Что такое в двигателе клапана

Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция

Это деталь двигателя и одновременно крайнее звено газораспределительного механизма. Клапанная группа включает в себя: пружину, направляющую втулку, седло, механизм крепления пружины. Все эти детали работают в тяжёлых механических и тепловых условиях, испытывая колоссальные нагрузки.

Сопряжение седло-клапан, подвергается наибольшему воздействию высоких температур и ударных нагрузок. Кроме того, детали постоянно испытывают недостаток в смазке по причине высоких скоростей работы. Это вызывает их интенсивный износ.

Требования, предъявляемые к группе:

Герметичность работы клапана в сопряжении с седлом;
Высокий коэффициент обтекаемости, при входе и выходе рабочей смеси из камеры сгорания;

Небольшой вес деталей группы;
Детали должны быть высокопрочными и одновременно жёсткими;
Стойкость к высоким температурам;
Эффективная теплоотдача клапанов;
Высокое сопротивление механическим и ударным нагрузкам;
Противодействие коррозии.

Назначение и особенности устройства

Назначение клапана, открывать и закрывать отверстия в головке блока цилиндров для выпуска отработанных газов либо впуска новой рабочей смеси. К основным элементам детали относятся головка и стержень. Переход от стержня к головке служит для плавного отвода газов, чем он плавней, тем лучше будет наполнение, либо очистка камеры сгорания.

Отработанные газы, выходя из камеры сгорания, создают сильное избыточное давление, а чем меньше площадь тарелки клапана, тем меньшие нагрузки он испытывает, вот почему выпускной клапан двигателя делается меньшего диаметра, а требования к нему выше. Так, при работе, головка выпускного клапана нагревается до 800-900.°С на бензиновых двигателях и до 500-700°С на дизельных моторах, впускной, нагревается до 300°С.

Именно по этим причинам при изготовлении выпускных клапанов нужны сплавы и материалы, обладающие повышенной жаропрочностью и содержащие большое количество легирующих присадок. Клапана делают из 2-х частей: головку из жаростойкого материала, стержень из углеродистой стали. Для изготовления клапана ДВС эти заготовки сваривают и шлифуют.

Выпускные клапана, в месте контакта с цилиндром, покрывают твёрдым сплавом. Толщина сплава порядка 1,5-2,5 мм. Такое покрытие позволяет избежать коррозии.

По причине меньших нагрузок при изготовлении впускных клапанов используют хромистые или хромоникелевые стали со средним содержанием углерода. При вводе рабочей жидкости в камеру сгорания, топливо отводит часть температуры от клапана и его составляющих, из-за чего температурные перепады у него ниже.

На эффективность работы клапана большое влияние оказывает его форма. Чем более она обтекаемая, тем выше скорость входящего или выходящего заряда смеси. Чаще всего головку клапана делают плоской, для облегчения изготовления детали, удешевления её производства и сохранения жёсткости.

Однако, в двигателях, испытывающих повышенные нагрузки, например, форсированных, в связи со спецификой самого двигателя применяют впускные клапана с вогнутыми головками. Такое устройство уменьшает массу детали и инерционную силу, возникающую при работе.

Стыковка клапана с седлом осуществляется по тонкому ободку на поверхности головки цилиндров — фаске. Стандартный угол наклона фаски впускных клапанов составляет 45°, у выпускных 45° или 30°. При изготовлении головок цилиндра фаски шлифуют, а затем, при установке клапана, каждый притирают к седлу. Ширина ободка должна быть не менее 0,8мм.

Ободок не должен прерываться по всему периметру окружности тарелки клапана. Сочленение между клапаном и седлом нужно уплотнить наверняка, вот зачем угол фаски клапана, по наружной стороне фаски, делают меньше угла седла на 0,5-1°.

В некоторых двигателях, для большей сохранности изделия, применяют устройство принудительного вращения клапана. В процессе работы на фасках откладывается нагар, нарушается уплотнение, появляются механические повреждения, это резко снижает эффективность работы мотора. Проворачиваясь, клапан ДВС распределяет нагрузку равномерно по всей поверхности фаски и принудительно очищает ее.

После фаски головки, у клапана имеется специальный поясок, в виде цилиндра. Эта конструктивная особенность позволяет уберечь его от перегрева и обгорания, а так же делает головку более жёсткой. Кроме того, при притирке, диаметр клапана остаётся прежним.

Пружинное стопорное кольцо предотвращает падение клапана в камеру сгорания двигателя, в случае, если элементы крепления хвостовика поломаются.

При соприкосновении с кулачком распределительного вала, или коромыслом, торцы клапана подвергаются большим нагрузкам. Поэтому для предания им жёсткости и износостойкости, их закаливают, или надевают на них специальные колпачки из высокопрочных сплавов.

Впускные клапана снабжают специальными резиновыми маслосъёмными колпачками, для предотвращения попадания через зазор масла в камеру сгорания в период такта впуска.

Выпускные клапана, работая в экстремальных температурных режимах, могут заклинить в отверстии направляющей втулки. Что бы этого не произошло, их стержни делают меньшего диаметра вблизи головки, по сравнению с поверхностью на остальной длине.

Сухарики, удерживающие клапанные пружины, держатся за сам клапан при помощи крепления, обеспеченного выточками.

Диаметр стержня выпускных клапанов больше диаметра стержня впускных, головка клапана — меньше. Такой конструктивный приём позволяет отвести от клапана больше тепла и понизить его температуру. Однако этот приём увеличивает сопротивление потока газов, делая очистку камеры сгорания менее эффективной. При расчётах, этот параметр сложно узнать, поэтому им пренебрегают, считая давление при выпуске большим, чем давление при впуске, что компенсирует недостаток с лихвой.

