В системах трубопроводов для жидкостей клапаны являются компонентами управления, основные функции которых заключаются в изоляции оборудования и трубопроводных систем, регулировании расхода, предотвращении обратного потока, а также регулировании и сбросе давления. Клапаны могут использоваться для регулирования потока различных типов жидкостей, таких как воздух, вода, пар, различные агрессивные среды, буровые растворы, нефтепродукты, жидкие металлы и радиоактивные среды. В связи с важностью выбора наиболее подходящей арматуры для трубопроводных систем крайне важно понимать характеристики арматуры, а также этапы и критерии выбора арматуры.

1、 Классификация клапанов
Клапаны обычно можно разделить на две категории:
01. Автоматический клапан
Клапан, который работает независимо в зависимости от свойств самой среды (жидкости, газа). Например, обратные клапаны, предохранительные клапаны, регулирующие клапаны, сливные клапаны, редукционные клапаны и т. д.

02. Приводной клапан
Клапан, который работает вручную, электрически, гидравлически или пневматически. Такие как задвижки, проходные клапаны, дроссельные клапаны, дроссельные клапаны, шаровые краны, пробковые клапаны и т. д.
В зависимости от конструктивных характеристик направление движения закрывающей части относительно седла клапана можно разделить на:
(1) Задвижки форма: закрывающая часть перемещается по центру седла клапана;
(2) Форма ворот: запирающий элемент перемещается по центру вертикального седла клапана;
(3) Краны и шарики. Запирающий элемент представляет собой плунжер или шарик, вращающийся вокруг своей центральной линии;
(4) Поворотная форма: закрывающая часть вращается вокруг оси снаружи седла клапана;
(5) Форма диска: диск закрывающего элемента, вращающийся вокруг оси внутри седла клапана;
(6) В форме катушки: закрывающий элемент скользит в направлении, перпендикулярном каналу.

По своему назначению клапаны можно разделить на:
(1) используемые для соединения или отсечения среды в трубопроводе, например, шаровые краны, задвижки, шаровые краны, дроссельные клапаны и т. д.
(2) обратные клапаны: используются для предотвращения обратного потока среды. , например, обратный клапан.
(3) Регулирование: используется для регулирования давления и расхода среды, например, регулирующие клапаны и редукционные клапаны.
(4) Распределение: используется для изменения направления потока среды и распределения среды, например, трехходовые краны, распределительные клапаны, золотниковые клапаны и т. д.
(5) Предохранительный клапан: используется для сброса избыточной среды, когда давление среды превышает заданного значения, обеспечивающих безопасность трубопроводных систем и оборудования, например предохранительной и аварийной арматуры.
(6) Другие специальные цели: такие как сливные клапаны, выпускные клапаны, сливные клапаны и т. д.

В зависимости от режима движения его можно разделить на:
(1) Ручной: используется ручной привод с помощью маховиков, ручек, рычагов или звездочек. При передаче большого крутящего момента применяют редукторы типа червячных передач и шестерен.
(2) Электрический: приводится в движение электродвигателем или другим электрическим устройством.
(3) Гидравлический: приводится в движение (водой, маслом).
(4) Пневматический: приводится в движение сжатым воздухом.

В зависимости от давления клапан можно разделить на:
(1) Вакуумный клапан: клапан с абсолютным давлением <0,1 МПа, высотой 760 мм ртутного столба. Давление обычно выражается в миллиметрах ртутного столба или миллиметрах водяного столба.
(2) Клапан низкого давления: клапаны с номинальным давлением PN ≤ 1,6 МПа (в том числе стальные клапаны с PN ≤ 1,6 МПа)
(3) Клапан среднего давления: клапан с номинальным давлением PN 2,5-6,4 МПа.
(4) Клапан высокого давления: клапан с номинальным давлением PN10,0-80,0 МПа.
(5) Клапан сверхвысокого давления: клапан с номинальным давлением PN ≥ 100,0 МПа.

В зависимости от температуры среды его можно разделить на:
(1) Обычный клапан: подходит для клапанов с температурой среды от -40 ℃ до 425 ℃.
(2) Высокотемпературный клапан: подходит для клапанов со средней температурой от 425 ℃ до 600 ℃.
(3) Термостойкий клапан: подходит для клапанов с температурой среды выше 600 ℃.
(4) Низкотемпературный клапан: подходит для клапанов со средней температурой от -150 ℃ до -40 ℃.
(5) Клапан сверхнизкой температуры: подходит для клапанов со средней температурой ниже -150 ℃.

В зависимости от номинального диаметра клапана его можно разделить на:
(1) Клапан малого диаметра: клапан номинальным диаметром DN<40 мм.
(2) Клапан среднего диаметра: клапан номинальным диаметром DN50–300 мм.
(3) Клапан большого диаметра: клапан номинальным диаметром DN350–1200 мм.
(4) Клапан сверхбольшого диаметра: клапан с номинальным диаметром DN ≥ 1400 мм.

