Шаровой клапан используется для перекрытия потока среды и подходит для случаев, когда необходимо частое дросселирование. Чаще всего используется в химическом производстве.

Тарелка клапана и седло клапана являются уплотнительными деталями шарового клапана. Для того чтобы плотно закрыть клапан, сопрягаемые поверхности диска клапана и седла клапана должны быть отшлифованы, а коррозионностойкие и износостойкие материалы, такие как стеллит 6 и нержавеющая сталь, также могут быть приварены на уплотнительной поверхности. Тарелка клапана и шток клапана шарового клапана имеют гибкое соединение, что облегчает установку тарелки клапана и штока клапана.

1. Типы шаровых клапанов

A. На основе схемы расточки

Прямой путь фланцевый шаровой клапан

※ Прямой проходной/Типовой/Z-образный шаровой клапан

Входной и выходной потоки среды в шаровом клапане T Pattern расположены под углом 180° в одном направлении. Эта конструкция имеет низкий коэффициент расхода и перепада давления. Шток клапана перемещает тарелку клапана к уплотнительной поверхности седла клапана, полностью перекрывая поток. В процессе открытия/закрытия трение между уплотнительными поверхностями невелико, что сводит к минимуму износ. Степень дросселирования минимальна, а производительность процесса оптимальна. По сравнению с задвижкой, структура шарового клапана проста, и его легче обслуживать. Это наиболее часто используемый клапан в промышленности.

Y-образный шаровой клапан

         

※ Y-образный шаровой клапан

Шток клапана и проточная часть шарового клапана типа Y образуют определенный угол, а уплотнительная поверхность седла клапана и проточная часть на входе и выходе также имеют определенный угол. Корпус клапана может быть цельным или разъемным. В шаровом клапане Y типа с разъемным корпусом используются два корпуса клапана, между которыми помещается седло клапана, что удобно для обслуживания. Шаровой клапан типа Y не изменяет направление потока. Это наименьшее сопротивление потоку среди шаровых клапанов. Уплотнительная поверхность седла клапана и диска может быть сварена с твердым сплавом для устойчивости к эрозии и коррозии. Он очень хорошо подходит для трубопроводов по производству глинозема, а также для трубопроводов со шламовой средой.

Угловой шаровой клапан

※ Угловой шаровой клапан

Самое большое преимущество угловой шаровой клапан заключается в том, что клапан может быть установлен под прямым углом трубопроводной системы, что позволяет экономить на коленах 90°, и прост в эксплуатации. Поэтому данный тип клапана наиболее подходит для использования в системах производства синтетического аммиака и холодильных системах на заводах по производству химических удобрений.

     B. Другие типы шаровых клапанов

Сильфонный шаровой клапан

※ Сильфонный шаровой клапан

Сильфонный шаровой клапан также называют шаровой клапан с сильфонным уплотнением. Он сконструирован методом автоматической роликовой сварки, образуя металлический барьер между текучей средой и атмосферой, что обеспечивает отсутствие утечки штока клапана. В сильфонном шаровом клапане используется сильфонная конструкция, нижний конец сильфона из нержавеющей стали приваривается к штоку клапана, чтобы предотвратить коррозию штока клапана под воздействием рабочей среды. Другой конец сильфона устанавливается между корпусом и крышкой клапана для формирования статического уплотнения. Применяется конструкция с двойным уплотнением. Если сильфон выйдет из строя, сальник штока будет действовать как вторичное уплотнение. Сильфон приваривается к штоку для поддержания стабильной работы, чтобы избежать вибрации штока, вызванной вибрацией плунжера клапана. Он подходит для сред, требующих вакуума, таких как пар, легковоспламеняющиеся, взрывчатые вещества, термальное масло, высокая чистота, токсичные вещества и т.д.

Плунжерный клапан

※ Плунжерный шаровой клапан

Этот тип плунжерного клапана представляет собой радиальное уплотнение, которое реализуется двумя подпружиненными уплотнительными кольцами, надетыми на полированный плунжер. Два подпружиненных уплотнительных кольца разделены воротником, и нагрузка, приложенная к крышке через соединительные болты корпуса клапана и крышки, плотно прижимает подпружиненное уплотнительное кольцо вокруг плунжера, обеспечивая герметичность. Комбинация материалов клапана - углеродистая сталь для корпуса, нержавеющая сталь Cr13 для плунжера и гибкий графит для уплотнительного кольца, которые могут использоваться для водо-, паро-, нефтепроводов; если корпус и плунжер изготовлены из нержавеющей кислотостойкой стали, с уплотнительным кольцом PTFE, он подходит для кислотных и щелочных агрессивных сред.

Преимуществами плунжерного шарового клапана являются надежное уплотнение, длительный срок службы и простота обслуживания. Недостатком является низкая скорость открытия/закрытия. Этот тип клапанов широко используется в городских строительных системах, водо- и паропроводах в городских системах отопления.

