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 управления потоком различных типов жидкостей, таких как воздух, вода, пар, различные агрессивные среды, грязь, масло, жидкие металлы и радиоактивные среды. В связи с важностью выбора наиболее подходящей арматуры для трубопроводных систем понимание характеристик арматуры, а также этапов и критериев выбора арматуры стало решающим.
1、 Классификация клапанов
Клапаны обычно можно разделить на две категории:
1. Автоматический клапан
Клапан, который работает самостоятельно, полагаясь на возможности самой среды (жидкости, газа).
Например, обратные клапаны, предохранительные клапаны, регулирующие клапаны, сливные клапаны, редукционные клапаны и т. д.

2. Приводной клапан
Клапаны управляются вручную, электрически, гидравлически и пневматически.
Такие как задвижки, шаровые клапаны, дроссельные клапаны, дроссельные клапаны, шаровые краны, пробковые клапаны и т. д.

По конструктивным характеристикам его можно разделить на:
(1) Усеченную форму затвора: запирающий элемент перемещается по центру седла клапана;
(2) В форме ворот: закрывающий компонент перемещается по центру вертикального седла клапана;
(3) Кран и шар: закрывающий компонент представляет собой плунжер или шар, который вращается вокруг своей центральной линии;
(4) Форма спирального отверстия: запирающий элемент вращается вокруг оси снаружи седла клапана;
(5) Форма диска: круглый диск затвора, который вращается вокруг оси внутри седла клапана;
(6) Форма шиберного клапана: запорный элемент скользит в направлении, перпендикулярном каналу.

В зависимости от их применения клапаны можно разделить на:
(1) Функция разъединения: используется для подключения или отключения сред трубопровода, таких как шаровые клапаны, задвижки, шаровые краны, дроссельные клапаны и т. д.
(2) Обратный клапан: используется для предотвратить обратный поток среды, например, с помощью обратного клапана.
(3) Регулирование: используется для регулирования давления и расхода среды, например, регулирующие клапаны и редукционные клапаны.
(4) Назначение распределения: используется для изменения направления потока и распределения среды, например трехходовых заглушек, распределительных клапанов, золотниковых клапанов и т. д.
(5) Предохранительный клапан: используется для сброса избыточной среды, когда давление среды превышает указанное значение. , обеспечение безопасности трубопроводных систем и оборудования, такого как предохранительные клапаны и аварийные клапаны.
(6) Другие специальные цели: такие как сливные клапаны, выпускные клапаны, сливные клапаны и т. д.

В зависимости от способа привода их можно разделить на:
(1) Ручные: с помощью маховиков, ручек, рычагов или звездочек, он имеет ручной привод и оснащен червячными передачами, шестернями и другими понижающими устройствами при передаче большого крутящего момента.
(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 номинального давления клапана его можно разделить на:
(1) Вакуумный клапан: клапан с абсолютным давлением менее 0,1 МПа, что соответствует высоте 760 мм ртутного столба, а давление обычно выражается в мм ртутного столба или мм 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 клапаны можно разделить на:
(1) Клапан малого калибра: клапан номинальным диаметром DN<40 мм.
(2) Клапан среднего калибра: клапан номинальным диаметром DN50–300 мм.
(3) Клапаны большого калибра: клапаны 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 резьбовым соединением: клапан с корпусом клапана, который имеет внутреннюю или внешнюю резьбу и соединяется с трубопроводом с помощью резьбы.
(3) Клапан со сварным соединением: Корпус клапана имеет сварное соединение и соединяется с трубопроводом посредством сварки.
(4) Клапан с хомутовым соединением: клапан с хомутом на корпусе клапана, соединенный с трубопроводом с помощью хомутов.
(5) Клапан с карточной муфтой: клапан, в котором для подключения к трубопроводу используется карточная муфта.

2、 Характеристики клапанов
Обычно клапаны имеют две характеристики: характеристики использования и структурные характеристики.
(1) Характеристики использования.
Они определяют основные характеристики и сферу использования клапана, а характеристики использования клапана включают:
Типы клапанов (клапаны замкнутого цикла, регулирующие клапаны, предохранительные клапаны и т. д.);
Тип изделия (задвижка, шаровой клапан, дроссельная заслонка, шаровой кран и т. д.);
Материалы 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 характеристики методов установки, технического обслуживания и ремонта 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, приварное торцевое соединение и т. д.);
Форма уплотнительной поверхности (вставное кольцо, кольцо с резьбой, наплавка, сварка распылением, корпус клапана);
Формы конструкции штока клапана (вращающийся стержень, подъемный стержень) и т. д.