По способу соединения с трубопроводом его можно разделить на:

(1) Клапан с фланцевым соединением: корпус клапана оснащен фланцем и соединяется с трубопроводом с помощью фланца.
(2) Клапан с винтовым соединением: клапан с внутренней или внешней резьбой на корпусе клапана и резьбовым соединением с трубопроводом.
(3) Клапан со сварным соединением: клапан со сварным соединением на корпусе клапана, приваренным к трубопроводу.
(4) Клапан с зажимом: клапан с зажимом на корпусе клапана, соединенный с трубопроводом с помощью зажима.
(5) Клапан с муфтовым соединением: клапан, в котором для подключения к трубопроводу используется манжета.

2、 Характеристики клапанов

Обычно клапаны имеют две характеристики: характеристики использования и структурные характеристики.

1. Характеристики использования.
Он определяет основные характеристики и сферу использования клапана, а характеристики использования клапана включают:
категорию клапанов (клапаны замкнутого контура, регулирующие клапаны, предохранительные клапаны и т. д.);
Виды продукции (задвижки, шаровые краны, дроссельные заслонки, шаровые краны и т.д.);
Материал основных компонентов клапана (корпус клапана, крышка клапана, стержень клапана, диск клапана, уплотнительная поверхность);
Режим передачи клапана и т. д.

2. Конструктивные характеристики
Определяют некоторые конструктивные особенности установки, технического обслуживания и других методов клапана, в том числе:
Конструктивную длину и общую высоту клапана, а также форму соединения с трубопроводом (фланцевое соединение, резьбовое соединение, хомутовое соединение, наружное резьбовое соединение, торцевое приварное соединение и т. д.);
Форма уплотнительной поверхности (вкладное кольцо, кольцо с резьбой, наплавка, сварка распылением, корпус клапана);
Конструктивная форма стержня клапана (вращающийся стержень, подъемный стержень) и т. д.

3、 Этапы и основа выбора клапанов
01. Этапы выбора
(1) Уточнить назначение клапана в оборудовании или устройстве, определить условия работы клапана клапан: применимая среда, рабочее давление, рабочая температура и т. д.
(2) Определите номинальный диаметр и способ присоединения трубопровода, подключаемого к клапану: фланец, резьба, сварка и т. д.
(3) Определите метод работы клапана: ручное, электрическое, электромагнитное, пневматическое или гидравлическое, электрическое или электрогидравлическое соединение и т. д.
(4) Определите материалы выбранного корпуса клапана и внутренних компонентов в зависимости от среды, рабочего давления и рабочей температуры, транспортируемых по трубопроводу: серый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун, углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая кислотостойкая сталь, медный сплав и т. д.
(5) Выберите тип клапана: клапан замкнутого контура, регулирующий клапан, предохранительный клапан и т. д.
(6) Определите тип клапана: задвижка, шаровой клапан, шаровой клапан, дроссельная заслонка, дроссельный клапан, предохранительный клапан, редукционный клапан, пароотделитель и т. д.
(7) Определите параметры клапана: Для автоматических клапанов определите допустимые значения. сопротивление потоку, пропускная способность, противодавление и т. д. в соответствии с различными потребностями, а затем определите номинальный диаметр трубопровода и диаметр отверстия седла клапана.
(8) Определить геометрические параметры выбранного клапана: конструктивную длину, форму и размер фланцевого соединения, размеры по высоте клапана после открытия и закрытия, размер и количество болтовых отверстий для присоединения, габаритные размеры клапана и т. д. (9
) Используйте существующую информацию, такую ​​как каталоги клапанов и образцы клапанов, для выбора подходящих клапанов.

02. Основа выбора клапанов.
Понимая и осваивая этапы выбора клапанов, необходимо также глубже понять основу выбора клапанов.
(1) Назначение, условия эксплуатации и метод управления выбранного клапана.
(2) Свойства рабочей среды включают рабочее давление, рабочую температуру, коррозионные характеристики, наличие твердых частиц, токсичность среды, легковоспламеняемость или взрывоопасность, вязкость среды и т. д.
(3) Требования к характеристикам клапанной жидкости: сопротивление потоку, пропускная способность, характеристики потока, уровень уплотнения и т. д.
(4) Требования к установочному размеру и внешним размерам: номинальный диаметр, метод соединения и размер с трубопроводом, внешний размер или предел веса и т. д.
(5) Дополнительные требования к надежности, сроку службы и взрывозащищенности арматурной продукции и электротехнических устройств .

