4.1. Регулирующая арматура

С помощью регулирующей арматуры один или несколько параметров технологического процесса поддерживаются в требуемых пределах.

Регулирование может быть прямое или автоматическое. При ручном регулировании изменение степени открытия арматуры производится оператором по результатам показаний измерь тельных приборов. При автоматическом регулировании регулируемые параметры поддерживаются в нужных пределах путем автоматического управления арматурой.

Автоматический регулятор состоит из измерительной и регулирующей систем. В измерительную систему входят поплавок, термопара, мембрана и регистрирующее устройство и передаточ­ная связь. Регулирующая система состоит из регулирующего уст­ройства, исполнительного механизма и исполнительной связи, соединяющей регулирующее устройство и исполнительный ме­ханизм.

Исполнительный механизм в арматуре представляет собой дроссельное устройство с приводом. Привод может быть элек­трическим, электромагнитным, пневматическим, гидравлическим и др.

По роду действия регуляторы бывают прерывного и непре­рывного действия. В регуляторах прерывного действия регули­рующий орган перемещается периодически, через некоторые промежутки времени, при достижении определенны значений регулируемого параметра. В регуляторах непрерывного действия регулирующий орган перемещается непрерывно при непрерыв­ном изменении регулируемого параметра (регуляторы давления, регуляторы расхода и др.).

В трубопроводных системах в качестве регулирующего ор­гана наиболее часто применяются регулирующие клапаны. Регу­лирующий клапан представляет собой дроссельное устройство с регулируемым сечением отверстия для прохода среды.

Управление таким клапаном может производиться непо­средственным действием среды либо от постороннего источника энергии.

В регулирующих клапанах первого типа положение плун­жера определяется соотношением сил, передаваемых на плунжер со стороны привода, и сил от давления среды на плунжер. Такие клапаны действуют автономно и по существу являются регулято­рами прямого действия. К ним относят, например, регуляторы давления «до себя» и «после себя», регуляторы уровня и т. д. (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Регуляторы прямого действия: а – регулятор уровня с поплавком; б – регулятор давления до «себя»

Врегулирующих клапанахвторого типа положение плунжера фиксируется приводом, действую­щим от постороннего источника энергии, управляемого чувствитель­ным элементом, и не зависит от не­посредственного воздействия давле­ния среды на привод и плунжер. К этому типу относят регулирующие клапаны с пневматическим, гидрав­лическим и электрическим привода­ми, смесительные клапаны и др. Ре­гулирующие клапаны могут быть использованы для регулирования давления, расхода, температуры, со­става среды и пр.

При расчете регулирующего клапана решающими факто­рами Рис. 4.12.

являются его гидравлическое сопротивление и расходная характеристика.

Рис. 4.13. Основные типы плунжеров:

а — стержневой; 6 — полый; в — сегментный; г — тарельчатый.

Условия работы регулирующей арматуры более сложны, чем условия работы затворов, поэтому и конструкции должны быть разработаны с учетом соответствующих требований.

Наиболее простым регулирующим устройством является регулирующий вентиль (рис. 4.12).

Для регулирования потоков проходное сечение отверстия в седле изменяется путем опускания или подъема плунжера.

Плунжеры бывают четырех основных типов: стержневые, полые, сегментные и тарельчатые (рис. 4.13).

Встержневых плунжерах регулирование расхода среды осуществляется изменением пло­щади кольцевой щели между сед­лом и плунжером; в полых — из­меняется открытая площадь окон плунжеров для прохода среды; а в сегментных — изменяется площадь щели, имеющей форму сегмента; тарельчатые плунжеры обычно применяются для двухпозиционного регулирования.

В установленном положении вентиль имеет определенное гид­равлическое сопротивление, кото­рое не изменяется до последующей перестановки плунжера, поэтому вентили применяются лишь для ра­боты при установившемся режиме. Для более сложных условий работы используются регулирующие кла­паны.

Рис. 4.14. Двухседельный регулирующий

клапан со стержневым плунжером

Регулирующие клапаны могут быть односедельными и двухседельными. Односедельные применяются лишь тогда, когда требуется надежная герметичность клапана в закрытом положе Двухседельные клапаны имеют уравновешенный плунжер и требуют меньших усилий и гру­зов для управления. В двухсе-дельном клапане (рис. 4.14) со стержневым плунжером изменя­ется сечение кольцевой щели во­круг плунжера. Такие клапаны управляются с помощью троса, ограничивающего опускание гру­за. При необходимости управле­ния с больших расстояний ис­пользуются не механические, а электрические или пневматиче­ские способы.

Рис. 4.15. Двухседельный регулирующий клапан со стержневым плунжером и мембранным пневматическим приводом.

Наиболее широкое приме­нение получили регулирующие клапаны с мембранно-пневматическим приводом и пружинной нагрузкой. Они управляются ко­мандным давлением воздуха, подводимого от постороннего ис­точника.

Пружина на приводе созда­ет определенную зависимость между усилием и ходом, благода­ря чему на клапане создается за­висимость между командным давлением и ходом (рис. 4.15).