Для увеличения эффекта охлаждения выпускного клапана внутри его делают пустотелым. Пустое пространство заполняют металлом с низкой температурой плавления, обычно жидким натрием. Нагреваясь от головки клапана, пары жидкого натрия поднимаются в верхнюю, боле холодную часть, забирая большую часть тепла с собой. Там они соприкасаются с менее нагретой частью стержня и отдают тепло ей.

Пружины клапана

Пружина работает в условиях больших нагрузок. Основная её задача заключается в создании надёжной и плотной стыковки клапана и седла. Испытывая нагрузки, пружина может сломаться, зачастую это происходит по причине вхождения её в резонанс. С целью предотвращения этого явления, витки пружины делают с переменным шагом.

Так же можно изготовить коническую или двойную пружину. Двойные пружины обладают дополнительным плюсом, так как наличие двух деталей повышает надёжность механизма и уменьшает общий размер пружин.

Дабы исключить возможность резонанса в двойной пружине, направление витков внутренней и внешней пружин делают разными. Так же это позволяет удержать обломки детали, в случае поломки пружины, осколки задержатся между витками.

Пружины для клапанов изготавливают из проволоки, материал которой — сталь. После придания формы, изделие закаляют и подвергают отпуску. Для повышения прочности, обдувают воздухом с добавлением абразивного материала.

Что бы избежать коррозии, пружины обрабатывают оксидом цинка или кадмия. Концы пружин шлифуют и придают им плоскую форму. Это делается для более эффективной фиксации торцов пружин со специальными неподвижными тарелками в блоке цилиндров. Тарелки изготавливают из стали с низким содержанием углерода, верхнюю тарелку фиксируют на клапане при помощи сухарика.

Втулки клапанов и их направляющие

Отвод тепла от стержня клапана и его перемещение в возвратно поступательной плоскости обеспечивают направляющие втулки. В процессе работы сами втулки подвергаются воздействию высоких температур, омываясь горячими отработанными газами. При возвратно поступательном движении клапана между ним и поверхностью втулки возникает трение. Если смазки поступает не достаточно, то трение идёт практически на сухую.

Именно по этой причине к материалу втулок применяют ряд требований, таких, как: стойкость к износу, высоким температурам, трению. Некоторые составы чугуна, алюминиевая бронза, керамика обладают всеми свойствами, необходимыми для создания детали, удовлетворяющей таким требованиям.

Для впускных клапанов, в связи с разницей в температуре нагрева, зазоры между направляющей втулкой и стержнем делаются меньше. Нижнюю часть втулки делают под конус для предотвращения заклинивания клапана.

Выточки под клапана (седла)

Долговечность и правильная работа двигателя внутреннего сгорания напрямую зависят от качества изготовления выточки под клапана. При неправильной стыковке клапана и седла не будет обеспечиваться должная герметичность камеры сгорания, и скорый выход мотора из строя неизбежен. Седла изготавливают непосредственно в головке цилиндра, в данном случае речь идёт о чугунных головках. Либо делают их вставными, из стали, например, в алюминиевых головках.

Вставные седла удерживаются в головке путём запрессовки, или развальцовки.

Количество клапанов в двигателе

Когда речь заходит о клапанах, многие задаются вопросом: «сколько клапанов в двигателе должно быть?» Однозначного ответа нет, определить чёткое количество можно только изучив конструктивные особенности мотора. Учитывая, что в четырёхтактной силовой установке клапан осуществляет такты впуска и выпуска, значит минимальное количество на один цилиндр — два, один впускной и один выпускной.

Современные силовые установки наиболее часто используют конструкцию с четырьмя клапанами (двух впускных и двух выпускных) на каждый цилиндр. При открытии клапана в образовавшееся отверстие происходит заброс топливной смеси, или выход отработанных газов. Чем больше отверстие, тем эффективней будет наполнение или очистка. Соответственно коэффициент полезного действия мотора так же увеличится.

Увеличить отверстие за счёт увеличения тарелки клапана нельзя, поскольку её размер ограничен размером камеры сгорания. Поэтому для улучшения качества смесеобразования устанавливают большее количество клапанов на один цилиндр.

Встречаются схемы, в которых применяются два, три, и даже пять клапанов на цилиндр. Учитывая, что процесс наполнения более важен для работы двигателя, количество впускных клапанов в нечётных схемах всегда больше.

Привод клапана - Википедия

Электрический привод (синий цилиндр) на клапане в силовой установке. На приводе виден черный маховик, который позволяет установить клапан вручную. Синий корпус клапана виден на одной линии с трубой. Привод клапана открывает или закрывает дисковый затвор клапана на основании электрических сигналов, посылаемых на привод. Еще один привод клапана виден на заднем плане, с окнами, указывающими положение клапана.

Привод клапана - это механизм для открытия и закрытия клапана.Клапаны с ручным управлением требуют, чтобы кто-то присутствовал, чтобы отрегулировать их, используя прямой или зубчатый механизм, прикрепленный к штоку клапана. Приводы с механическим приводом, использующие давление газа, гидравлическое давление или электричество, позволяют регулировать клапан дистанционно или обеспечивают быструю работу больших клапанов. Механические приводы клапанов могут быть конечными элементами автоматического контура управления, который автоматически регулирует некоторый поток, уровень или другой процесс. Приводы могут быть только открывать и закрывать клапан или могут разрешать промежуточное позиционирование; Некоторые приводы клапанов включают переключатели или другие способы удаленного указания положения клапана.

Используемые для автоматизации промышленных клапанов, приводы могут быть найдены во всех видах технологических установок. Они используются на очистных сооружениях, электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах, в горнодобывающих и ядерных процессах, на пищевых фабриках и трубопроводах. Приводы клапанов играют важную роль в автоматизации процесса управления. Клапаны, подлежащие автоматизации, различаются как по конструкции, так и по размерам. Диаметры клапанов варьируются от одной десятой дюйма до нескольких футов.

