Как работают регулирующие клапаны?

Клапаны используются для управления потоками жидкости в технологических системах. Например, регулирующие клапаны используются для регулирования расхода, температуры, давления, уровня в трубопроводной системе.

Необходим определенный способ регулировки положения клапана. Например, некоторые клапаны управляются с помощью маховиков или рычагов. Но некоторые клапаны необходимо часто открывать, закрывать или дросселировать.

Какой тип привода используется для регулирующего клапана?

Manually positioning a valve in these kinds of situations isn't always practical. So rather than hand wheels or levers, actuators are accustomed to setting a valve. We define an actuator as a mechanism that moves or controls a tool like a valve. Thus, actuators reduced the requirement for operators to travel to each valve that needs repositioning and operate the valve by hand. When actuators are used, valves are repositioned from a central remote location like a bearing room. This is often vital in processes where control valves should be worked accurately and quickly. There are three primary varieties of actuators Пневматические приводы, гидравлические приводы и электрические приводы.

Что такое пневматический привод？

Pneumatic actuators use atmospheric pressure to supply motion to position a valve. They're probably the foremost common variety of actuators that are employed in process systems.

Что такое Гидравлические приводы?

Приводы, работающие от гидравлической жидкости, находящейся под давлением, называются гидравлическими приводами. По сравнению с пневматическими приводами, гидравлические приводы одинаковых размеров обычно более мощные.

Что такое Электрический актуаторы?

Электрические приводы используют электричество для обеспечения движения. Обычно они относятся к одной из двух общих классификаций: соленоидные приводы или приводы с электродвигателем. Этот вид обычно называют моторным приводом.

Как управляющий клапан работает с приводом？

Независимо от типа используемого привода, клапаны с приводами обычно являются частью технологической системы. Регулирующие клапаны с приводами могут быстро позиционироваться, чтобы приспособиться к частым изменениям потока из помещения, где происходит воздействие. Приводы клапанов управляют положением клапанов в ответ на сигналы контроллеров. Контроллеры являются частью систем КИП, которые контролируют процессы на заводе и отвечают на колебания внутри кругов. Контроллер может быть устройством, которое получает входной сигнал от другой части системы КИПиА. Сравнивает этот вход с групповой точкой и посылает корректирующий сигнал для управления переменной процесса, такой как температура, давление, уровень или расход. Клапаны, которые предназначены для автоматического дросселирования потока, обычно называют регулирующими клапанами.

However, on/off or isolation valves can also require actuators. Although these isolation valves may require actuators, they are called control valves. Control valves add the same way as operated by hand valves. The control valve will be either linear, that's, the stem moves the valve disk up and down as in globe valves, or they will be rotary, which suggests that they're positioned by rotation.

В чем разница между поворотным и регулирующим клапаном?  

Butterfly valves that open or close with a 90-degree turn are samples of rotary control valves. This is often a globe-type control valve. It's the identical essential parts as an operated by hand valve, including a valve body, a disc, a seat bonnet, a stem, and a packing assembly. Control valves even have parts that will not be air operated by hand valves. For instance, control valves like this generally include guides that align the valve stem and disc with the valve seat. These guides help ensure precise control when the valve is opened and closed. The upper stem orient this valve is housed above the packing inside this a part of the packing assembly. This is often the lower guide held in situ by this part of the valve called a cage. A portion of this cage, together with other valve parts, has been cut away to show the valve's development. The cage may be a hollow cylinder containing openings.

Какова функция мембранного привода для регулирующего клапана?

Одним из самых распространенных видов пневматических приводов является мембранный привод. В мембранном приводе атмосферное давление воздействует на универсальную мембрану для позиционирования клапана. Мембранный привод одностороннего действия называется односторонним, потому что атмосферное давление воздействует только на одну сторону мембраны для установки клапана. Типичный мембранный привод одностороннего действия состоит из корпуса, мембраны, отверстия для подачи воздуха, воздушного клапана, пружины, штока и индикатора положения клапана. Индикатор показывает положение клапана.

This arrangement divides the casing into two chambers, an upper chamber and a lower chamber. The upper end of the actuator's stem is connected to the metal plates within the diaphragm, and also the lower back moves the valve disk. When the actuator receives a symptom from a controller to shut the valve, atmospheric pressure is applied to the upper chamber. The diaphragm and the actuator stem are pushed downward, the spring is compressed, and the valve closes. The air within the lower section is exhausted through the air vent. When atmospheric pressure to the upper chamber is reduced, the spring moves the actuator stem upward, and also the valve opens.

Что такое воздух на закрытие и воздух на открытие для регулирующего клапана?

