Дъпферните клапи се използват за стартиране, спиране или регулиране на потока на течности или газове през тръби. Те получават името си от криловидния диск, който се завърта в тялото на клапана, наподобявайки движението на пеперуда. Сред различните видове дроселни клапи, високоефективните дроселни клапи (HPBV) и концентричните дроселни клапи са двата най-често срещани дизайна. Това сравнение ще разгледа разликите между двете от множество измерения, за да изясни ролите им в промишлените и общинските приложения.
| Функция | Концентрична дроселова клапа | Високопроизводителна дроселова клапа |
| Дизайн | Централно стъбло и диск | Офсетово стебло с метална седалка |
| Запечатващ механизъм | Мека еластомерна седалка | Седалка от RPTFE |
| Номинално налягане | До 250 PSI | До 600 PSI |
| Температурен рейтинг | До 180°C (356°F) | До 260°C (536°F) |
| Износване и скъсване | По-високо поради контакт със седалката | По-ниска поради офсетовия дизайн |
| Пригодност за приложение | Флуиди с ниско налягане | Флуиди със средно налягане и висока температура |
| Цена | Долна | По-високо |
1. Проектиране и строителство
Основната разлика между концентричните дроселови клапи и високопроизводителните дроселови клапи се крие в техния структурен дизайн, по-специално в положението на стеблото на клапана и диска на клапана спрямо тялото на клапана и използваните материали.
1.1 Концентрични дроселови клапи
Концентричният дизайн е известен като вентил с „нулево отместване“ или „еластично легло“, като подравнява стеблото на вентила и диска на вентила директно с центъра на тялото на вентила и отвора на тръбата. Това централно подравняване няма отклонение.
1.1.1 Движение на диска
Дискът се завърта на 90° около оста на стеблото на клапана и се движи от напълно отворено (успоредно на тръбата) до напълно затворено (перпендикулярно на тръбата) през целия си диапазон на движение.
1.1.2 Механизъм за запечатване
Уплътнението се постига чрез пресоване между ръба на диска на клапана и еластичното гуменоподобно седалка на клапана (като EPDM, акрил или флуорокаучук), покриващо вътрешната повърхност на тялото на клапана.
1.1.3 Материали
Корпусът на клапана обикновено е изработен от високоякостни и устойчиви на корозия материали, като чугун, ковък чугун или дори неръждаема стомана за по-малко взискателни приложения, тъй като гуменото седалка на клапана предотвратява контакт на флуида с тялото на клапана.
Дискът може да бъде от неръждаема стомана, алуминиев бронз, покрит ковък чугун или изцяло облицован с метал, в зависимост от корозивността на флуида.
1.2 Високопроизводителни дроселови клапи
Обикновено дизайн с двойно отместване с две ключови отмествания:
Стъблото е разположено зад диска, а не през центъра на диска, и
Сглобката на диска и стеблото е изместена спрямо централната линия на отвора на тръбата.
Някои усъвършенствани версии включват тройно отместване, но двойното отместване е стандартно за високопроизводителните модели.
1.2.1 Движение на диска
Поради отместването, дискът се върти подобно на гърбицата, намалявайки контакта със седалката.
1.2.2 Механизъм за запечатване
Седлото е изработено от по-издръжливи материали, като например подсилен тефлон, за да издържа на по-високо налягане и температури. За разлика от гуменото седалка в концентричния вентил, уплътнението е по-плътно и по-малко зависимо от деформация.
1.2.3 Материали
Корпусът и дискът са изработени от здрави метали, като неръждаема стомана, въглеродна стомана или сплави, за да издържат на тежки условия.
1.3 Резюме: Последици за дизайна
Простотата на концентричния вентил го прави лек и компактен, което го прави идеален за директен монтаж. Въпреки това, зависимостта му от деформируема гумена седалка ограничава гъвкавостта му.
Офсетовият дизайн и по-здравите материали на високопроизводителните клапани повишават тяхната издръжливост и адаптивност, но за сметка на увеличената сложност и тегло.
---
2. Възможности за изпълнение
Производителността е най-променливият аспект на тези клапани и този, който потребителите ценят и за който се интересуват най-много. По-конкретно, тя се анализира по отношение на налягане, температура, уплътнителен ефект и експлоатационен живот.