Существует четыре распространенных типа исполнительных механизмов: ручные, пневматические, гидравлические и электрические.

Руководство [править]

Ручной привод использует рычаги, шестерни или колеса для перемещения штока клапана. Ручные приводы приводятся в действие вручную. Ручные приводы недороги, обычно автономны и просты в эксплуатации. Однако некоторые большие клапаны невозможно использовать вручную, а некоторые клапаны могут быть расположены в труднодоступных, токсичных или агрессивных средах, которые мешают ручному управлению. В качестве меры безопасности для определенных типов ситуаций может потребоваться более быстрая работа, чем могут обеспечить ручные приводы для закрытия клапана.,

Пневматический [править]

Давление воздуха (или другого газа) является источником питания для пневматических приводов клапанов. ^[1] Они используются на линейных или четвертьоборотных клапанах. Давление воздуха действует на поршень или сильфонную диафрагму, создавая линейную силу на штоке клапана. Альтернативно, четвертьоборотный лопастной привод создает крутящий момент для обеспечения вращательного движения для управления четвертьоборотным клапаном. Пневматический привод может быть выполнен с возможностью закрывания пружиной или открывания пружины, при этом давление воздуха преодолевает пружину для обеспечения движения.Привод двойного действия использует воздух, подаваемый на разные впускные отверстия, для перемещения клапана в направлении открытия или закрытия. Центральная система сжатого воздуха может обеспечить чистый, сухой сжатый воздух, необходимый для пневматических приводов. В некоторых типах, например, регуляторов для сжатого газа, давление подачи подается из потока технологического газа и отработанный газ либо выпускается в воздух, либо сбрасывается в технологический трубопровод низкого давления.

Гидравлический [править]

Гидравлические приводы преобразуют давление жидкости в движение.Подобно пневматическим приводам, они используются на линейных или четвертьоборотных клапанах. Давление жидкости, действующее на поршень, обеспечивает линейную тягу для задвижек или задвижек. Привод на четверть оборота производит крутящий момент, чтобы обеспечить вращательное движение для управления клапаном на четверть оборота. Большинство типов гидравлических приводов могут поставляться с отказоустойчивыми функциями для закрытия или открытия клапана в чрезвычайных ситуациях. Гидравлическое давление может подаваться автономным гидравлическим насосом. В некоторых применениях, таких как насосные станции, технологическая жидкость может обеспечивать гидравлическое давление, хотя в приводах должны использоваться материалы, совместимые с жидкостью.

Электропривод привода установлен на редукционном игольчатом клапане.

электрический [править]

Электрический привод использует электродвигатель для обеспечения крутящего момента для управления клапаном. Они тихие, нетоксичные и энергоэффективные. Тем не менее, электричество должно быть доступно, что не всегда так, они также могут работать от батарей.

Весна [править]

Пружинные приводы удерживают пружину. Как только обнаруживается какая-либо аномалия или теряется энергия, пружина отпускается, приводя клапан в действие.Они могут работать только один раз, без сброса, и поэтому используются для одноразовых целей, таких как чрезвычайные ситуации. Их преимущество в том, что им не требуется мощный источник электропитания для перемещения клапана, поэтому они могут работать от ограниченного заряда батареи или автоматически, когда вся мощность была потеряна.

Механизм привода [править]

Задвижка с маховиком (L) и линейным пневматическим приводом (R)

Линейный привод открывает и закрывает клапаны, которыми можно управлять с помощью линейного усилия, тип, который иногда называют клапаном с «поднимающимся штоком».К этим типам клапанов относятся шаровые клапаны, шаровые краны с поднимающимся штоком, регулирующие клапаны и задвижки. ^[2] Два основных типа линейных приводов - это диафрагма и поршень.

Диафрагменные приводы изготовлены из круглого куска резины и сжаты по его краям между двумя сторонами цилиндра или камеры, что позволяет давлению воздуха попасть на любую сторону, толкая кусок резины в одном или другом направлении. Стержень соединен с центром диафрагмы так, чтобы он двигался при приложении давления.Затем шток соединяется со штоком клапана, что позволяет клапану испытывать линейное движение, открывая или закрывая его. Мембранный привод полезен, если давление подачи умеренное, а ход клапана и требуемое усилие низкие.

Поршневые приводы используют поршень, который движется по длине цилиндра. Шток поршня передает усилие на поршень на шток клапана. Поршневые приводы обеспечивают более высокое давление, большие диапазоны хода и более высокие силы тяги, чем мембранные приводы.

Пружина используется для обеспечения определенного поведения в случае потери мощности. Это важно в инцидентах, связанных с безопасностью, и иногда является определяющим фактором в технических характеристиках. Пример потери мощности - это когда воздушный компрессор (основной источник сжатого воздуха, который обеспечивает жидкость для привода) отключается. Если в приводе есть пружина, это приведет к открытию или закрытию клапана и будет удерживать его в этом положении при восстановлении питания. Привод может быть указан как «отказ при открытии» или «отказ при закрытии», чтобы описать его поведение.В случае электрического привода, потеря мощности будет держать клапан в неподвижном состоянии, если нет резервного источника питания.

Типичным представителем автоматизируемых клапанов является регулирующий клапан с пробками. Точно так же, как пробка в ванне вдавливается в слив, пробка вдавливается в седло пробки с помощью ударного движения. Давление среды действует на пробку, в то время как упорный блок должен обеспечивать такое же усилие тяги, чтобы можно было удерживать и перемещать пробку против этого давления.

