Для автоматического управления процессами, протекающими в системах тепло-, водоснабжения и системах кондиционирования воздуха, в качестве исполнительных устройств применяются запорно-регулирующие клапаны с электроприводами [6]. Пример запорно-регулирующего клапана показан на рис.1.16.
Рис.1.16. Клапан запорно-регулирующий
Клапан регулирующий
Регулирующие клапаны являются элементом системы автоматического регулирования и в то же время элементом гидравлической системы тепло- или холодоснабжения [3].
Регулирующий клапан используется для ограничения расхода воды. В зависимости то конструкции запорного органа, принцип работы регулирующего клапана аналогичен принципу действия задвижки или шарового крана. Пример регулирующего клапан приведен на рис.1.17.
Рис.1.17. Клапан регулирующий
-Двухходовые регулирующие клапаны используются для управления теплоотдачей теплообменных аппаратов систем горячего водоснабжения и независимых систем отопления, управления процессом смешения в тепловых пунктах с зависимым подключением к тепловой сети и в качестве исполнительного органа регулятора расхода, давления или перепада давления непрямого действия [3].
Трёхходовой регулирующий клапан используется для смешения или разделения потока теплоносителя, поэтому его ещё называют смесительными и разделительными клапанами. Наиболее широкое распространение получил в системах теплоснабжения подключённых от автономных котельных, в которых нет необходимости в ограничении расхода при сохранении коэффициента смешения. Он устанавливается для управления теплоотдачей калориферов системы вентиляции, теплообменных аппаратов систем горячего водоснабжения и отопления, подключённых по независимой схеме, управления процессом смешения в системах отопления с зависимым подключением в котельной [3].
Сегментный клапан
Использование сегментных клапанов в теплоэнергетике обусловлено необходимостью регулирования потоков химически активных вязких жидкостей, суспензий и газов, проходящих по трубопроводам. Так, сфера применения клапанов с шаровым сегментом требует максимально точной регулировки потока рабочей среды в составе различных промышленных систем для регулирования и перекрытия потоков газа, пара, жидкости и достижения необходимого уровня герметичности. Клапаны используются на ГЭС, АЭС, ТЭС, в химической промышленности, в структуре нефтегаза, а также в системах тепло- и водоснабжения [8].
Сегментный клапан состоит из корпуса, дроссельного узла в виде шарового сегмента и системы управления, обычно привод. Данный вид клапана наиболее часто используется в экстренных условиях при повышенных температурных показателях и показателях давления и благодаря своим конструктивным особенностям обеспечивают должную герметичность и высокую точность регулирования при эксплуатации в абразивных и агрессивных средах, в условиях кавитации. Пример сегментного клапана приведен на рис.1.18.
Рис.1.18. Сегментный клапан
Клапан с шаровым сегментом наиболее оптимален для регулирования потоков всевозможных взвесей и жидкостей, содержащих твердые частицы, а также газа, он обеспечивает высокую точность регулирования потока, а так же позволяет сократить неизбежные потери энергии и достичь увеличенного коэффициента пропускной способности в сравнении с шаровыми кранами и дисковыми затворами.
Игольчатый клапан
Затвор игольчатого клапана движется вдоль уплотнительных поверхностей седла и выполнен в форме узкого конусного цилиндра. Такая форма затвора позволяет обеспечить высокую герметичность устройства, а также обеспечить более плавное изменение сечения прохода при увеличении или уменьшении объема подачи рабочего материала. Игольчатые клапаны используют как для жидких, так и для газообразных сред. Устройства широко используются в промышленности для полного перекрытия потока рабочей среды и для регулирования ее давления и расхода.
Игольчатый клапан состоит из корпуса, крышки, затвора и штока (шпинделя). Управление клапаном может осуществляться вручную или при помощи исполнительного механизма привода. От рукоятки или привода крутящий момент передается к штоку, который приводит в движение затвор. В результате клапан открывается или закрывается. Рабочая среда проходит через отверстие седла неподвижного элемента конструкции, расположенного внутри корпуса. Для обеспечения надежной герметичности клапана место соприкосновения затвора и седла уплотняется, чтобы не оставалось зазоров [9].
Рис.1.19. Игольчатый клапан
Основные достоинства игольчатых клапанов их высокая герметичность, небольшие габариты, быстрое срабатывание, возможность применения в различных средах при широком диапазоне давлений и температур. К недостаткам можно отнести большое гидравлическое сопротивление, противодавление рабочей среды и относительно большое усилие на привод для передачи крутящего момента.
Затвор
Дисковый затвор
Дисковый поворотный затвор регулирует поток при помощи специального элемента диска, закреплённого на валу, и поворачивающегося вокруг своей оси. Также как и шаровой кран, дисковый затвор способен осуществить перекрытие за достаточно короткое время, так как диск осуществляет такой же оборот на 90°, из-за чего этот затвор называют также четвертьоборотным [5]. Пример дискового затвора приведен на рис.1.20.
Рис.1.20. Дисковый затвор
Дисковые поворотные затворы характеризуются: легкостью веса, простотой конструкцией, и компактными размерами. Но из-за материалов, используемых при производстве, могут возникать ограничение их применение при очень высоких температурах, или крайне агрессивных средах. Наиболее часто это касается уплотнений затвора, изготовляемых из полимерных материалов.
Таким образом, с целью анализа вариантов выбора регулирующей арматуры были рассмотрены различные варианты трубопроводной арматуры, и принцип их работы.
2. Критические контуры регулирования в энергетике
Определение критичности оборудования играет одну из главных ролей в реализации многочисленных производственных и технологических процессов. К критическому оборудованию может относиться критичность оборудования для ТЭС или котла в целом, для отдельных технологических объектов управления, технологического процесса и отдельных операций. Она влияет на периодичность и глубину ТО, частоту проверки и настройки оборудования, уровень внимательности диспетчеров, ремонтного персонала и др. К сожалению, проблема критичности оборудования, его классификации и разработки путей оптимизации оборудования по критерию критичности практически не изучена. Особенно эта проблема касается определения критичности технологических процессов, контуров регулирования и наиболее важного элемента системы регулирования регулирующих клапанов.
Критический контур регулирования это контур, в котором небольшое изменение входных параметров приводит к недопустимо большому колебанию выходных параметров, которые не могут с достаточной степенью точности быть устранены контуром регулирования, в основном из-за недостаточной точности регулирующих органов и исполнительных механизмов.
Среди множества контуров регулирования можно выделить те, которые определяют технологию. В тоже время достаточно много участков технологии, в которых установленные на них контуры регулирования не являются определяющими для технологии или качества выпускаемой продукции.