом. Він повинен бути виготовлений із високоміцних сплавів, таких як SS316 або 17-4 PH, щоб витримувати крутний момент.
- Сідло: Це забезпечує ущільнення між диском і корпусом. Сідла можуть бути еластичними (гума/PTFE) або металевими.
- Привід: Це забезпечує силу для обертання штока, яка може бути ручною, пневматичною або електричною.
Ці компоненти поворотних засувок повинні відповідати міжнародним стандартам, таким як API 609 або ASME B16.34 для забезпечення безпеки на промислових підприємствах.
Основний принцип: Як працює дисковий затвор?
Принцип роботи простий. Ось чому більшість промислових операторів звертаються до відео роботи кульового крана для візуалізації процесу. Металевий диск встановлений по центру труби на штоку. Шток з'єднаний з приводом зовні корпусу клапана.
1. Закрите положення
У закритому стані диск розташований перпендикулярно до отвору труби. Зовнішній край притискається до сідла, стискаючи еластомер або зачіпаючи металевий конус. Потік не проходить. Цілісність перекриття залежить від сили контакту диска з сідлом та класу матеріалу сідла.
2. Відкрите положення
Привід обертає шток на 90°. Диск тепер вирівнюється паралельно потоку. Рідина проходить з обох боків диска з мінімальним опором. На відміну від засувки, диск залишається в потоці, що призводить до залишкового перепаду тиску.
Значення Cv (коефіцієнти витрати) для повністю відкритого кульового крана варіюються приблизно від 35 до 75 на дюйм номінального діаметра труби. Це залежить від профілю диска та типу клапана.
3. Регулювання / Контроль потоку
На відміну від кульового крана, кульовий кран може відкриватися поетапно. Кут диска визначає швидкість потоку. Таким чином, клапан не випускає воду простим, рівномірним способом під час відкриття. Він починається з невеликих, точних кількостей і значно збільшується, коли ви досягаєте повністю відкритого положення.
Для точного визначення розміру використовуйте таблиці Kv/Cv виробника або зверніться до стандарту IEC 60534-2-1 для розрахунку витрати регулюючих клапанів.
Три основні типи конструкцій дискових затворів
Усі три конструкції працюють за принципом чвертьобертового руху. Відмінності полягають у геометрії диска, зміщенні штока та ущільнювальному механізмі.
Наведена нижче таблиця узагальнює ключові відмінності в номінальному тиску, температурній стійкості, терміні служби ущільнення та крутному моменті:
| Параметр | Концентричний (нульове зміщення) | Подвійне зміщення | Потрійний офсет |
| Макс. тиск | ~17 бар (250 PSI) | ~100 бар (1,440 PSI) | ~102 бар (1,480 PSI) |
| Макс. температура | ~200 °C | ~650 °C | ~650 °C |
| Матеріал ущільнення | Гума (EPDM / NBR / FKM) | Гума або метал | Метал (ламінований або суцільний) |
| Клас герметичності | EN 12266-1 Клас B | Клас A або B | Клас A (нульовий витік) |
| Напрямок потоку | Двонаправлений | Бажаний напрямок | Тільки однонаправлений |
| Типові стандарти | AWWA C504, EN 593 | API 609 Cat. A | API 609 Cat. B, EN 593 |
Наступний розділ розглядає ключові особливості кожного типу клапана.
Концентричний (нульовий зсув) дисковий затвор
Концентричний метеликовий клапан має шток, який проходить через точний центр диска. Край диска контактує з гумовим сідлом по всій своїй окружності під час кожного циклу відкриття та закриття. Це постійне тертя обмежує термін служби сідла при роботі з високою частотою циклів або в абразивному середовищі.
В результаті, концентрична конструкція є економічно ефективним вибором для водопостачання низького тиску та загального контролю рідини. Однак, вони рекомендуються лише для тиску нижче 16 бар (psi).
Концентричні клапани або клапани з нульовим зміщенням виготовляються з ковкого чавуну GGG50 з епоксидним покриттям, або з нержавіючої сталі 316 для корозійних середовищ.
Системи питного водопостачання вимагають метеликових клапанів з гумовим сідлом, що відповідають стандартам AWWA C504.
Подвійний ексцентриковий (високоефективний) дисковий затвор
Конструкція з подвійним зміщенням створює дію закриття, подібну до кулачка. Диск віддаляється від сідла під час перших 10 градусів відкриття. Потім він повертається до повного контакту з сідлом лише в останні 10 градусів закриття. Під час руху контакту з сідлом немає.