Особенности электропривода [править]

Электрический многооборотный привод с органами управления ^[3]

Мотор (1) [редактировать]

Прочные асинхронные трехфазные двигатели переменного тока в основном используются в качестве движущей силы, для некоторых применений также используются однофазные двигатели переменного или постоянного тока. Эти двигатели специально адаптированы для автоматизации клапанов, поскольку они обеспечивают более высокие крутящие моменты в состоянии покоя, чем аналогичные обычные двигатели, что является необходимым условием для отсоединения липких клапанов. Ожидается, что приводы будут работать в экстремальных условиях окружающей среды, однако, как правило, они не используются для непрерывной работы, так как теплообразование двигателя может быть чрезмерным.

Датчики предела и момента (2) [править]

Сигнал концевых выключателей при достижении конечного положения. Переключение крутящего момента измеряет крутящий момент, присутствующий в клапане. При превышении установленного предела это сигнализируется таким же образом. Приводы часто оснащены дистанционным датчиком положения, который указывает положение клапана в виде непрерывного сигнала тока или напряжения 4-20 мА.

Gearing (3) [редактировать]

Червячная передача часто используется для снижения высокой выходной скорости электродвигателя.Это обеспечивает высокий передаточный коэффициент в ступени редуктора, что приводит к низкому КПД, который необходим для приводов. Поэтому передача является самоблокирующейся, то есть она предотвращает случайные и нежелательные изменения положения клапана, воздействуя на закрывающий элемент клапана.

Насадка клапана (4) [править]

Насадка клапана состоит из двух элементов. Первое: фланец, используемый для надежного соединения привода с аналогом на стороне клапана. Чем выше передаваемый крутящий момент, тем больше требуется фланец.

Второй: тип выходного привода, используемый для передачи крутящего момента или тяги от привода к валу клапана. Точно так же, как существует множество клапанов, существует также множество креплений клапанов.

Размеры и конструкция монтажного фланца клапана и креплений клапана указаны в стандартах EN ISO 5210 для многооборотных приводов или EN ISO 5211 для неполнооборотных приводов. Конструкция присоединений клапанов для линейных приводов, как правило, основана на DIN 3358.

Ручное управление (5) [править]

В базовой версии большинство электроприводов оснащено маховиком для управления приводами при вводе в эксплуатацию или отключении питания.Маховик не двигается во время работы двигателя.

Электронные ограничители крутящего момента не работают при ручном управлении. Механические устройства ограничения крутящего момента обычно используются для предотвращения перегрузки крутящего момента при ручном управлении.

Органы управления приводами (6) [править]

Как сигналы привода, так и рабочие команды DCS обрабатываются в элементах управления привода. Эта задача в принципе может быть принята внешними органами управления, например, ПЛК. Современные приводы включают встроенные элементы управления, которые обрабатывают сигналы локально без какой-либо задержки.Средства управления также включают в себя распределительное устройство, необходимое для управления электродвигателем. Это могут быть реверсивные контакторы или тиристоры, которые, будучи электрическим компонентом, не подвержены механическому износу. Органы управления используют распределительное устройство для включения или выключения электродвигателя в зависимости от имеющихся сигналов или команд. Другая задача органов управления исполнительным механизмом состоит в том, чтобы обеспечить DCS сигналами обратной связи, например, при достижении конечного положения клапана.

Электрическое подключение (7) [редактировать]

Кабели питания двигателя и сигнальные кабели для передачи команд на привод и отправки сигналов обратной связи о состоянии привода подключены к электрическому соединению.Электрическое соединение может быть выполнено в виде изолированного клеммного зажима или штекерного разъема. В целях технического обслуживания проводка должна быть легко отсоединена и снова подключена.

Подключение полевой шины (8) [править]

Технология

Fieldbus все чаще используется для передачи данных в приложениях автоматизации процессов. Таким образом, электрические приводы могут быть оснащены всеми распространенными интерфейсами полевой шины, используемыми в автоматизации процессов. Для подключения кабелей данных полевой шины требуются специальные соединения.

Функции [править]

Автоматическое отключение в конечных положениях [править]

После получения рабочей команды привод перемещает клапан в направлении ОТКРЫТО или ЗАКРЫТО. При достижении конечного положения запускается процедура автоматического отключения. Можно использовать два принципиально разных механизма отключения. Органы управления отключают привод, как только достигается заданная точка срабатывания. Это называется ограниченным количеством сидячих мест. Однако существуют типы клапанов, для которых закрывающий элемент должен перемещаться в конечном положении с определенной силой или определенным крутящим моментом, чтобы обеспечить плотную герметизацию клапана.Это называется моментной посадкой. Органы управления запрограммированы так, чтобы обеспечить отключение привода при превышении установленного предела крутящего момента. Конечная позиция сигнализируется конечным выключателем.

Функции безопасности [править]

Переключение крутящего момента используется не только для фиксации крутящего момента в конечном положении, но также служит для защиты от перегрузки на протяжении всего хода и защищает клапан от чрезмерного крутящего момента. Если чрезмерный крутящий момент воздействует на закрывающий элемент в промежуточном положении, e.грамм. из-за захваченного объекта переключение крутящего момента сработает при достижении установленного момента отключения. В этой ситуации конечное положение не сигнализируется конечным выключателем. Поэтому органы управления могут различать отключение крутящего момента в нормальном режиме работы в одном из конечных положений и отключение в промежуточном положении из-за чрезмерного крутящего момента.

Датчики температуры необходимы для защиты двигателя от перегрева. Для некоторых применений других производителей также контролируется увеличение тока двигателя.Термовыключатели или терморезисторы с положительным температурным коэффициентом, встроенные в обмотки двигателя, наиболее надежно выполняют эту задачу. Они отключаются, когда превышен предел температуры, и органы управления отключают двигатель.