Игольчатый клапан

※ Игольчатый шаровой клапан

Шаровой клапан игольчатого типа используется для точного управления потоком. Тарелка и шток клапана обычно интегрированы. Он имеет высокоточный игольчатый зонд, совмещенный с седлом клапана. Кроме того, шаг резьбы штока шарового клапана игольчатого типа меньше, чем шаг резьбы штока обычного шарового клапана. В обычных условиях размер отверстия в седле игольчатого шарового клапана меньше размера трубы. Поэтому он обычно используется только в трубопроводах с небольшим номинальным диаметром, в основном в качестве пробоотборных клапанов.

3-ходовой шаровой клапан

※ Трехходовой шаровой клапан

Корпус трехходового шарового клапана имеет три пути потока, также может быть разработан четырехходовой; трехходовой шаровой клапан может заменить трехходовое соединение и три обычных шаровых клапана в трубопроводе для отвода, обхода или объединения потока. Трехходовой шаровой клапан имеет высокоэффективное уплотнение, которое продлевает срок службы и предотвращает утечку. Следовательно, он может снизить стоимость обслуживания.

 

2. Конструкция и принципы работы золотникового клапана

Шаровой клапан состоит из корпуса клапана, диска клапана/пробки, колпака, штока и т.д. Открывающая и закрывающая части шарового клапана представляют собой диск в форме пробки, уплотнительная поверхность плоская или коническая, диск перемещается линейно вдоль центральной линии жидкости. Тип работы штока включает в себя тип подъема (шток клапана поворачивается вверх и вниз с помощью маховика, при этом маховик остается на своем месте), и тип вращающегося и поднимающегося штока (маховик и шток клапана вращаются и перемещаются вверх/вниз вместе, контргайка расположена на корпусе клапана).

Шаровой клапан подходит только для полностью открытого и полностью закрытого режима работы, он не подходит для регулирования и дросселирования. Шаровой клапан - это клапан с силовым уплотнением, когда клапан закрыт, давление должно быть приложено к диску/заглушке для обеспечения герметичности. Когда среда входит в клапан снизу тарелки клапана, сопротивление, которое должна преодолеть рабочая сила, - это трение штока клапана и сальника и сила, создаваемая давлением среды. Если усилие для закрытия клапана больше, чем усилие для открытия клапана, диаметр штока должен быть увеличен, чтобы избежать деформации и изгиба штока.

С появлением шаровой клапан с уплотнением под давлениемНаправление потока среды в шаровом клапане изменяется в полость клапана сверху тарелки клапана. При этом давление среды будет вызывать уменьшение силы закрытия клапана и увеличение силы открытия клапана, что позволяет уменьшить диаметр штока соответственно. В то же время, под действием среды, этот тип клапана относительно герметичен.

 

3. Характеристики и применение шарового клапана

      A. Преимущества шарового клапана

1. Короткий ход (по сравнению с задвижкой).
2. Хорошая запорная способность, меньшее трение между уплотнительными поверхностями и более длительный срок службы.
3. Умеренная или хорошая способность к дросселированию.
4. Выпускаются Т-образные, Y-образные и угловые модели, каждая из которых обладает уникальными возможностями.
5. Клапан может использоваться в качестве запорного клапана, когда диск не прикреплен к штоку.

     B. Недостатки шарового клапана

1. Увеличенный размер и более высокий перепад давления (по сравнению с задвижкой)
2. Структура шарового клапана сложна, его трудно производить и обслуживать
3. Требуется большее усилие или больший привод для открытия/закрытия клапана (при наличии давления под седлом)
4. Шаровые клапаны, как правило, не подходят для сред с частицами, высокой вязкостью и легким коксованием.

4. Применение шарового клапана

Шаровые клапаны часто используются в трубопроводах, которые необходимо полностью открывать и закрывать, и чаще всего в паровых трубопроводах. Соединение между шаровым клапаном и трубопроводом может быть сварным или фланцевым.

 

5. Установка и использование шарового клапана

1. Шаровые краны с ручным приводом могут устанавливаться в любом месте трубопровода.
2. Маховик и приводные механизмы не допускаются для подъема.
3. Направление потока среды должно совпадать с направлением стрелки, указанной на корпусе клапана.

6. Руководство по выбору шарового клапана

1. Шаровые клапаны следует использовать на трубопроводах или устройствах с высокотемпературной и высоконапорной средой. Например, на тепловых электростанциях, атомных электростанциях, трубопроводах высокой температуры и высокого давления в нефтехимических системах.
2. На трубопроводах, где сопротивление потоку и потери давления не вызывают опасений.
3. Малогабаритные шаровые клапаны подходят для замены игольчатых клапанов, приборных клапанов, клапанов отбора проб, манометрических клапанов и т.д.
4. Подходит, если не требуется точность регулирования и номинальный диаметр менее 50 мм.
5. Для небольших химических удобрений и крупных химических удобрений в синтетической промышленности следует использовать угловые шаровые клапаны высокого давления или угловые дроссельные клапаны высокого давления с номинальным давлением 1500LB или 2500LB
6. В цехе обескремнивания, произведенном по методу глинозема Байера, и в трубопроводе, легко подверженном коксованию, можно использовать шаровой клапан типа Т или дроссельный клапан типа Т с разнесенным корпусом с приваренным седлом из твердого сплава.
7. В системе водоснабжения и отопления в городском строительстве для условного прохода через небольшие трубопроводы можно выбрать шаровой клапан, балансировочный клапан или плунжерный шаровой клапан, если условный проход через трубопровод составляет менее 150 мм.