В результате этих действий перемещение штока и, соответственно, положение клапана пропорционально величине давления газа, приложенного к приводу. Управление давлением позволяет приводу позиционировать клапан в любом месте в пределах хода привода. Такой привод называется приводом "воздух-закрытие-пружина-открытие", поскольку давление газа перемещает шток для закрытия клапана, а пружина перемещает ветвь для открытия клапана.

Это означает, что при потере давления газа в приводе управляющий клапан, подключенный к приводу, не откроется, так как давление пружины поднимет шток и откроет клапан.

Что такое Мембранный привод одностороннего действия и Мембранный привод двойного действия? 

A single-acting diaphragm actuator that's designed to shut a valve or fail closed when atmospheric pressure is lost appears like this. As you'll see, it's very kind of like the actuator we just checked out. During operation, atmospheric pressure is fed into the lower chamber. This causes the3 diaphragm to lift, which expands the spring, raises the stem, and opens the valve. When atmospheric pressure is reduced, the spring pulls the diaphragm and stem downward, closing the valve. A bearing using this type of actuator is claimed to Fail closed because if gas pressure is lost, the spring within the actuator will close the valve. A diaphragm actuator with an airline to only the lower chamber is usually an air to open spring to shut type, which causes a con troll valve to fail closed. An actuator with an airline to only the upper chamber is usually an air to shut spring to open type, which causes an effect valve to fail open. By controlling the applied pressure, these actuators are accustomed to positioning a valve anywhere within the boundaries of travel for the actuator.

Мембранные приводы одинарного действия обычно изображаются на схемах технологических трубопроводов этим символом, независимо от того, как они работают. Мембранный привод двойного действия называется двойным, потому что давление газа действует на каждую сторону универсальной мембраны для позиционирования клапана. Мембранный привод двойного действия состоит из корпуса, универсальной мембраны, верхнего отверстия подачи воздуха, нижнего отверстия подачи воздуха, штока и индикатора положения клапана, который показывает положение клапана. Металлические пластины поддерживают середину диафрагмы. Такая конструкция делит корпус на две камеры - верхнюю и нижнюю. Верхний конец штока привода соединен с металлическими пластинами, а также с мембраной.

Поэтому нижний конец соединен со штоком клапана. Когда давление газа подается в верхнюю камеру, мембрана и шток привода толкаются вниз, и клапан закрывается. Воздух, находящийся в нижней части, выходит через нижнее отверстие подачи воздуха. Когда давление газа подается в нижнюю камеру, мембрана и, соответственно, шток толкаются вверх, и клапан открывается. Воздух из верхней секции выходит через верхнее отверстие для подачи воздуха.

 

Как контролировать перемещение штока клапана  

В результате этих действий перемещение штока и, соответственно, положение клапана пропорционально разнице между двумя давлениями газа, подаваемого в камеры привода. Управление приложенными давлениями позволяет приводу позиционировать клапан в любом месте в пределах хода привода. В большинстве случаев точное позиционирование достигается с помощью такого устройства, как позиционер, который подает воздух на одну сторону мембраны и стравливает его с противоположной стороны. На схеме трубопроводной системы мембранный привод двойного действия также может быть представлен этим символом.

Что такое поршневой привод? 

However, it will even be represented by the identical symbol accustomed to representing a single-acting diaphragm actuator. Some valves require relatively long stem travel or a large amount of force to be positioned. In these situations, a piston actuator is perhaps more suitable than other sorts of actuators. This is often one style of piston actuator; it's called a single-acting piston actuator because a controller or similar device controls the gas pressure on one side of a piston. When air is fed through this air supply port, the piston moves along during a cylinder that compresses a spring and opens the valve. Air on the opposite side of the piston leaves the cylinder through an air vent; when gas pressure is reduced, the spring expands, moving the piston within the wrong way closing the valve. If atmospheric pressure drops below a predetermined value or is lost completely, the spring will force the piston right down to close the valve. In other words, the valve will fail closed since atmospheric pressure is simply fed to 1 side of the piston. This kind of actuator is termed single-acting. However, there are piston actuators that have atmospheric pressure on either side of the piston. This sort of actuator is named double-acting. The parts of a double-acting piston actuator are the same as those of the single-acting actuator.

Когда давление подается в этот порт подачи воздуха, оно давит на один из поршней, который перемещает поршень, открывая клапан. Воздух с противоположной стороны поршня стравливается через противоположный порт подачи воздуха. Когда воздух подается через доступное отверстие на противоположном конце, поршень толкается в другом направлении, закрывая клапан. Воздух стравливается через противоположное отверстие, заполняя цилиндр воздухом, а стравливание воздуха из цилиндра может контролироваться позиционером. На схеме трубопроводной системы поршень одностороннего и двустороннего действия также обозначается этим символом.