3、 Этапы и критерии выбора клапанов
1. Этапы выбора
(1) Уточнить назначение клапана в оборудовании или устройстве, определить условия работы клапана: применимо среда, рабочее давление, рабочая температура и т. д.
(2) Определить номинальный диаметр и способ присоединения трубопровода, подключаемого к клапану: фланец, резьба, сварка и т. д.
(3) Определить способ управления клапаном: ручной, электрический , электромагнитная, пневматическая или гидравлическая, электрическая или электрогидравлическая связь и т. д.
(4) Определите материалы корпуса и внутренних компонентов выбранного клапана в зависимости от среды, транспортируемой по трубопроводу, рабочего давления и рабочей температуры: серый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун, углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь. кислотостойкая сталь, медный сплав и т. д.
(5) Выберите тип клапана: клапан закрытого типа, регулирующий клапан, предохранительный клапан и т. д.
(6) Определите тип клапана: задвижка, проходной клапан, шаровой кран, дроссельная заслонка клапан, дроссельный клапан, предохранительный клапан, редукционный клапан, пароотделитель и т. д.
(7) Определите параметры клапана: для автоматических клапанов определите допустимое сопротивление потоку, пропускную способность, противодавление и т. д. в соответствии с различными потребностями. , а затем определить номинальный диаметр трубопровода и диаметр отверстия седла клапана.
(8) Определить геометрические параметры выбранной арматуры: конструктивную длину, форму и размер фланцевого соединения, размер арматуры по высоте по высоте после открытия и закрытия, размер и количество болтовых отверстий для присоединения, габаритные размеры арматуры и т.д.
( 9) Используйте существующие материалы, такие как каталоги клапанов и образцы клапанов, для выбора подходящих клапанов.

2. Основа выбора клапана.
Понимая и осваивая этапы выбора клапанов, необходимо также глубже понять основу выбора клапанов.
(1) Назначение, условия эксплуатации и режим 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: гидравлическое сопротивление, пропускная способность, характеристики потока, степень уплотнения и т. д.
(4) Требования к установочным размерам и внешним размерам: номинальный диаметр, способ соединения и размеры с трубопроводом, внешние размеры или ограничения по весу, 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, падение давления при нормальном расходе, падение давления при закрытии и максимальное и минимальное давление на входе клапана.
В соответствии с вышеуказанными критериями и этапами выбора клапанов необходимо иметь детальное представление о внутренней структуре различных типов клапанов при разумном и правильном выборе клапанов, чтобы сделать правильный выбор предпочтительного клапана.
Конечным органом управления трубопроводами является арматура. Компоненты открытия и закрытия клапана контролируют поток среды в трубопроводе, а форма канала клапана придает клапану определенные характеристики потока. Это необходимо учитывать при выборе наиболее подходящей арматуры для установки в трубопроводную систему.

Принципы, которых следует придерживаться при выборе клапанов:
(1) Клапаны для закрытия и открытия среды.
Клапаны с прямыми проходными каналами имеют низкое сопротивление потоку и обычно выбираются в качестве запорных и открытых клапанов для среды. Клапаны с закрытием 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 использовать закрытые клапаны.
(2) Клапаны для регулирования расхода.
Обычно для регулирования расхода выбирают клапаны, которые легко регулировать расход. Для этой цели подходит закрывающийся вниз клапан (например, шаровой клапан), поскольку размер его седла пропорционален ходу запирающего элемента. Поворотные клапаны (пробковые клапаны, дроссельные клапаны, шаровые краны) и клапаны с гибким корпусом клапана (зажимные клапаны, мембранные клапаны) также могут использоваться для дросселирования, но обычно применимы только в ограниченном диапазоне диаметров клапанов. Задвижка представляет собой затвор дискообразной формы, совершающий поперечное перемещение по круглому седлу клапана. Он может эффективно контролировать поток только при приближении к закрытому положению, поэтому обычно не используется для управления потоком.
(3) Клапан для направленного отклонения.
В зависимости от потребностей направленного отклонения этот клапан может иметь три или более каналов. Для этой цели больше подходят пробковые и шаровые краны, поэтому большинство клапанов, используемых для направленного отклонения, выбирают один из этих типов клапанов. Однако в некоторых случаях для направленного отклонения можно использовать и другие типы клапанов, если два или более клапана надлежащим образом соединены друг с другом.
(4) Клапаны для сред со взвешенными частицами
При наличии в среде взвешенных частиц наиболее целесообразно использовать клапан со скользящим затвором по уплотнительной поверхности и протирающим эффектом. Если движение затвора вперед и назад относительно седла клапана вертикальное, оно может задерживать частицы, поэтому этот тип клапана подходит только для основных чистых сред, если только материал уплотнительной поверхности не допускает проникновения частиц. Шаровые краны и пробковые клапаны оказывают очищающее действие на уплотнительную поверхность в процессе открытия и закрытия, что делает их пригодными для использования в средах со взвешенными частицами.

4、 Инструкции по выбору клапана
1. Выбор задвижек

Как правило, 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 с твердыми частицами корпус задвижки должен иметь одно или два продувочных отверстия. Для низкотемпературных сред следует выбирать специальные задвижки для низких температур.