Позиционер [1] снабжен уставкой [2] и фактическим значением [3]. Двигатель управляется до тех пор, пока фактическое значение не станет идентичным заданному значению. DCS обычно нуждается в сигнале обратной связи [4]

Функции управления процессом [править]

В связи с растущей децентрализацией в технологии автоматизации и введением микропроцессоров все больше и больше функций передается от DCS к полевым устройствам.Объем передаваемых данных был соответственно уменьшен, в частности, благодаря внедрению технологии fieldbus. Электрические приводы, функции которых были значительно расширены, также затронуты этой разработкой. Простейшим примером является управление положением. Современные позиционеры оснащены самоадаптацией, то есть поведение позиционирования контролируется и постоянно оптимизируется с помощью параметров контроллера.

Между тем, электрические приводы оснащены полноценными контроллерами процесса (ПИД-регуляторами).Специально для удаленной установки, например При управлении потоком в приподнятом резервуаре привод может выполнять задачи ПЛК, который в противном случае пришлось бы устанавливать дополнительно.

Диагноз [править]

Современные приводы имеют обширные диагностические функции, которые могут помочь определить причину неисправности. Они также регистрируют рабочие данные. Изучение зарегистрированных данных позволяет оптимизировать работу за счет изменения параметров и уменьшения износа как привода, так и клапана.

Типы обязанностей [править]

Типичный период времени в открытом-закрытом режиме. t1 - время работы и не может превышать максимально допустимое время работы Типичный период времени в модулирующем режиме.

Открытый-закрытый режим [править]

Если клапан используется как запорный клапан, то он будет либо открытым или закрытым и промежуточные положения не проводятся ...

Позиционная обязанность [править]

Определенные промежуточные позиции подходят для установки статического потока через трубопровод.Применяются те же ограничения времени работы, что и при открытии-закрытии.

Модулирующая обязанность [править]

Наиболее отличительной особенностью применения с обратной связью является то, что изменение условий требует частой регулировки привода, например, для установки определенного расхода. Чувствительные замкнутые системы требуют регулировки с интервалом в несколько секунд. Требования к приводу выше, чем при открытом закрытии или позиционировании. Конструкция привода должна выдерживать большое количество пусков без ухудшения точности управления.

Условия эксплуатации [править]

Приводы используются в Сибири ... ... а также в Сахаре Приводы

предназначены для требуемого срока службы и надежности для заданного набора условий эксплуатации приложения. В дополнение к статической и динамической нагрузке и времени отклика, требуемым для клапана, привод должен выдерживать температурный диапазон, коррозионную среду и другие условия конкретного применения. Применение привода клапана часто связано с безопасностью, поэтому операторы установки предъявляют высокие требования к надежности устройств.Отказ привода может привести к несчастным случаям на заводах, контролируемых технологическим процессом, и токсичные вещества могут попасть в окружающую среду.

Установки управления процессом часто эксплуатируются в течение нескольких десятилетий, что оправдывает более высокие требования, предъявляемые к сроку службы устройств.

По этой причине приводы всегда имеют высокую степень защиты корпуса. Производители вкладывают много работы и знаний в защиту от коррозии.

Защита корпуса [править]

Типы защиты корпуса определены в соответствии с IP-кодами EN 60529.Базовые версии большинства электроприводов предназначены для второго по степени защиты корпуса IP 67. Это означает, что они защищены от проникновения пыли и воды во время погружения (30 мин при максимальном напоре воды 1 м). Большинство производителей приводов также поставляют устройства для защиты корпуса IP 68, которая обеспечивает защиту от погружения до макс. напор воды 6 м.

Температура окружающей среды [редактировать]

В Сибири возможны температуры до - 60 ° C, а на технологических предприятиях может превышаться + 100 ° C.Использование надлежащей смазки имеет решающее значение для полноценной работы в этих условиях. Смазки, которые можно использовать при комнатной температуре, могут стать слишком твердыми при низких температурах, чтобы привод мог преодолеть сопротивление внутри устройства. При высоких температурах эти смазки могут разжижаться и терять свою смазочную способность. При выборе привода температура окружающей среды и выбор подходящей смазки имеют первостепенное значение.

Взрывозащита [править]

Приводы

используются в тех случаях, когда могут возникнуть взрывоопасные среды.Это включает, среди прочего, нефтеперерабатывающие заводы, трубопроводы, разведку нефти и газа или даже добычу полезных ископаемых. Когда возникает потенциально взрывоопасная газовоздушная смесь или газопылевая смесь, привод не должен действовать как источник возгорания. Следует избегать горячих поверхностей на приводе, а также искр зажигания, создаваемых приводом. Этого можно достичь с помощью взрывозащищенного корпуса, в котором корпус спроектирован так, чтобы искры от зажигания не покидали корпус, даже если внутри произошел взрыв.

Приводы, разработанные для этих применений и являющиеся взрывозащищенными устройствами, должны быть аттестованы испытательным органом (уполномоченным органом).Взрывозащита не стандартизирована во всем мире. В пределах Европейского союза ATEX 94/9 / EC применяется в США, NEC (одобрение FM) или CEC в Канаде (одобрение CSA). Взрывозащищенные приводы должны соответствовать требованиям конструкции этих директив и правил.

