Технологические трубопроводы и арматура

СОЕДИНЕНИЯ ЭлементОВ трубопроводов.

Трубопровод включает в себя следующие основные элементы: трубы, фасонные части или фитинги (отводы, крестовины, переходы с одного диаметра на другой и др.), соединения (фланцевые, муфтовые, цапковые, сварные), арматуру.

Для соединения отдельных участков трубопроводов, а также для установки арматуры, приборов контроля и автоматики применяют неразъемные (сварные) и разъемные (фланцевые, резьбовые) соединения. Плотность разъемных соединений должна обеспечиваться как при рабочих давлении и температуре, так и при заполнении трубопровода продуктом.

Для условных давлений до 2,5 МПа и температур до 300°С используют плоские приварные фланцы, а для условных давлений до 25 МПа фланцы приварные встык (воротниковые): для температур до 425 °С из углеродистых сталей и для температур выше 425 °С из легированных сталей (рис.7.2.1).

Плотность фланцевых соединений, работающих при условных давлениях до 4 МПа, обеспечивается плоскими или гофрированными прокладками, изготовленными из паронита, асбеста, фторопласта, а также асбометаллическими прокладками в зависимости от среды, давления и температуры (рис. 7.2.2). Для условных давлений свыше 6,4 МПа применяют металлические прокладки овального сечения и линзовые уплотнения.

Технологические трубопроводы и арматура - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис. 7.2.1. Основные типы фланцевых соединений:

а - плоские приварные встык; б - плоские приварные накидные; в - плоские приварные встык типа выступ-впадина; г - плоские приварные встык типа шип-паз; д - плоские приварные встык с прокладкой овального сечения; е - плоские приварные встык с линзовой прокладкой.

Фланцевые соединения обеспечивают хорошую герметичность стыков, удобство их подтяжки, надежную прочность, возможность применения для широкого интервала давлений, возможность многократной разборки и сборки. Вместе с тем, эти соединения имеют и некоторые недостатки: возможность потери герметичности при вибрации трубопровода, большие габариты и масса, большая трудоемкость сборки. Особенно это проявляется при использовании трубопроводов больших диаметров для средних и высоких давлений.

Технологические трубопроводы и арматура - №2 - открытая онлайн библиотека

Рис. 7.2.2. Основные типы прокладок для фланцевых соединений:

а - плоская из прессованного асбеста, паронита, алюминия; б - плоская металлическая оболочка с асбестовым заполнением; в - гофрированная металлическая оболочка с асбестовым заполнением; г - овального сечения; д - полукруглого сечения цельнометаллическая.

Для соединения труб и присоединения арматуры с условным проходом менее 80 мм применяют резьбовые соединения - муфтовое и цапковое (рис. 7.2.3).

Технологические трубопроводы и арматура - №3 - открытая онлайн библиотека

Рис. 7.2.3. Резьбовое соединение:

а – муфтовое; б – цапковое; 1 – муфта; 2 – соединяемые концы труб; 3 – прокладка; 4 – гайка.

В муфтовом резьбовом соединении герметичность достигается применением мелкой резьбы соответствующей длины и поперечного сечения, а также специальных смазок, не растворяющихся в перекачиваемом продукте и обладающих большой вязкостью при рабочих условиях. В цапковом соединении герметичность обеспечивается металлической прокладкой, которая зажимается накидной гайкой между специально обработанными поверхностями соединяемых труб, а также специальными смазками.

классификация Арматуры.

Для переключения потоков жидкостей или газов, транспортируемых по трубопроводам, служит специальное оборудование, которое носит общее название - арматура. Арматуру принято классифицировать по конструкции привода, выполняемым функциям и конструктивным особенностям.

В зависимости от конструкции привода различают приводную и самодействующую арматуру. В приводной арматуре для управления затвором служит привод: механический, электрический, пневматический и др. В самодействующей арматуре движение рабочего органа (затвора) осуществляется автоматически при изменении какого-либо параметра среды (скорости, давления, температуры и т.п.).