2. Инструкции по выбору проходных клапанов

Шаровые краны подходят для трубопроводов, к которым не предъявляются строгие требования по гидравлическому сопротивлению, то есть трубопроводов или устройств, не учитывающих потери давления, а также сред с высокой температурой и высоким давлением. Подходят для трубопроводов пара и других сред DN<200 мм; В небольших клапанах могут использоваться шаровые клапаны, такие как игольчатые клапаны, измерительные 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. Следует выбрать шаровые клапаны или дроссельные клапаны; Для высокотоксичных сред целесообразно использовать клапаны с сильфонным уплотнением; Однако шаровые клапаны не следует использовать для сред с высокой вязкостью и средами, содержащими частицы, склонные к осаждению, а также их не следует использовать в качестве выпускных клапанов или клапанов для систем с низким вакуумом.

3. Инструкции по выбору шарового крана
Шаровые краны подходят для сред с низкой температурой, высоким давлением и высокой вязкостью. Большинство шаровых кранов могут использоваться в средах со взвешенными твердыми частицами, а также в порошковых и гранулированных средах в зависимости от требований к уплотняющему материалу; Полноканальные шаровые краны не подходят для регулирования расхода, но подходят для ситуаций, требующих быстрого открытия и закрытия, что позволяет легко добиться аварийного отключения в случае аварии; Шаровые краны рекомендуются для трубопроводов со строгими герметизирующими характеристиками, износом, суженными каналами, быстрым открытием и закрытием, отсечкой по высокому давлению (большая разница давлений), низким уровнем шума, явлением газификации, низким рабочим моментом и низким гидравлическим сопротивлением; Шаровые краны подходят для легких конструкций, перекрытия при низком давлении и агрессивных средах; Шаровые краны по-прежнему являются наиболее идеальными клапанами для низкотемпературных и криогенных сред. Для трубопроводных систем и устройств для низкотемпературных сред следует выбирать низкотемпературные шаровые краны с клапанными крышками; При выборе поплавкового шарового крана материал его седла должен выдерживать нагрузку от шара и рабочей среды. Шаровые краны большого диаметра требуют большего усилия во время работы, а шаровые краны диаметром DN ≥ 200 мм должны использовать червячную передачу; Фиксированные шаровые краны подходят для применений большего диаметра и высокого давления; Кроме того, шаровые краны, используемые на производствах высокотоксичных материалов и трубопроводах горючих сред, должны иметь огнестойкую и антистатическую конструкцию.

4. Инструкция по выбору дроссельной заслонки

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 твердыми частицами и не должны использоваться в качестве запорных клапанов.

5. Инструкции по выбору пробковых клапанов
Пробковые клапаны подходят для ситуаций, требующих быстрого открытия и закрытия, и, как правило, не подходят для пара и высокотемпературных сред. Они используются для сред с низкой температурой и высокой вязкостью, а также подходят для сред со взвешенными частицами.

6. Инструкции по выбору дисковых затворов.
Поворотные затворы подходят для больших диаметров (например, DN>600 мм), требований к меньшей конструктивной длине и ситуаций, требующих регулирования расхода и быстрого открытия и закрытия. 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.

7. Инструкции по выбору обратных клапанов.
Обратные клапаны, как правило, подходят для чистых сред и не должны использоваться 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 поворотный подъемный обратный клапан (который может устанавливаться как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах. При установке на вертикальном трубопроводе направление потока среды должно быть снизу вверх);
При DN ≥ 450 мм следует использовать обратный клапан буферного типа;
При DN=100-400 мм также можно использовать обратные клапаны хомутового типа;

Клапаны обратные поворотные могут быть рассчитаны на высокое рабочее давление, PN доходит до 42 МПа. В зависимости от материала корпуса и уплотнения они могут подходить для любой рабочей среды и любого диапазона рабочих температур. Среда включает воду, пар, газ, агрессивную среду, масло, лекарства и т. д. Диапазон рабочих температур среды составляет от -196 до 800 ℃.

8. Инструкции по выбору мембранного клапана
Мембранные клапаны подходят для нефтепродуктов, воды, кислых сред и сред, содержащих взвешенные твердые частицы, с рабочей температурой менее 200 ℃ и давлением менее 1,0 МПа. Они не подходят для органических растворителей и сильных окислителей; Для измельчения сыпучих материалов следует выбирать мембранные клапаны переливного типа, а при выборе мембранных клапанов переливного типа следует обращаться к таблице их характеристик потока; Для вязких жидкостей, цементных растворов и осадочных сред следует использовать прямоточные мембранные клапаны; Если не указано иное, мембранные клапаны не подходят для использования в вакуумных трубопроводах и вакуумном оборудовании.
Области применения, рабочие частоты и условия эксплуатации клапанов постоянно меняются. Для контроля или устранения даже незначительных утечек самым важным и критически важным оборудованием является клапан. Очень важно научиться правильно выбирать клапаны.