Дополнительное использование [править]

Небольшие электрические приводы могут использоваться в самых разных областях сборки, упаковки и испытаний. Такие исполнительные механизмы могут быть линейными, поворотными или их комбинацией и могут комбинироваться для выполнения работы в трех измерениях.Такие приводы часто используются для замены пневматических цилиндров. ^[4]

Список литературы [править]

,Клапан с приводом от двигателя

- EnggCyclopedia

Рисунок 1 - Клапан с приводом от двигателя (MOV) Клапан с приводом от двигателя (MOV) является важным элементом системы установки и трубопроводов. Эти клапаны обычно имеют большой размер и используются для различных применений, таких как нагнетание насоса и т. Д. Клапаны с приводом от двигателя часто называют двухпозиционными клапанами, так как двигатели служат для полного открытия или полного закрытия клапанов в трубопроводах. Например, трубопроводы охлаждающей воды, технологические трубопроводы, где управление жидкостью не требуется, клапаны с приводом от двигателя могут использоваться для полного разрешения или полной остановки потока жидкости.Эти клапаны не используются в целях дросселирования, так как они служат в основном для сервисного обслуживания.

Клапаны с приводом от двигателя могут быть различных типов, например Ворота / шар / бабочка и т. Д. С управлением привода. Конструкция моторов и клапанов может быть разной. Электродвигатель установлен на клапане и прикреплен к штоку клапана, поэтому при работе двигателя клапан открывается или закрывается. Для этого MOV требуется двигатель с приводом от локальной панели или из диспетчерского пункта. Существует требование координации между инженерами по трубопроводам, электрооборудованию и технологическому процессу и поставщиком для проектирования и закупки таких клапанов с приводом от двигателя.

Всякий раз, когда требуется частая операция.
Клапаны, расположенные в труднодоступных, недоступных или опасных местах.

Клапан с электроприводом / Клапаны с электроприводом обычно предназначены для полностью открытого и полностью закрытого применения. Однако есть места, где они также используются для контроля положения.

Моторизованный регулирующий клапан можно разделить на три типа. Однако следует отметить, что основное применение клапанов с электроприводом предназначено для управления потоком и изоляции потока.

Valve - Википедия

Клапан - это устройство или природный объект, который регулирует, направляет или контролирует поток жидкости (газы, жидкости, псевдоожиженные твердые вещества или суспензии), открывая, закрывая или частично перекрывая различные проходы. Клапаны технически являются фитингами, но обычно обсуждаются как отдельная категория. В открытом клапане жидкость течет в направлении от более высокого давления к более низкому давлению. Слово происходит от латинского valva , движущейся части двери, в свою очередь от volvere , чтобы повернуть, повернуть.

Самый простой и очень древний клапан - это просто шарнирная заслонка, которая падает, чтобы препятствовать потоку жидкости (газа или жидкости) в одном направлении, но открывается потоком в противоположном направлении. Это называется обратным клапаном, так как он предотвращает или «проверяет» поток в одном направлении. Современные регулирующие клапаны могут регулировать давление или поток ниже по потоку и работать на сложных системах автоматизации.

Клапаны имеют много применений, включая управление водой для орошения, промышленное использование для управления процессами, бытовые применения, такие как включение / выключение и регулирование давления для посуды, стиральных машин и кранов в доме.Даже аэрозоли имеют встроенный крошечный клапан. Клапаны также используются в военном и транспортном секторах. В воздуховодах HVAC и других потоках воздуха, близких к атмосферному, клапаны называются заслонками. В системах сжатого воздуха, однако, используются клапаны, причем наиболее распространенным типом являются шаровые краны.

Приложения

Клапаны

используются практически во всех промышленных процессах, включая обработку воды и сточных вод, добычу полезных ископаемых, производство электроэнергии, переработку нефти, газа и нефти, производство пищевых продуктов, химическое и пластмассовое производство и многие другие области.

Люди в развитых странах используют клапаны в своей повседневной жизни, включая водопроводные клапаны, такие как краны для водопроводной воды, газовые регулирующие клапаны на плитах, небольшие клапаны, установленные на стиральных и посудомоечных машинах, устройства безопасности, установленные на системах горячего водоснабжения, и тарельчатые клапаны в автомобильных двигателях.

В природе существуют клапаны, например, односторонние клапаны в венах, контролирующие кровообращение, и клапаны сердца, контролирующие поток крови в камерах сердца и поддерживающие правильное действие насоса.

Клапаны могут управляться вручную, с помощью ручки, рычага, педали или колеса. Клапаны также могут быть автоматическими, управляемыми изменениями давления, температуры или расхода. Эти изменения могут воздействовать на мембрану или поршень, который, в свою очередь, приводит в действие клапан, примерами этого типа клапанов обычно являются предохранительные клапаны, установленные на системах горячего водоснабжения или бойлерах.

Более сложные системы управления, использующие клапаны, требующие автоматического управления на основе внешнего входа (т. Е. Регулирующего поток через трубу до изменяющегося заданного значения), требуют привода.Привод будет приводить клапан в движение в зависимости от его входа и настройки, обеспечивая точное позиционирование клапана и позволяя контролировать различные требования.

Вариация

Клапаны

широко варьируются по форме и применению. Размеры ^{[, неоднозначные ]} обычно варьируются от 0,1 мм до 60 см. Специальные клапаны могут иметь диаметр более 5 метров. ^{[ какой? ]}

Затраты на клапаны варьируются от простых недорогих одноразовых клапанов до специализированных клапанов, которые стоят тысячи долларов США на дюйм диаметра клапана.

Одноразовые клапаны можно найти в обычных предметах домашнего обихода, включая дозаторы с мини-насосами и аэрозольные баллончики.

Распространенное использование термина «клапан » относится к тарельчатым клапанам, имеющимся в подавляющем большинстве современных двигателей внутреннего сгорания, таких как те, что используются в большинстве транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, которые используются для контроля впуска топливовоздушной смеси и позволяют вентиляция выхлопных газов.