 

7. Распространенные проблемы и обслуживание шарового клапана

A. Клапан проходит.

1. Проверьте, не изнашивают ли диск или седло клапана твердые частицы, такие как мусор или паровая окалина в рабочей среде,
2. Твердые частицы амортизируются между тарелкой или седлом клапана,
3. Шток клапана и тарелка клапана плохо соединены, поэтому тарелка клапана не имеет плотного контакта с прогибом седла клапана,
4. коррозия штока или гайки штока и т.д.

B. Клапан не функционирует/не может быть открыт или закрыт.

1. Проверьте, нет ли мусора между штоком клапана и гайкой штока клапана или плохой контакт.
2. Шток и тарелка клапана отсоединены
3. Шток клапана и гайка штока клапана подверглись коррозии.
4. Тарелка клапана подвергается чрезмерному обратному давлению, упаковка слишком тугая и т.д.

 C． Частичная негерметичность упаковки.

В основном это связано с потерей наполнителя упаковки или повреждением структуры фольги наполнителя. Поэтому во время эксплуатации следует обращать внимание на следующие моменты:

1. Шаровые клапаны не следует использовать в жидкостных трубопроводах, где легко образуются отложения или кристаллы. Даже если он используется в трубопроводах пара, сжатого воздуха, вакуума или жидкостных трубопроводах, где необходимо регулировать поток, перед клапаном должен быть установлен фильтр, чтобы обеспечить чистоту среды при подаче в клапан.
2. При закрытии клапана, если обнаружено, что диск клапана забит, его не следует закрывать с силой, чтобы диск клапана не прогибался и мусор не повредил уплотнение: быстро откройте и закройте клапан несколько раз, чтобы вымыть мусор. Если принятые меры неэффективны, необходимо разобрать и провести капитальный ремонт
3. Часто смазывайте шток и гайку штока и очищайте их от мусора (особенно клапаны для воды и пара), чтобы предотвратить появление ржавчины или мусора, которые могут привести к выходу клапана из строя.
4. Если обнаружено, что уплотнение клапана, поверхность соединения или сальник ослаблены, необходимо своевременно заменить прокладку или сальник, чтобы избежать повреждения диска клапана, седла клапана или различных поверхностей соединения под воздействием высокоскоростной среды (например, пара или сжатого воздуха).
5. Учитывая вышеизложенные причины, клапан осушения паропровода должен быть закрыт. Не используйте пар, чтобы предотвратить замерзание и растрескивание клапана. Короткое соединение между клапаном и трубопроводом должно быть как можно короче.
6. Шаровой клапан изменяет зазор на пути потока за счет подъема и опускания диска. Путь потока в клапане не находится в одном горизонтальном центре. При установке обратите внимание на направление стрелки на корпусе клапана (направление потока - низкий вход и высокий выход). В противном случае поток будет поступать сверху тарелки клапана, что приведет к тому, что тарелка клапана не выдержит обратного давления. В результате клапан трудно открыть. При принудительном открытии клапан будет поврежден из-за чрезмерного усилия. Однако на трубопроводах низкого давления, малого диаметра и небольшой протяженности требуется два последовательных шаровых крана, один из которых устанавливается спереди, а другой - сзади. Преимущество такой конфигурации заключается в простоте замены сальника клапана
7. При замене сальника клапана давление должно сбрасываться через выпускное отверстие. Ослабление фланца сальника может привести к серьезным травмам, если клапан все еще находится под давлением.
8. Для не поднимающихся шаровых клапанов, когда клапаны полностью открыты, маховик следует оставить на пол-оборота, чтобы избежать случайного открытия и закрытия во время следующей операции, а чрезмерное усилие может повредить клапан.
9. Работает так же, как и другие клапаны, не может быть быстро открыт и закрыт, чтобы избежать явления "гидроудара" в трубопроводе

 

 

8. Резюме

Шаровой клапан в основном используется для перекрытия потоков в трубопроводе. По сравнению с задвижкой, регулировочные характеристики шарового клапана лучше, высота открытия мала, время закрытия короткое, производство и обслуживание просты. Уплотнительная поверхность не легко изнашивается и царапается, герметичность хорошая, а срок службы долгий. Конструкция корпуса шарового клапана сложнее, поэтому сопротивление потоку велико, а потребление энергии велико; он подходит для таких сред, как пар и нефтепродукты, и не подходит для сред с большой вязкостью, частицами, коксованием и осадками. Шаровые клапаны среднего и высокого давления и шаровые клапаны большого диаметра могут использоваться в качестве сбалансированной конструкции. Расширенным продуктом шарового клапана является дроссельный клапан, управляющий давлением и потоком среды с изменением пути потока. За исключением открывающей и закрывающей частей обтекаемого конусного типа, остальные части такие же, как у шарового клапана.