В зависимости от выполняемых функций различают арматуру запорную, регулирующую, защитную и предохранительную. Запорная арматура (задвижки, вентили, краны) предназначена для включения или отключения потоков перекачиваемых сред. Обратная арматура служит для отключения контролируемого участка трубопровода или установки в случае возникно­вения опасности образования чрезмерного давления или обрат­ного потока. К защитной арматуре относятся отсечные, отключающие и обратные клапаны. Вместо клапанов могут применяться другие типы быстродействующей арматуры (задвижки, краны, заслонки). В отличие от предохранительной ар­матуры, работающей с видом действия НЗ (нормально закрыт), защитная арматура работает с видом действия НО (нормально открыт). При возникновении опасной ситуации предохранитель­ная арматура открывается, защитная закрывается. Быстродействие отсечных клапанов достигается примене­нием пружины, груза, газа, электромагнитного привода.

Арматуру классифицируют также по величинам условного давления и условным проходам.Условное давление РУ равно допустимому рабочему давлению при нормальной температуре для данного типа арматуры. С повышением температуры механи­ческие свойства конструкционных материалов снижаются. Поэтому при высокой рабочей температуре допустимое рабочее давление меньше условного.

Диаметр условного прохода арматуры DУ соответствует номинальному внутреннему диаметру трубопровода, на котором устанавливают арматуру.

При одном и том же диаметре условного прохода различные типы арматуры могут иметь разные проходные сечения запорного устройства (например, задвижка, вентиль, кран).

ЗАПОРНАЯ АРМАТУРА

ЗАДВИЖКИ

Технологические трубопроводы и арматура - №4 - открытая онлайн библиотека Промышленностью выпускаются задвижки с корпусными деталями из чугуна, углеродистой стали и стали для агрессивных и высокоагрессивных сред. Широкое применение на трубопроводах и установках промышленных предприятий имеют стальные задвижки серии ЗКЛ 2 (задвижка клиновая литая, 2-я модификация) с ручным управлением, ЗКЛПЭ с элект­роприводом во взрывозащищенном исполнении и некоторые другие, в зависимости от DУ, давления рабочей среды РУ и ее коррозионных свойств.

Рис. 7.4.1. Способы уплотнения затворов: а - клином; б - плашками.

Технологические трубопроводы и арматура - №5 - открытая онлайн библиотека Задвижки ставятся на прямых участках трубопроводов и в простейшем случае представляют собой шиберы, разобщающие трубопровод на две части. На рис. 7.4.1 представлены два способа уплотнения шибера. В первом случае шибер имеет форму клина, а по обе стороны от него в корпусе задвижки имеются наклонно расположенные седла, на которые при полном опускании шибер целиком садится своими поверхностями. Плотность обеспечивается за счет сильного прижатия клина к седлам; такие задвижки носят название клиновых. Во втором случае шибер составной; он состоит из двух плашек, которые после опускания посредством кинематической пары клин-клин расходятся и прижимаются к седлам внутри корпуса; такие задвижки носят название параллельных. Параллельные задвижки обычно бывают чугунными.

Рис. 7.4.2. Литая стальная задвижка:

1 - корпус; 2 - крышка; 3 -клин; 4 - съемное уплотнительное кольцо; 5 - шпиндель; 6 - гайка ходовая; 7 - махо­вик; 8 - нажимная планка; 9 - стяжная шпилька; 10 -гайка; 11 - мягкая набивка: 12 - шпилька; 13 - прокладка.

Корпус задвижки (рис 7.4.2) сконструирован так, чтобы обеспечить полный выход клина, при котором сечение трубопровода полностью открывается. Перед сальником задвижки, уплотняющим зазор между крышкой и винтовым шпинделем, имеется конденсационная камера, благодаря чему перед сальником накапливается жидкость. Это более благоприятно для сальника, чем наличие паров. Участок длины шпинделя, снабженный ленточной резьбой, не должен доходить до сальника, в противном случае невозможно обеспечить надежное уплотнение корпуса задвижки.

Применяют также задвижки без фланцев, корпус которых приваривается непосредственно к трубопроводу. Эти задвижки обеспечивают более на­дежную герметичность в соединениях, однако ремонт их затруднен, особенно если он связан с восста­новлением корпуса.

Корпуса стальных задвижек изготовляют литьем, штамповкой или комбинируя штамповку и сварку.