Типы

Клапаны

довольно разнообразны и могут быть классифицированы по ряду основных типов.Клапаны также могут быть классифицированы по тому, как они приводятся в действие:

Компоненты

Схема поперечного сечения открытого шарового клапана .
1. Корпус
2. порта
3. Седло
4. Шток
5. Диск , когда клапан открыт
6. Рукоятка или маховик , когда клапан открыт
7 капот
8. упаковка
9. гайка сальника
10. поток жидкости при открытом клапане
11. положение диска, если клапан закрыт
12. положение ручки или маховика, если клапан закрыт

Основными частями клапана самого обычного типа являются корпус и крышка . Эти две части образуют корпус, который удерживает жидкость, проходящую через клапан.

Кузов

Корпус клапана представляет собой наружный корпус большей части или всего клапана, который содержит внутренние детали или трим .Капот - это часть кожуха, через которую проходит шток (см. Ниже), который образует направляющую и уплотнение для штока. Капот, как правило, привинчивается к болту или крепится болтами к корпусу клапана.

Корпуса клапанов обычно металлические или пластмассовые. Латунь, бронза, бронза, чугун, сталь, легированная сталь и нержавеющая сталь очень распространены. ^[1] Применения морской воды, такие как опреснительные установки, часто используют дуплексные клапаны, а также супердуплексные клапаны из-за их антикоррозийных свойств, особенно против теплой морской воды.Клапаны из сплава 20 обычно используются на заводах по производству серной кислоты, тогда как монель-клапаны используются на заводах с плавиковой кислотой (HF-кислота). Клапаны из хастеллоя часто используются в высокотемпературных установках, таких как атомные станции, в то время как инконельные клапаны часто используются в водородных системах. Пластиковые корпуса используются для относительно низких давлений и температур. ПВХ, ПП, ПВДФ и нейлон, армированный стекловолокном, представляют собой обычные пластмассы, используемые для корпусов клапанов. ^{[ цитирование необходимо ]}

Капот

Крышка действует как крышка на корпусе клапана.Обычно он навсегда вкручивается в корпус клапана или крепится болтами к нему. Во время изготовления клапана внутренние части помещаются в корпус, а затем прикрепляется капот, чтобы удерживать все вместе внутри. Чтобы получить доступ к внутренним частям клапана, пользователь должен снять крышку, как правило, для технического обслуживания. Многие клапаны не имеют крышки; например, пробковые клапаны обычно не имеют крышки. Многие шаровые краны не имеют крышек, поскольку корпус клапана соединен в другом стиле, например, ввинчен в середину корпуса клапана.

Порты

Порты - это проходы, через которые жидкость проходит через клапан. Порты закрыты клапанным элементом или диском для управления потоком. Клапаны чаще всего имеют 2 порта, но могут иметь до 20. Клапан почти всегда подключается в своих портах к трубам или другим компонентам. Методы соединения включают резьбовые соединения, компрессионные фитинги, клей, цемент, фланцы или сварку.

Ручка или привод

Ручка используется для ручного управления клапаном снаружи корпуса клапана.Клапаны с автоматическим управлением часто не имеют ручек, но некоторые могут в любом случае иметь ручку (или что-то подобное) для ручного управления автоматическим управлением, например, запорный клапан. Привод представляет собой механизм или устройство для автоматического или дистанционного управления клапаном снаружи кузова. Некоторые клапаны не имеют ни ручки, ни привода, потому что они автоматически контролируют себя изнутри; например, обратные клапаны и предохранительные клапаны могут не иметь ни того, ни другого.

Диск

Диск или клапанного элемента представляет собой подвижное препятствие внутри неподвижного корпуса, которое регулируемым образом ограничивает поток через клапан.Хотя диски традиционно имеют форму диска, они бывают разных форм. В зависимости от типа клапана диск может перемещаться линейно внутри клапана, или вращаться на штоке (как в дроссельной заслонке), или вращаться на шарнире или цапфе (как в обратном клапане). Шарик представляет собой круглый вентильный элемент с одним или несколькими проходами между проходами, проходящими через него. Вращая шар, поток может быть направлен между различными портами. Шаровые краны используют сферические роторы с цилиндрическим отверстием, просверленным в качестве прохода для жидкости.В плунжерных клапанах используются цилиндрические или конические роторы, называемые пробками . ^{[ неоднозначный ]} Возможны и другие круглые формы для роторов в роторных клапанах , при условии, что ротор может вращаться внутри корпуса клапана. Однако не все круглые или сферические диски являются роторами; например, шаровой обратный клапан использует шар, чтобы заблокировать обратный поток, но не является ротором, потому что работа клапана не включает вращение шара.

сиденье

Седло - это внутренняя поверхность корпуса, которая соприкасается с диском, образуя герметичное уплотнение.В дисках, которые движутся линейно или качаются на шарнире или цапфе, диск вступает в контакт с седлом только тогда, когда клапан закрыт. В дисках, которые вращаются, седло всегда соприкасается с диском, но площадь контакта изменяется при повороте диска. Сиденье всегда остается неподвижным относительно тела.

Сиденья классифицируются по тому, разрезаны ли они непосредственно на корпус или сделаны из другого материала:

Жесткие седла являются неотъемлемой частью корпуса клапана.Почти все жесткие металлические клапаны имеют небольшую утечку.

Мягкие седла установлены на корпусе клапана и изготовлены из более мягких материалов, таких как PTFE, или различных эластомеров, таких как NBR, EPDM или FKM, в зависимости от максимальной рабочей температуры.

Закрытый клапан с мягким седлом гораздо менее подвержен утечке при закрытии, а клапаны с жестким седлом более долговечны. Задвижки, шаровые и обратные клапаны обычно жестко установлены, в то время как дроссельные, шаровые, пробковые и мембранные клапаны обычно мягко установлены.

Стебель

Шток передает движение от ручки или управляющего устройства к диску. Стержень обычно проходит через капот, когда он присутствует. В некоторых случаях шток и диск могут быть объединены в одну часть, или шток и ручка объединены в одну часть.