2.1 Концентрични дроселови клапи
2.1.1 Номинално налягане
Концентричните дроселови клапи обикновено могат да издържат на налягане до PN16, но това варира в зависимост от размера и материала. Над това налягане гуменото легло може да се деформира или да се повреди.
2.1.2 Температурни рейтинги
Максималната температура е 180°C (356°F), ограничена от термичните граници на гумената или PTFE седалка. Високите температури ще влошат характеристиките на еластомера и ще нарушат уплътнението.
2.1.3 Уплътнителни характеристики
Той може да осигури надеждно затваряне в системи с ниско налягане, но непрекъснатото триене между диска на клапана и седалката на клапана ще причини износване, което ще намали ефективността.
2.1.4 Ограничаване на скоростта
Тъй като дроселните клапани са по-подходящи за пълно отваряне и затваряне, ако се използват за регулиране на потока, продължителното дроселиране ще ускори износването на седалката на клапана, което ще го направи по-малко точен и издръжлив.
2.1.5 Издръжливост
Тъй като са по-еластични, металните или подсилените седалки на клапаните са по-издръжливи от гумените. Офсетовият дизайн допълнително удължава експлоатационния живот, като ограничава триенето.
2.2 Високопроизводителна дроселова клапа
2.2.1 Номинално налягане
Благодарение на здравата си конструкция и офсетовия дизайн, който намалява напрежението върху седалката на клапана, той може да издържи на налягане до PN16.
2.2.2 Температурен рейтинг
Тъй като седалката на клапана е изработена от RPTFE, тя може да работи ефективно при температури до 280°C (536°F).
2.2.3 Уплътнителни характеристики
Благодарение на прецизното прилягане на отместения диск на клапана и издръжливото седалка на клапана, течовете са почти нулеви и обикновено са близо до херметично затваряне. Това го прави идеален за критични приложения.
2.2.4 Ограничаване на скоростта
Конструкцията и материалите, използвани във високопроизводителните дроселови клапи, им позволяват прецизно да контролират потока дори при високо налягане. Намаленият контакт със седалката минимизира износването и поддържа целостта на уплътнението в продължение на множество цикли.
2.2.5 Издръжливост
Тъй като са по-устойчиви, металните или подсилените седалки са по-издръжливи от гумените. Офсетовият дизайн допълнително удължава експлоатационния живот, като ограничава триенето.
2.3 Обобщение: Акценти на производителността
Концентричните клапани са подходящи за ниско налягане, стабилни условия, но се повреждат при средно и високо налягане.
Високопроизводителните клапани предлагат превъзходна надеждност и експлоатационен живот на по-висока първоначална цена.
---
3. Приложения
Изборът между среднолинейни дроселови клапи и високопроизводителни дроселови клапи зависи от специфичните нужди на системата, в която са инсталирани.
3.1 Концентрични дроселови клапи
За системи с ниско до средно налягане/температура, където цената и простотата са приоритет.
Често срещани употреби:
- Водоснабдяване и отпадъчни води: Общинските водопроводи, напоителните и канализационните системи се възползват от своята икономичност и изолация от флуиди.
- Хранителна и фармацевтична промишленост: Гумените седалки предотвратяват замърсяването на чувствителни течности от тялото на клапана.
- Газозахранване: Газопроводите с ниско налягане го използват за управление на включване/изключване.
- Противопожарна защита: Спринклерните системи се възползват от бързата си работа и надеждност при средно налягане.
- Пара с ниско налягане: За пара до 250 PSI и 350°F.
3.2 Високопроизводителни дроселови клапи
За ниско до средно налягане или критични системи, изискващи прецизност и издръжливост.
Често срещани употреби:
- Нефт и газ: Подходящ за работа с агресивни химикали, нефтохимикали и офшорни условия с високо налягане и корозивни течности.
- Производство на електроенергия: Управлява парата под високо налягане и охлаждащата вода в турбини и котли.
- Химическа обработка: Устойчив на корозивни течности и поддържа плътно затваряне в летливи среди.
- ОВК: За големи системи, изискващи прецизен контрол на потока.
- Корабостроене: Издържа на морски условия и управление на флуиди под високо налягане.
3.3 Припокриване и разлики в приложенията
Докато и двата клапана регулират потока, концентричните клапани доминират в чувствителни към разходите, по-малко взискателни среди, докато високопроизводителните клапани са предпочитани за промишлени процеси, където повредата може да има сериозни последици.