ВЕНТИЛИ

Технологические трубопроводы и арматура - №6 - открытая онлайн библиотека Назначение вентилей такое же, как и задвижки. Общий вид вен­тиля приведен на рис. 7.4.3. Запирающим органом вентилей являются золотники (или клапаны). Шпинделем с винтовой нарезкой регулируется расстояние от торца золотника (клапана) до седла, т.е. высота кольцевого зазора. Для этого золотник (клапан) соединен со шпинделем, а седло закреплено внутри корпуса вентиля. Высота кольцевого зазора определяет свободный проход вентиля. Внутренний диаметр седла в большинстве случаев принимают равным диаметру условного прохода ДУ.

Рис. 7.4.3. Конструкция вентиля:

1 - корпус; 2 - крышка; 3 - шпиндель-шток; 4 -гайка ходовая; 5 - маховик; 6 - сопряжение штока с клапаном; 7 - клапан; 8 - съемное седло клапана.

Изготовление и ремонт вентилей проще, чем задвижек, так как трущиеся (уплотнительные) поверхности корпуса доступны для обработки. В то же время вентили имеют ограниченное примене­ние на технологических установках и применяются в основном на паро- и водопроводах. Причина заключается в конструктивных особенностях вентиля, а именно в перемещении запирающего органа - золотника (клапана) перпендикулярно направлению движения среды в трубопроводе. Благодаря этому гидравлические сопротивления в вентилях значительно больше, чем у задвижек. Для закрытия вентилей требуются большие усилия, чем для закрытия задвижек. Их не устанавливают на трубопроводах с густыми и вяз­кими жидкостями, а также на линейных участках с большим расходом среды.

Следует учесть, что вентили могут надежно работать только при движении среды в одном направлении (так, чтобы среда шла из-под клапана), в противном случае возможен отрыв клапана, который давлением среды прижмется к седлу и запрет вентиль. Чтобы избежать ошибки при монтаже, на корпусе вентиля стрелкой указано допустимое направление движения среды.

Вентили изготовляют с различными присоединительными концами: на резьбе, на фланцах и приварные. Они обычно имеют верхнее уплотнение, позволяющее отключить сальниковую камеру от полости корпуса при поднятом вверх до отказа шпинделе. Диаметр резьбовых вентилей обычно составляет до 150 мм.

Вентили выполняют также роль регулирующей и запорно-регулирующей арматуры. В основном они используются в данном качестве в редуцирующих узлах (узлах понижения давления). Вентиль, работающий как регулирующее или дроссельное устройство, высокой герметичностью в закрытом положении, как правило, не обладает в связи с износом уплотнительных поверхностей седла и затвора, вызываемым движением рабочей среды, с большими скоростями через рабочий орган. В ответственных объектах целесообразно за регулирующим вентилем устанавливать запорный, чтобы функции регулирования и герметизации выполнялись различными вентилями.

При монтаже коммуникаций контрольно-измерительных приборов распространены так называемые игольчатые клапаны, у которых запорным органом является острый конус - игла.

КРАНЫ

Краны – наиболее простые по конструкции запорные устройства. Запорным органом крана является конусная пробка или шар, боковая поверхность которых сидит в корпусе. Добиться точного регулирования расхода краном весьма трудно, поэтому его применяют главным образом как запорную, а не регулирующую арматуру.

Технологические трубопроводы и арматура - №7 - открытая онлайн библиотека На рис. 7.4.4 показан проб­ковый кран со смазкой. Пово­рот пробки 2 в корпусе 1 про­изводится при помощи руко­ятки. В крышке (нижней) расположен винт 4 для регулировки положения пробки по высоте, чем обеспе­чивается требуемый зазор между корпусом и пробкой. Винт герметизируется сальни­ковым устройством с манжетами.

Рис. 7.4.4. Кран пробковый (конусный) со смазкой.

Технологические трубопроводы и арматура - №8 - открытая онлайн библиотека Пробка с корпусом соприкасается по конической поверхно­сти и при повороте пробки путь трения по большому диаметру больше пути трения по малому, что создает условия для нерав­номерного износа рабочих поверхностей и потери герметично­сти. Большая площадь соприкосновения способствует «прикипанию» уплотнительных поверхностей при их длительном не­подвижном положении и затрудняет управление краном. Ввиду этого необходимо организовать регулярное техническое обслу­живание кранов, систематическую смазку и периодическое прово­рачивание пробки, чтобы обеспечить постоянную работоспособ­ность крана.

