Высокоэффективные поворотные дисковые регулирующие затворы

Что такое дисковый регулирующий затвор?

В дисковом затворе расход регулируется диском, который расположен в трубопроводе и поворачивается на валу. Когда диск параллелен потоку, затвор полностью открыт; когда перпендикулярен — закрыт. Дисковые затворы общего назначения применяются в основном для отсечения, тогда как высокоэффективные дисковые затворы благодаря усовершенствованному профилю диска, эксцентричному расположению вала и специальным системам уплотнения подходят как для точного дросселирования, так и для автоматизированного отсечения.

Главное преимущество этого типа арматуры в том, что при больших размерах он обеспечивает ту же пропускную способность при значительно меньшей массе и меньшей строительной длине. Семейство включает серии размером от 2 in до 72 in классов давления ASME от CL150 до CL1500 для сред от криогенных до высокотемпературных.

В режиме регулирования решающее значение имеют характеристика и диапазон регулирования. В зависимости от серии предлагаются приблизительно линейная, модифицированная равнопроцентная или равнопроцентная характеристика, а типичный диапазон регулирования для всех серий составляет 100:1. Поэтому один и тот же затвор стабильно регулирует в широком интервале расходов, и в большинстве случаев перерасчет размера не требуется, даже если после ввода в эксплуатацию требования к расходу изменятся.

Как дисковый затвор регулирует расход?

Дисковый регулирующий затвор работает за счет того, что поворотный привод вращает вал диска. С увеличением угла поворота диска проходное сечение растет, и расход увеличивается.

1.      Управляющий сигнал: Сигнал от системы управления поступает на поворотный привод через цифровой контроллер клапана или позиционер.

2.      Поворот диска: Мембранный привод с возвратной пружиной, поршневой привод двустороннего действия или лопастной поворотный привод вращает вал диска; шлицевое соединение привода с затвором уменьшает люфт.

3.      Изменение проходного сечения: Два проходных отверстия между кромками диска и корпусом увеличиваются по характеристике, которая зависит от профиля диска.

4.      Отсечение: В закрытом положении кромка диска садится на уплотнение. В зависимости от того, используется мягкое, металлическое или комбинированное уплотнение, достигается класс Class IV или Class VI.

Характеристика и диапазон регулирования

У стандартных высокоэффективных дисковых затворов характеристика в зависимости от серии приблизительно линейная или модифицированная равнопроцентная. В серии с полной футеровкой приблизительно равнопроцентная характеристика достигается на 90 градусах поворота с профилированным диском и до 60 градусов — с обычным диском. Диапазон регулирования обычно составляет 100:1.

Диск с расширенным диапазоном регулирования

Для задач, где в приоритете снижение вариативности процесса, предлагается затвор со специально разработанным диском, обеспечивающим равнопроцентную характеристику и расширенный диапазон регулирования. Эта серия выпускается в размерах 2–36 in, PN 10–40 и CL150–CL600, с межфланцевым корпусом и корпусом с проушинами, и обеспечивает Class VI с мягкими уплотнениями и Class IV с металлическими.

Ключевые особенности

·         Широкий диапазон регулирования: Типичный диапазон регулирования 100:1 во всех сериях.

·         Очень широкий ряд размеров: От 2 in до 72 in; компактное и легкое решение при больших размерах.

·         Разнообразие корпусов: Межфланцевый корпус, корпус с проушинами и двухфланцевый; присоединения RF, RTJ и под приварку встык.

·         Варианты уплотнений: Мягкие уплотнения из PTFE, армированного PTFE, UHMWPE и ETFE; металлические уплотнения из нержавеющей стали; комбинированные металлополимерные и криогенные уплотнения.

·         Широкий температурный диапазон: До -254 °C в криогенных сериях и до 816 °C в высокотемпературных.

·         Исполнение с полной футеровкой: Серии с корпусом, полностью футерованным нитрилом или PTFE, для коррозионных сред.

·         Варианты приводов: Мембранные с возвратной пружиной, поршневые двустороннего действия и лопастные поворотные приводы для большого числа циклов; цифровые контроллеры клапана.

·         Сальник с низкими выбросами: Системы сальниковых уплотнений с постоянным поджатием помогают выполнить требования по выбросам.

Технические характеристики

В таблице обобщен общий диапазон, который охватывают серии высокоэффективных дисковых регулирующих затворов.

Значения сильно различаются между сериями; подтверждаются для каждого проекта с учетом серии, размера и выбранного уплотнения.

Основные преимущества

·         Экономичность при больших размерах: Меньшая масса, меньшая строительная длина и более экономичный привод при той же пропускной способности.

·         Дросселирование и отсечение в одном: Один и тот же затвор подходит для точного дросселирования и автоматизированного отсечения.

·         Широкий диапазон условий: От криогенных сред СПГ до высокотемпературных линий.

·         Плотное закрытие: Class VI с мягкими и комбинированными уплотнениями.

·         Гибкость монтажа: Межфланцевый корпус, корпус с проушинами и двухфланцевый корпус под разные требования трубопроводной обвязки.