---
4. Оперативни съображения
В допълнение към дизайна и приложението, роля играят и практически фактори като монтаж, поддръжка и интеграция на системата.
4.1 Инсталация
- Концентричен: По-лесен монтаж поради по-леко тегло и по-лесна съвместимост с фланци.
- Висока производителност: Необходимо е прецизно подравняване поради отместения дизайн, а теглото му изисква по-здрава опора.
4.2 Поддръжка
- Концентрично: Поддръжката се фокусира върху подмяната на гумената седалка, което е сравнително бърз и евтин метод за ремонт. Честото износване обаче може да увеличи времето на престой в системи с висок цикъл на работа.
- Висока производителност: Поддръжката е по-рядка поради издръжливата седалка, но ремонтите (напр. подмяна на седалката) са по-скъпи и технически изискани, обикновено изискващи професионален персонал по поддръжката със специализирани инструменти.
4.3 Пад на налягането
- Концентрични: Центрираните дискове създават повече турбуленция, когато са частично отворени, което намалява ефективността при дроселиране.
- Висока производителност: Офсетните дискове подобряват характеристиките на потока, намалявайки кавитацията и пада на налягането, особено при високи скорости.
4.4 Задействане
И двата клапана могат да се използват с ръчни, пневматични или електрически задвижващи механизми, но високопроизводителните клапани често се съчетават с усъвършенствани контролери за прецизна автоматизация в индустриални условия.
---
5. Анализ на разходите и жизнения цикъл
5.1 Първоначална цена
Концентричните клапани са значително по-евтини, защото са сравнително лесни за изграждане и използват по-малко материал. Това не е така при високопроизводителните дроселови клапани.
5.2 Разходи за жизнения цикъл
Високопроизводителните клапани обикновено са по-икономични с течение на времето, тъй като се поддържат и подменят по-рядко. В критични системи тяхната надеждност може също да намали разходите за престой.
---
6. Заключение: Обобщение на предимствата и недостатъците
6.1 Концентрична дроселова клапа
6.1.1 Предимства:
- Рентабилност: По-ниските производствени и материални разходи му дават бюджетно предимство.
- Опростен дизайн: Лесен за инсталиране, работа и поддръжка, с по-малко движещи се части.
- Изолация на флуида: Гумените седалки защитават тялото на клапана, което позволява използването на по-евтини материали и поддържа чистотата на флуида.
- Леко тегло: Идеален за приложения, където теглото е от значение.
6.1.2 Недостатъци:
- Ограничен обхват: Горните граници са 250 PSI и 356°F, което ограничава употребата му до тежки условия.
- Податливи на износване: Постоянното триене в седалката може да доведе до влошена производителност, което изисква по-честа поддръжка.
- Лоша дроселираща функция при високо налягане: Загуба на прецизност и уплътнение под налягане.
6.2 Високопроизводителни дроселови клапи
6.2.1 Предимства:
- Висок капацитет: Може да се справи със средно до високо налягане (до 600 PSI) и температури (до 536°F).
- Дълъг експлоатационен живот: Намаленото износване на седалката и издръжливите материали удължават експлоатационния живот.
- Прецизност: Отлично дроселиране и изключване дори при тежки условия.
- Универсалност: Подходящ за широк спектър от течности и среди.
6.2.2 Недостатъци:
- По-висока цена: Скъпите материали и сложният дизайн увеличават първоначалната инвестиция.
- Сложност: Монтажът и ремонтът изискват повече експертиза.
- Тегло: По-тежката конструкция може да усложни преоборудването на някои системи.
Концентричните дроселови клапи и високопроизводителните дроселови клапи обслужват припокриващи се, но различни области в контрола на флуидите. Конструкцията с гумено легло с нулево отместване на концентричния клапан го прави практичен и достъпен избор за умерени приложения като водоснабдяване, преработка на храни или противопожарна защита. Ако производителността и устойчивостта са неоспорими, тогава високопроизводителната дроселова клапа е решението. За заровени приложения (като подземни тръбопроводи) могат да се използват и двата метода, но по-лекото тегло и по-ниската цена на концентричния клапан обикновено преобладават, освен ако екстремните условия не изискват друго.