Рис. 7.4.5. Схема работы трехходового крана.

На газо и нефтеперерабатывающих заводах на наиболее ответственных участках вследствие наибольшей герметичности преимущественно используются в качестве запорных устройств шаровые краны. В процессе эксплуатации они должны находиться в полностью открытом или полностью закрытом положении. Ш.к. обеспечивают наименьшее гидравлическое сопротивление, а следовательно, наименьшую потерю давления при транспортировки среды.

Технологические трубопроводы и арматура - №9 - открытая онлайн библиотека Технологические трубопроводы и арматура - №10 - открытая онлайн библиотека Конструкция кранов (рис. 7.4.6) разборная. К корпусу 12 шпильками и гайками крепится крышка 1, уплотняемая резиновым кольцом 3. К корпусу и крышке приварены патрубки 19. Металлические уплотнительные кольца 11 на своем месте (при сборке) удерживаются технологиче­скими скобками 2. Гидропривод крепится на фланце 5 и вра­щает вал 6, который снабжен подшипником 4. Вал сцеплен с муфтой 9, при помощи которой поворачивается плавающий шар 10, уплотнение вала обеспечивается сальником 7. Уплотнение металлических ко­лец 11 в их соединении с корпусом 12 и крышкой 1 обеспечи­вается резиновыми кольцами 13. Трубки от мультипликаторов подсоединяются к штуцерам 18, через которые герметик по­падает в зазоры между кольцами 11 и шаром 10. Утечка гер­метика в полость корпуса предупреждается ниппелями 14 и резиновыми кольцами 13. Для снижения гидравлического со­противления крана внутри шара 10 вварена трубчатая обе­чайка 17 (свернутая из листа). Для удаления воздуха из полости крана при гидроиспытаниях служит пробка 8, а удале­ния конденсата - пробка 16. Мультипликатор, предназначенный для подачи герметика в кольцо на входе в кран, отключается запорным вентилем.

Шаровые краны выпускаются для подземной и назем­ной установок. Кран 1 (рис. 7.4.6 а,б) снабжен пневмогидроприводом, в состав которого входят: гидропривод 4, приводной вал 14 которого на­дет на квадрат вала 15 крана или удлинителя 2, масляные баллоны открытия 6 и закрытия 5, мультипликатор 10 система трубопроводов, включая трубки b подачи герметика от муль­типликатора в уплотнительные кольца крана. Эти трубки со­общаются с мультипликатором 10 через блок 7 запорных вен­тилей, из которых один (через него герметик подается в уплотнительное кольцо, расположенное на выходе из крана) за­крыт. Для отключения блока управления от сети в конце пово­рота шара служит концевой выключатель 12, а для опреде­ления положения шара имеется указатель 11. Краны с пневмогидроприводом для подземной установки дополнительно имеют удлинитель 2 и колонну 3.

Рис. 7.4.6 а,б. Конструкция подземного шарового крана.

ОБРАТНАЯ АРМАТУРА. ОБРАТНЫЕ КЛАПАНЫ

На нефтеперерабатывающих установках часто бывает необходимо предотвратить движение среды по трубопроводу в обратном направлении, что может произойти при нарушении каких-либо параметров или выходе из строя оборудования. Для этой цели служат обратные клапаны, пропускающие среду только в одном направлении, а при изменении направления на обратное, автоматически разобщающие трубопровод.

Все существующие обратные клапаны по конструкции запирающего органа делятся на подъемные и поворотные (рис. 7.5.1).

Технологические трубопроводы и арматура - №11 - открытая онлайн библиотека

Рис. 7.5.1. Обратные клапаны:

а - подъемный; б – поворотный; 1 - корпус; 2 – седло; 3 – клапан; 4 - пружина; 5 – пробковая крышка-ограничитель подъема клапана; 6 – крышка корпуса; 7 – поворотный рыча.

При изменении направления движения среды клапан под собственным весом и под давлением среды садится уплотняющей по­верхностью на стакан и запирает проход. Подъемные клапаны обеспечивают большую герметичность, чем поворотные, однако развивают большие гидравлические сопротивления.