Области применения

Эти затворы применяются для дросселирования и автоматизированного отсечения в широком спектре технологических задач.

Технологические линии большого диаметра

Компактное и экономичное решение для регулирования на жидкостных и газовых линиях с большим расходом.

Высокотемпературные среды

Дросселирование при температуре до 816 °C с высокотемпературными сериями.

Криогенные среды

Криогенные затворы из нержавеющей стали до -254 °C для сжиженного природного газа, а также специальных химических и углеводородных применений.

Коррозионные среды

Дросселирование и отсечение в коррозионных средах, требующих плотного закрытия, с сериями с полной футеровкой.

Критерии выбора дискового регулирующего затвора

Сочетание серии, уплотнения и привода определяется условиями эксплуатации.

Процесс и регулирование

·         Интервал расходов и требуемый диапазон регулирования

·         Желаемая характеристика (линейная / равнопроцентная)

·         Перепад давления и риск кавитации

·         Температура процесса и криогенные требования

Корпус и присоединение

·         Межфланцевый, с проушинами или двухфланцевый корпус

·         Класс давления и стандарт фланцев

·         Материал корпуса и диска, требования по коррозионной стойкости

Уплотнение и привод

·         Требуемый класс герметичности и тип уплотнения

·         Необходимость двустороннего запирания

·         Тип привода, крутящий момент и частота циклов

·         Положение при отказе и потребность в блокировке на время обслуживания

Стандарты

Основные стандарты, применяемые для высокоэффективных дисковых регулирующих затворов:

Классы герметичности (Class IV / VI) определяются типом уплотнения; ссылку на стандарт следует подтвердить в проектной документации.

Инженерный подход TLY Enerji

Применение дискового регулирующего затвора на трубопроводе большого диаметра дает заметную экономию затрат и места, если правильно выбраны серия и уплотнение. Однако если характеристика диска, температурный предел уплотнения и крутящий момент привода не согласованы, страдают качество регулирования и герметичность. TLY Enerji рассматривает эти три элемента совместно на этапе выбора.

При расчете по технологическим данным оцениваются угол открытия диска при нормальном расходе, диапазон регулирования и перепад давления. Для криогенных и высокотемпературных сред материалы корпуса, диска и уплотнения определяются по условиям проекта, а подбор привода и цифрового контроллера клапана включается в коммерческое предложение. Потребности в пусконаладке и поддержке на объекте добавляются в план проекта; если действующие дисковые затворы регулируют неустойчиво, мы проверяем угол открытия диска и характеристику.

·         Выбор серии и уплотнения

·         Расчет и анализ угла открытия диска

·         Подбор привода и контроллера

·         Оценка материалов для криогенных / высокотемпературных сред

·         Коммерческое предложение и документация

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать дисковый затвор для регулирования (дросселирования)?

Дисковые затворы общего назначения в основном рассчитаны на режим «открыто–закрыто». Высокоэффективные дисковые затворы, напротив, благодаря усовершенствованному профилю диска и системам уплотнения подходят для точного дросселирования и обычно обеспечивают диапазон регулирования 100:1. При правильном расчете они становятся надежными регулирующими клапанами на трубопроводах большого диаметра.

Какую характеристику имеет дисковый регулирующий затвор?

В зависимости от серии предлагается приблизительно линейная или модифицированная равнопроцентная характеристика. В серии с полной футеровкой приблизительно равнопроцентная характеристика достигается на 90 градусах поворота с профилированным диском. Серия с расширенным диапазоном и специальным диском обеспечивает равнопроцентную характеристику.

Можно ли применять дисковые затворы в криогенных средах?

Да. Серии криогенных дисковых затворов из нержавеющей стали применяются при температуре до -254 °C для сжиженного природного газа, а также в специальных химических и углеводородных процессах. В зависимости от криогенного уплотнения достигается класс Class IV или Class VI.

Чем отличаются межфланцевый корпус, корпус с проушинами и двухфланцевый корпус?

Межфланцевый корпус зажимается между двумя фланцами трубопровода и является самым компактным решением. Корпус с проушинами имеет резьбовые проушины и может крепиться болтами к каждому фланцу отдельно. Двухфланцевый корпус присоединяется к трубопроводу собственными фланцами. Выбор определяют класс давления, стандарт трубопровода и требования к обслуживанию.

Какие классы герметичности обеспечивают дисковые регулирующие затворы?

Мягкие уплотнения и комбинированные металлополимерные уплотнения дают Class VI, металлические — Class IV. Уплотнение высокого давления обеспечивает Class VI, а криогенные уплотнения в зависимости от конструкции — Class IV или Class VI. Требования к герметичности следует оценивать вместе с температурой и давлением.

Какие приводы применяются с такими затворами?

Можно использовать пневматические мембранные приводы с возвратной пружиной, пневматические поршневые приводы двустороннего действия и лопастные поворотные приводы для большого числа циклов. Приводы оснащаются цифровыми контроллерами клапана, позиционерами, концевыми выключателями и ручными дублерами; также доступен блокиратор, отключающий привод на время обслуживания.