При выборе параметров следует обратить внимание на следующее:

Если клапан будет использоваться для целей управления, необходимо определить следующие дополнительные параметры: метод работы, требования к максимальному и минимальному расходу, нормальное падение давления потока, падение давления в закрытом состоянии и максимальное и минимальное давление на входе клапана.
Основываясь на вышеуказанных критериях и этапах выбора клапанов, необходимо иметь детальное представление о внутреннем устройстве различных типов клапанов при разумном и правильном выборе клапанов, чтобы принять правильное решение о предпочтительном клапане.
Конечным органом управления трубопроводами является арматура. Компоненты открытия и закрытия клапана контролируют характер потока среды в трубопроводе, а форма канала потока клапана придает клапану определенные характеристики потока. При выборе клапана, наиболее подходящего для установки в трубопроводную систему, это необходимо учитывать.
Принципы, которым необходимо следовать при выборе клапанов:

(1) Клапаны для отсекаемых и открытых сред.
В качестве клапана для запорной и открытой среды обычно выбирают клапан с прямоточным каналом потока и малым гидравлическим сопротивлением. Клапаны с закрыванием вниз (шаровые клапаны, плунжерные клапаны) используются реже из-за их извилистых путей потока и более высокого сопротивления потоку по сравнению с другими клапанами. В ситуациях, когда допускается высокое гидравлическое сопротивление, можно выбрать закрытые клапаны.

(2) Клапаны для регулирования расхода
Обычно для регулирования расхода выбираются клапаны, которые легко регулировать. Для этой цели подходит закрывающийся вниз клапан (например, проходной клапан), поскольку размер его седла прямо пропорционален ходу запорного элемента. Поворотные клапаны (пробковые клапаны, дроссельные клапаны, шаровые клапаны) и клапаны с гибким корпусом (зажимные клапаны, мембранные клапаны) также могут использоваться для дросселирования, но обычно они применимы только в ограниченном диапазоне диаметров клапана. В задвижках используется затвор в форме диска, обеспечивающий поперечное движение круглого отверстия седла. Они могут эффективно контролировать поток только при приближении к закрытому положению, поэтому обычно не используются для управления потоком.

(3) Клапаны для реверса и отвода.
В зависимости от потребностей направленного отвода этот клапан может иметь три или более каналов. Для этой цели больше подходят пробковые и шаровые краны, поэтому большинство клапанов, используемых для направленного отклонения потока, выбирают один из этих типов клапанов. Однако в некоторых случаях для реверса и отклонения можно использовать и другие типы клапанов, если два или более клапана правильно соединены друг с другом.

(4) Клапаны для сред со взвешенными частицами.
При наличии в среде взвешенных частиц наиболее целесообразно использовать клапан с протирающим эффектом, перемещая закрывающуюся часть по уплотняющей поверхности. Если возвратно-поступательное движение закрывающей части седла клапана вертикальное, она может задерживать частицы. Таким образом, этот тип клапана подходит только для основных чистых сред, если материал уплотнительной поверхности не допускает попадания частиц. Шаровые краны и пробковые клапаны оказывают очищающее действие на уплотнительную поверхность в процессе открытия и закрытия, поэтому подходят для использования в средах со взвешенными частицами.

4、 Инструкции по выбору клапана
01. Выбор задвижек
В целом следует отдавать предпочтение задвижкам. Задвижки подходят не только для таких сред, как пар и масло, но также для сред, содержащих гранулированные твердые вещества и высокую вязкость, а также подходят для клапанов в системах вентиляции и низкого вакуума. Для сред, содержащих твердые частицы, корпус задвижки должен иметь одно или два продувочных отверстия. Для низкотемпературных сред следует выбирать специальные задвижки для низких температур.

02. Инструкции по выбору проходных клапанов
Проходные клапаны подходят для трубопроводов, к которым не предъявляются строгие требования по гидравлическому сопротивлению, то есть трубопроводов или устройств, в которых мало учитываются потери давления, а также сред с высокой температурой и высоким давлением. Подходят для трубопроводов пара и других сред DN<200 мм; Небольшие клапаны могут выбирать шаровые клапаны, такие как игольчатые клапаны, приборные клапаны, клапаны для отбора проб, клапаны манометра и т. д.; Проходные клапаны имеют регулировку расхода или давления, но не требуют высокой точности регулирования, а диаметр трубопровода относительно небольшой. Поэтому целесообразно выбирать шаровые или дроссельные клапаны; Для высокотоксичных сред целесообразно применять запорный клапан, герметично закрывающийся гофрированной трубкой; Однако шаровые клапаны не подходят для сред с высокой вязкостью и средами, содержащими частицы, склонные к седиментации, а также не должны использоваться в качестве клапанов для систем вентиляции и низкого вакуума.