За­творы обратных клапанов в процессе эксплуатации под влия­нием динамических воздействий среды совершают колебатель­ное движение. В результате этого в поворотных обратных клапанах могут быстро изнашиваться оси и проушины дисков (захлопок), вплоть до выхода из строя этих деталей. В подъ­емных обратных клапанах возможны удары золотника о седло. В поворотных обратных клапанах также возможны удары за­твора о седло. Удары деформируют уплотнительную поверх­ность седла и затвора, ухудшают герметизацию запорного ор­гана и могут привести к поломке деталей.

Для повышения чувствительности обратного клапана к пе­ремене направления движения среды подъемные клапаны снаб­жаются пружиной, а поворотные - грузом, закрепляемым на затворе (диске). Пружина сжатия прижимает золотник подъ­емного клапана к седлу, в поворотном обратном клапане для этой же цели служит груз.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ КЛАПАНЫ.

В аппаратах технологических установок давление не должно под­ниматься выше допустимого. С этой целью на них устанавливают предохранительные клапаны, которые выпускают из аппарата избыточное количество среды, создающей давление. После установления в аппарате допустимого давления клапан вновь закрыва­ется.

Различают рычажные и пружинные предохранительные клапаны. Грузовые рычажные клапаны предназначены в основном для работы на паровых котлах и паропроводах. Они малоподъёмны, поэтому имеют небольшую пропускную способность. Применение их на аппаратах с токсичной или взрывоопасной средой недопустимо, поскольку среда, выпускаемая клапаном, не загерметизирована. При монтаже необходимо обеспечить строго горизонтальное расположение рычага клапана.

Технологические трубопроводы и арматура - №12 - открытая онлайн библиотека Рис. 7.6.1. Пружинный предохранительный клапан:

1 - корпус; 2- сопло; 3, 4 - стопорные винты; 5 - прокладка; 5 - гофрированная прокладка; 7 -гайка; 8 - контргайка; 9 - шпилька; 10 - крышка; 11 - шток; 12 - пружина; 13 - опорная шайба; 14 - регулировочный винт; 15 - прокладка; 16 - контргайка; 17 - колпак; 18 - втулка: 19 - гайка; 20 - шпилька; 21 - разделитель; 22 - направляющая втулка; 23 - регулировочная втулка; 24 - золотник; 25- разрезное кольцо; 26 - втулка регулировочная: 27 - подушка; 28 - гайка соединительная.

На аппаратах нефтеперерабатывающих установок применяют пружинные предохранительные клапаны закрытого типа (рис. 7.6.1), исключающие утечку выпускаемой среды в атмосферу. Избыточная среда из клапана поступает в специальные конденсационные системы (где пары конденсируются путем охлаждения) или направляется на факел, в котором сжигается.

Для пружинных предохранительных клапанов приняты условные обозначения ППК и СППК, рядом с которыми через черточки записывают условный диаметр в мм и условное давление в кгс/см2. Например, СППК 4-100-16 - это пружинный предохранительный клапан с диаметром условного прохода 100 мм на условное давле­ние 16 кгс/см2 (1,6 МПа). Клапаны СППК-Р имеют рычаг для принудительного подъема золотника и про­дувки клапана в закрытую систему.

При агрессивных средах же­лательно изолировать полость, в которой размещена пружина, от рабочей среды. Для этой цели могут быть использованы сильфон или мембрана, но они снижают силу воздействия пружины на золотник и повышают жесткость подвижной системы.

Порядок расчета, выбора, правила установки, регистрация, сроки ревизии предохранительных клапанов, устанавливаемых на аппаратах, работающих под давлением, оговорены соответствующими положениями надзорного органа. Одно из условий этих положений гласит, что число предохранительных клапанов, устанавливаемых на аппарате, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы в аппарате не могло образоваться давление, превышающее рабочее более чем на 0,05 МПа - для аппаратов с давлением до 0,3 МПа включительно, более чем на 15% - для аппаратов с давлением от 0,3 до 6 МПа и более чем на 10% - для аппаратов с давлением выше 6 МПа.