Что такое лопастной привод?

However, a double-acting piston actuator may additionally be represented by this symbol. A vane actuator uses gas pressure acting against a paddle or vane to position a valve. In general, a vane actuator is straightforward in design and comparatively small for the quantity of force it can supply to open or close a valve. Vane actuators are used primarily with rotary type valves like a ball, plug, and butterfly valves because the vane rotates the valve disk. Here's a cutaway of a vane actuator that operates a valve. When gas pressure is supplied through this air supply port of the vane actuator, it pushes against a vane causing the vane to swing across a housing. This turns a shaft because the shaft turns it opens the valve. Air on the opposite side of the vane is bled off through another supply port. When atmospheric pressure is supplied to the alternative supply port, the vane is moved within the other way closing the valve. Again, air on the opposite side of the vane leaves through the opposite supply port. Vane actuators, like other actuators, can be spring-loaded or set up with other devices.

This symbol will represent a vane actuator. Pneumatic actuators are commonly operated by air signals that come from a controller. However, in some cases, the controller signal alone isn't enough to beat forces on the actuator like friction within the actuator, valve stem, or fluid pressure acting against the valve disk. Therefore, some actuators must be supplied with a unique supply of air capable of applying higher forces than the air signals from the controller. this can be accomplished by employing a positioner together with the actuator.

Что такое позиционер клапана и его функции?

A positioner could be a device that uses a separate supply of air. Ensure that an actuator correctly positions a valve in response to a controller's change within the air signal. In other words, a positioner's job is to place the control valve within the position needed by the controller.

Показанный здесь позиционер имеет три манометра: один манометр показывает наличие атмосферного давления в позиционере, другой - выходное давление газа в приводе. Третий манометр показывает давление сигнала от контроллера. Механическая тяга соединяет шток привода с позиционером. Эта механическая связь может называться связью обратной связи. Поскольку шток привода перемещается вверх или вниз, он также несет на себе тягу. Положение тяги указывает позиционеру, когда произошло достаточное перемещение; это соответствует воздушному сигналу от контроллера. Когда позиционер используется вместе с приводом, сигнал от контроллера поступает на позиционер. Позиционер управляет источником воздуха, который поступает сюда и по этой линии распределяется к приводу. Когда контроллер посылает сигнал на закрытие клапана, позиционер получает сигнал и преобразует его в приемлемое давление воздуха с помощью этого источника.

Что такое поиск и устранение неисправностей в позиционерах и приводах?

Затем это давление подается на привод, чтобы закрыть клапан. Механизм обратной связи указывает позиционеру, насколько далеко клапан находится от желаемого положения. В данном случае, при движении клапана к полностью закрытому положению, механизм обратной связи заставляет позиционер изменять воздушный сигнал, подаваемый на привод. Таким образом, когда клапан достигает полностью закрытого положения, движение привода останавливается. На схеме трубопроводной системы позиционер может быть представлен таким символом. Приводы, как и другие технологические компоненты, подвержены механическим проблемам.

Since an actuator problem can adversely affect the operation of a process, it's essential to know how to identify actuator problems when they occur. The following discussions are not intended to enable you to isolate the exact cause of an actuator or control valve failure. Still, they can help you narrow down the scope of a problem to minimize its effect on a process. Often an operator can detect an actuator problem by looking at its valve position indicator and comparing it to the position called for by the controller. For example, suppose the position indicator shows that the valve is closed, but the flow indicator on the controller indicates that the flow is continuing through the valve. In that case, the valve seat and disc are probably warm, allowing leakage through the valve.

Однако если индикатор положения показывает, что клапан открыт, а должен быть закрыт, проблема может заключаться в другой части регулирующего клапана или в приводе. Например, мембранный привод не будет правильно позиционировать регулирующий клапан, если его мембрана разорвется или если давление воздуха в приводе пропадет. Потеря давления воздуха может произойти из-за утечек в приводе в районе края мембраны. Поэтому, если на приводе используется позиционер, следует проверить его манометры, чтобы убедиться, что они имеют соответствующие показания давления воздуха.

Sometimes problems with a positioner can also result from a loose or broken feedback linkage, so it should be checked – regardless of the reason for the failure of an actuator or control valve. However, some steps can be taken to minimize the loss's effect on the process. For example, some actuators have manual operators on them that may be used to regain control of the process flow in the event of an actuator failure, while other actuators and control valves may have manual bypass lines around the failed components. Bypass lines can usually be placed in service by isolating the failed actuators control valve and positioning the bypass valve to restore flow. When either a manual operator on an actuator or a bypass line around an actuator is used, it will probably be necessary to maintain communications with the control room to ensure that the proper flow rates are held in the process.