03. Инструкции по выбору шаровых кранов
Шаровые краны подходят для сред с низкой температурой, высоким давлением и высокой вязкостью. Большинство шаровых кранов можно использовать в средах со взвешенными твердыми частицами, а также в порошкообразных и гранулированных средах в соответствии с требованиями к уплотнительным материалам; Полноканальные шаровые краны не подходят для регулирования расхода, но подходят для ситуаций, требующих быстрого открытия и закрытия, облегчая аварийное отключение при авариях; Шаровые краны обычно рекомендуются для трубопроводов со строгими герметизирующими характеристиками, износом, усадочными каналами, быстрым открытием и закрытием, отсечкой при высоком давлении (большая разница давлений), низким уровнем шума, явлением газификации, низким рабочим крутящим моментом и низким сопротивлением жидкости; Шаровые краны подходят для легких конструкций, перекрытия при низком давлении и агрессивных средах; Шаровые краны по-прежнему являются наиболее идеальными клапанами для низкотемпературных и глубоко холодных сред. Низкотемпературные шаровые краны с клапанными крышками следует выбирать для трубопроводных систем и устройств с низкотемпературными средами; При выборе поплавкового шарового крана материал седла клапана должен выдерживать нагрузку шара и рабочей среды. Шаровые краны большого диаметра требуют значительных усилий во время работы, а шаровые краны диаметром DN ≥ 200 мм должны использовать червячную передачу; Фиксированные шаровые краны подходят для применений большего диаметра и более высокого давления; Кроме того, шаровые краны, используемые для высокотоксичных материалов и трубопроводов с горючими средами, должны иметь огнестойкую и антистатическую конструкцию.

04. Инструкция по выбору дроссельных клапанов
Дроссельные клапаны подходят для ситуаций, когда температура среды низкая, а давление высокое. Они подходят для областей, где необходимо регулировать поток и давление. Они не подходят для сред с высокой вязкостью и содержанием твердых частиц, а также не подходят в качестве запорной арматуры.

05. Инструкции по выбору пробковых клапанов
Пробковые клапаны подходят для ситуаций, требующих быстрого открытия и закрытия, но, как правило, не подходят для пара и высокотемпературных сред. Применяются для низкотемпературных и высоковязких сред, а также сред со взвешенными частицами.

06. Инструкции по выбору дисковых затворов.
Поворотные затворы подходят для больших диаметров (например, DN>600 мм), меньшей конструктивной длины и ситуаций, когда требуется регулирование потока, а также быстрое открытие и закрытие. Они обычно используются для таких сред, как вода, масло и сжатый воздух с температурой ≤ 80 ℃ и давлением ≤ 1,0 МПа; Из-за относительно большой потери давления дисковых затворов по сравнению с задвижками и шаровыми кранами, дисковые затворы подходят для трубопроводных систем с менее строгими требованиями к потере давления.

07. Инструкции по выбору обратных клапанов
Обратные клапаны обычно подходят для чистых сред и не подходят для сред, содержащих твердые частицы и высокую вязкость.
При DN ≤ 40 мм целесообразно использовать подъемный обратный клапан (допускается установка только на горизонтальных трубопроводах);
При Ду=50-400мм целесообразно использовать поворотно-подъемный обратный клапан (может устанавливаться как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах. При установке на вертикальных трубопроводах направление потока среды должно быть снизу вверх);
При DN ≥ 450 мм следует использовать обратные клапаны буферного типа;
При DN=100-400 мм также можно выбрать обратные клапаны зажимного типа;

Поворотный обратный клапан может быть рассчитан на высокое рабочее давление, с PN до 42 МПа. В зависимости от материала корпуса и уплотнительных элементов может подойти для любой рабочей среды и любого диапазона рабочих температур. К средам относятся вода, пар, газ, агрессивные среды, нефтепродукты, лекарства и т. д. Диапазон рабочих температур среды от -196°С до 800°С.

08. Инструкция по выбору мембранных клапанов
Мембранные клапаны подходят для масла. , вода, кислые среды и среды, содержащие взвешенные вещества, с рабочей температурой менее 200 ℃ и давлением менее 1,0 МПа. Они не подходят для органических растворителей и сильных окислителей; Для измельчения сыпучих сред рекомендуется выбирать мембранный клапан переливного типа, а при выборе мембранного клапана переливного типа следует руководствоваться таблицей его характеристик потока; Вязкие жидкости, цементные растворы и осадочные среды следует использовать через мембранные клапаны; За исключением особых требований, мембранные клапаны не подходят для использования в вакуумных трубопроводах и вакуумном оборудовании.
Применение, частота эксплуатации и обслуживание клапанов постоянно меняются. Для контроля или устранения даже незначительных утечек наиболее важным и критически важным оборудованием по-прежнему остается клапан. Очень важно научиться правильно выбирать клапаны.