Перед пуском в эксплуатацию все предохранительные клапаны регулируют на установочное давление с одновременной проверкой на плотность запирания и разъемных соединений. Регулирование проводят на специальном стенде, снабженном чистым сжатым воз­духом или нейтральным газом. Клапан регулируют на заданное ус­тановочное давление посредством затяжки или ослабления регу­лировочного нажимного винта. После завершения регулирования положение регулировочного винта фиксируется контргайкой.

РЕГУЛИРУЮЩАЯ АРМАТУРА

Регулирующая арматура в основном состоит из регулирую­щих вентилей, служащих для периодического ступенчатого регулирования (редуцирования), регулирующих клапанов, являющихся исполни­тельными устройствами в системах автоматического регулиро­вания технологических процессов, и регуляторов прямого дей­ствия (регуляторы давления, регуляторы уровня), работающих в автоматическом режиме без применения постороннего источ­ника энергии (действуют путем использования энергии транспортируемой среды).

Регулирующие клапаны

Наиболее часто используются двухседельные регулирующие клапаны, имеющие гидростатически уравновешенный плунжер; при небольших диаметрах прохода могут применяться и односедельные регулирующие клапаны, несмотря на неуравновешенность плунжера. Конструкция, материал и размер клапана выбирается в зависимости от физи­ческих и коррозионных свойств рабочей среды, ее энергетиче­ских параметров (температура, давление), диаметра трубопровода, вида энергии командных сигналов (воздух, электриче­ство, газ), управляющей энергии, на которой работает клапан.

В подавляющем большинстве случаев применяются двухседельные регулирующие клапаны с мембранным исполнительным механизмом, снабженным силовой пружиной заданной жесткости. Мембранно-пружинный исполнительный механизм создает полный ход плунжера при изменении давления воздуха на мем­бране от 0,02 до 0,1 МПа.

Силы трения в подвижных частях привода, сальника и ре­гулирующего органа вызывают нечувствительность клапана, в связи с чем к штоку необходимо приложить некоторое усилие (больше приведенной силы трения), чтобы началось переме­щение плунжера. Нечувствительность клапана определяется как половина максимальной разности давлений на мембрану при­вода при прямом и обратном ходе плунжера. Обычно допускается нечувствительность клапана не более 0,003 МПа.

Технологические трубопроводы и арматура - №13 - открытая онлайн библиотека Важными эксплуатационными характеристиками регулирующего клапана являются его условная пропускная способность и пропускная характеристика. Условная пропускная способность кVу численно равна расходу среды (м3/ч) плотностью 1000 кг/м3 (вода) через клапан, открытый на полный ход плун­жера (условный ход SУ), при перепаде давления на клапане 0,1 МПа. Условным ходом SУ называется номинальный полный ход плунжера. Пропускная характеристика клапана определяет собой зависимость пропускной способности от хода плунжера: КУ = f(S). Пропускная характеристика создается соответствую­щими размерами и формой плунжера.

Рис. 7.7.1. Клапаны регулирующие двухседельные фланцевые.

Кла­паны устанавливают на горизонтальном трубопроводе верти­кально, пневмоприводом вверх. Присоединяют в основном фланцами. Пропускная характеристика - линейная (неравномерная) или равнопроцентная (равномерная).

Исполнительные механизмы могут быть изготовлены в сле­дующих исполнениях: с центральным (верхним) ручным дублером, с боковым ручным дублером, с позиционером, с центральным дублером и позиционером, с боковым дублером и позиционером. Клапаны НО (нормально открыт) закрываются давлением воздуха, клапаны НЗ (нормально закрыт) открываются давлением воздуха на мембрану.

Мембранно-пружинные исполнительные механизмы

Технологические трубопроводы и арматура - №14 - открытая онлайн библиотека В зависимости от направления движения выходного штока под действием давления воздуха МИМ могут быть прямого движения (ППХ) и обратного движения (ОПХ).