Це призводить до нижчого експлуатаційного моменту та подовженого терміну служби сідла, що робить його придатним для парових, нафтогазових та водопровідних ліній високого тиску.
Однак, для збереження герметичності надзвичайно важливо дотримуватися рекомендованого виробником напрямку потоку.
Клапани з подвійним ексцентриситетом вимагають API 609 Категорія A та ASME Pressure Class від 150 до 600 (PN 10 до PN 100).
Як працює потрійний ексцентриковий дисковий затвор?
Конструкція з потрійним ексцентриситетом додає третій геометричний ексцентриситет: конічну ущільнювальну поверхню на диску та сідлі.
Три ексцентриситети працюють разом:
- Ексцентриситет 1: вісь штока позаду центральної лінії диска
- Ексцентриситет 2: вісь штока віддалена від центральної лінії отвору
- Ексцентриситет 3: вісь контакту диска з сідлом нахилена до конуса під прямим кутом — створюючи ущільнення без тертя, що не стирається
Конічна геометрія означає, що диск і сідло контактують лише в кінцевій точці закриття. Відсутнє ковзне тертя по всій дузі руху. Це повністю усуває знос сідла.
У прямому (бажаному) напрямку потоку тиск у лінії діє як самоактивуюча сила: вищий тиск збільшує силу притискання, посилюючи герметичність. Зворотне встановлення нівелює цей ефект і зменшує силу контакту сідла.
Металеве ущільнення досягає класу A (нульовий витік) за EN 12266-1 та відповідає випробуванням API 598. Клапани з потрійним ексцентриситетом використовуються в:
- Виробництво електроенергії, такі як лінії обхідного парової турбіни, системи подачі котла (що працюють при 540 °C / 1 000 °F)
- Нафтопереробні та нафтохімічні підприємства з ізоляцією вуглеводнів, пожежобезпечна експлуатація згідно з API 607
- СПГ-термінали з кріогенною експлуатацією до −196 °C
- Пар високої температури з класом тиску ASME 600 до 2500
Ви також можете запитати, як працює засувка-метелик? Насправді, засувка-метелик насправді не “ковзає” як клинова засувка. Рух ковзання або змітання характеризується переміщенням від відкритого до закритого стану.
Тиск: CL150 (PN6～PN25)
Тип з'єднання: FLG
Стандарт: ASME B16.34 / API-609
Промислові застосування за типом затвора
| Промисловість | Типове застосування | Рекомендований тип |
| Вода та стічні води | Ізоляція потоку, магістралі DN80–DN2000 | Концентрична, AWWA C504 |
| Нафта і газ | Технологічні лінії, пожежобезпечна ізоляція | Подвійний ексцентриковий, API 609 Cat. A |
| Нафтопереробні / нафтохімічні підприємства | Ізоляція вуглеводнів, пара високої температури | Потрійний ексцентриситет, API 609 Cat. B / API 607 |
| Генерація електроенергії | Байпас турбіни, подача котла при >540 °C | Потрійний ексцентриситет, ASME Class 600–2500 |
| Харчова промисловість та напої | Гігієнічні середовища, лінії, сумісні з CIP | Концентричний, корпус з 316 SS, NSF/ANSI 61 |
| Гірничодобувна промисловість / Шлам | Абразивний шлам, високоциклічна ізоляція | З ковзним затвором або подвійним ексцентриситетом, футерований диск |
Висновок
Дисковий затвор є стандартним вибором для швидкого перекриття в більшості промислових трубопровідних систем. Затвор контролює потік, обертаючи диск на 90° всередині труби. Ця чвертьобертова дія є критично важливою, особливо в ситуаціях аварійного перекриття.
Існують три основні конструкції дискових затворів: концентричні, з подвійним ексцентриситетом та з потрійним ексцентриситетом. Кожен затвор охоплює класи тиску від PN10 до PN250 та температури від −196 °C до 650 °C. Важливо розуміти компоненти поворотних засувок щоб допомогти вам вибрати правильний для вашого проекту.
Xintai Valve виробляє концентричні, з подвійним ексцентриситетом та з потрійним ексцентриситетом дискові затвори відповідно до стандартів API 609, EN 593, AWWA C504 та ISO 5752. Зв'яжіться з інженерною командою для розрахунку розмірів, вибору матеріалів та крутного моменту приводу відповідно до конкретного застосування.