На рис. 7.7.2 показаны конструкции МИМ прямого и обратного действия (движения). Мембрана, защемленная между фланцами с помощью болтов, опирается на опорный диск. Регулировка усилия пружины производится регулировочной гайкой. На соединительной муфте закреплена стрелка местного указателя положения штока, перемещающаяся относительно шкалы, закрепленной на стойке бугеля. МИМ обратного дей­ствия имеет дополнительно утолщенный диск, закрепленный между бугелем и мембранной камерой. С помощью этого ди­ска осуществляются подвод управляющего воздуха в ниж­нюю камеру и герметизация сальником подвижного соедине­ния штока с камерой. Пружинно-мембранные исполнительные механизмы могут иметь дополнительные механические, элек­трические, пневматические или электропневматические блоки, выполняющие различные задачи (ручное дублирование управ­ления, дистанционная сигнализация положения затвора, фик­сация положения затвора и др.).

МИМ с позиционером или без позиционера используется в регулирующих клапанах для непрерывного регулирования процессов.

Рис. 7.7.2. Конструкция МИМ прямого действия (НО), и МИМ обратного действия (НЗ).

Позиционеры

Для улучшения эксплуатационных качеств регулирующих клапанов путем снижения рассогласования хода до минимума используются позиционеры (позиционные реле, рис. 7.7.3). Позиционер представляет собой устройство, предназначенное для управле­ния перемещением штока строго пропорционально команд­ному давлению путем использования обратной связи по положе­нию штока. Таким путем исключается влияние сил трения, неуравновешенности плунжера, изменений эффективной площади мембраны с ходом плунжера и некоторых других факторов на положение плунжера, т.е. сводится к минимуму рассогласова­ние между командным давлением и действительным ходом плунжера. При действии указанных выше факторов рассогла­сование может быть велико и доходит до 30 % (мембранные ре­гулирующие клапаны). Позиционеры уменьшают рассогласова­ние до 1,5-2 % и менее и снижают запаздывание работы регу­лирующих клапанов, поскольку их объем во много раз меньше объема мембранной камеры МИМ.

Технологические трубопроводы и арматура - №15 - открытая онлайн библиотека Применение позиционеров целесообразно в следующих слу­чаях. В системах точного регулирования, когда рассогласова­ние без применения позиционера выходит за пределы допусти­мых погрешностей. При высоких давлениях среды, когда возни­кает необходимость сильной затяжки сальника, создаются большие силы трения и неуравновешенности плунжера. При работе регулирующего клапана на вязких средах, на пульпе, шламе, суспензиях, когда для перемещения плунжера требу­ется создание больших перестановочных усилий. При исполь­зовании беспружинных исполнительных механизмов, когда не­обходимо применить реверсивные позиционеры. При больших перепадах давления на клапане (более 0,4 – 1,6 МПа в зави­симости от условного диаметра клапана и неуравновешенно­сти плунжера).

Рис. 7.7.3. Рабочее положение позиционера на МИМ прямого (НО) и обратного (НЗ) действия.

Технологические трубопроводы и арматура - №16 - открытая онлайн библиотека Позиционеры могут быть одностороннего действия и ревер­сивными. Для беспружинных исполнительных механиз­мов используются реверсивные позиционеры с целью регули­рования давления воздуха в обеих полостях. Позиционер закрепляется на МИМ не­подвижно, а своим штоком упирается в опорный диск мем­браны и перемещается вместе с ним.

При работе к позиционеру подводится командный воздух от прибора – регулятора давлением 0,02-0,10 МПа – и уп­равляющий воздух давлением 0,2 МПа. Управляющий воздух (питание) через позиционер подается в привод МИМ, причем его давление с помощью пилотного устройства позиционера регулируется таким образом, что шток МИМ занимает поло­жение, строго соответствующее значению командного давле­ния. Механическую связь позиционера с МИМ осуществляет шток позиционера, перемещающийся вместе с опорным диском МИМ. Давление «питания» управляющего воздуха, поступающего в привод МИМ, – изменяется благодаря действию пилотного устройства позиционера, в котором открывается или закрывается отверстие, через которое поступает управляющий воздух, и одновременно закрывается или открывается отвер­стие, через которое воздух может выходить в атмосферу.

Внешний вид позиционера ПР-10-100 показан на рис. 7.7.4. Он снабжен рычажной передачей со ступенчатой регулировкой пере­даточного отношения, благодаря чему выходное звено позиционера получает увеличенный ход. Такой позиционер может обслуживать регулирующие клапаны с ходом до 100 мм.

Рис. 7.7.4. Внешний вид позиционера ПР-10-100.