Движение, передаваемое штоком, может быть линейной силой, крутящим моментом или некоторой их комбинацией (угловой клапан, использующий штифт динамометрического реактора и узел ступицы). Клапан и шток могут быть нарезаны с резьбой, так что шток можно ввинчивать в или из клапана, поворачивая его в одном или другом направлении, перемещая таким образом диск назад или вперед внутри корпуса.^{[ неоднозначный ]} Уплотнение часто используется между штоком и крышкой для поддержания уплотнения. Некоторые клапаны не имеют внешнего управления и не нуждаются в штоке, как в большинстве обратных клапанов.

Клапаны, чей диск находится между седлом и штоком и где шток перемещается в направлении к клапану, чтобы закрыть его, являются нормально расположенными или передними сиденьями . Клапаны, седло которых находится между диском и штоком и в которых шток перемещается в направлении от клапана, чтобы закрыть его, представляют собой с обратной посадкой или с обратной посадкой .Эти условия не распространяются на клапаны без штока или клапаны с использованием роторов.

Прокладки
Прокладки
- это механические уплотнения или уплотнения, используемые для предотвращения утечки газа или жидкости из клапанов.

Шаровые клапаны

Шарик клапана также используется для применения в тяжелых условиях, при высоком давлении и высокой устойчивости. Они обычно изготавливаются из нержавеющей стали, титана, стеллита, хастеллоя, латуни или никеля. Они также могут быть изготовлены из различных типов пластика, таких как ABS, PVC, PP или PVDF.

Весна

Многие клапаны имеют пружину для подпружиненной загрузки, которая обычно переводит диск в какое-то положение по умолчанию, но позволяет управлению перемещать диск. В предохранительных клапанах обычно используется пружина, чтобы держать клапан закрытым, но допускается чрезмерное давление, чтобы принудительно открыть клапан против нагрузки пружины. Винтовые пружины обычно используются. Типичные пружинные материалы включают оцинкованную сталь, нержавеющую сталь и для высокотемпературных применений Inconel X750.

Трим

Внутренние элементы клапана вместе обозначаются как трим клапана .В соответствии со стандартами API 600 «Стальные задвижки с фланцевым соединением и торцы для сварки встык, крышки с болтовыми соединениями» обшивка состоит из штока, посадочной поверхности в корпусе, посадочной поверхности ворот, втулки или наплавленного шва для заднего сиденья и направляющей отверстия штока. и небольшие внутренние детали, которые обычно контактируют с рабочей жидкостью, за исключением штифта, который используется для соединения шток-задвижка (этот штифт должен быть изготовлен из аустенитного материала из нержавеющей стали).

Рабочие позиции клапана
Клапан
Положения - это рабочие условия, определяемые положением диска или ротора в клапане.Некоторые клапаны предназначены для плавного переключения между двумя или более положениями. Обратные клапаны и обратные клапаны позволяют жидкости перемещаться в 2 или 1 направлениях соответственно.

Двухпортовые клапаны

Рабочие положения для двухпортовых клапанов могут быть либо закрыты (закрыты), так что поток вообще не проходит, полностью открыты для максимального потока, либо иногда частично открыты в любой степени между ними. Многие клапаны не предназначены для точного контроля промежуточной степени потока; такие клапаны считаются открытыми или закрытыми.Некоторые клапаны специально разработаны для регулирования различных величин расхода. Такие клапаны называются различными именами, такими как , регулирующие , , дросселирующее , , измеряющие , или игольчатые клапаны . Например, игольчатые клапаны имеют удлиненные конически-конические диски и соответствующие седла для точного управления потоком. Для некоторых клапанов может быть механизм, показывающий, насколько клапан открыт, но во многих случаях используются другие показатели расхода, такие как отдельные расходомеры.

На заводах с дистанционным управлением технологическим процессом, таких как нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, некоторые двухходовые клапаны могут быть обозначены как нормально закрытые (NC) или нормально открытые (NO) во время обычной работы. Примерами нормально закрытых клапанов являются пробоотборных клапанов , которые открываются только во время отбора пробы. Другими примерами нормально закрытых клапанов являются клапаны аварийного отключения, которые остаются открытыми при работе системы и автоматически закрываются при отключении электропитания.Это происходит, когда есть проблема с блоком или секцией системы жидкости, такая как утечка, чтобы изолировать проблему от остальной части системы. Примерами нормально открытых клапанов являются клапаны подачи продувочного газа или аварийные клапаны. При возникновении проблемы эти клапаны открываются (путем их выключения), в результате чего блок промывается и опорожняется.

Хотя сделано много двусторонних клапанов, в которых поток может идти в любом направлении между двумя портами, когда клапан помещается в определенное применение, часто ожидается, что поток будет идти из одного определенного порта на стороне выше по потоку на стороне клапана, к другому порту на стороне ниже по потоку .Регуляторы давления - это разновидности клапанов, в которых поток регулируется для создания определенного давления на выходе, если это возможно. Они часто используются для контроля потока газа из газового баллона. Регулятор противодавления - это разновидность клапана, в котором поток регулируется для поддержания определенного давления на входе, если это возможно.

Трехходовые клапаны
Схема трехходового шарового крана: L-образный шар справа, Т-образный шар слева Клапаны
с тремя портами выполняют множество различных функций. Некоторые из возможностей перечислены здесь.

Трехходовые шаровые краны поставляются с T- или L-образными проходами для жидкости внутри ротора. Т-образный клапан может использоваться для подключения одного впускного отверстия к одному или обоим выпускным отверстиям или соединения двух выпускных отверстий. Клапан L можно использовать для отключения обоих или подключения обоих, но не обоих из двух входов к одному выходу.

Затворные клапаны автоматически соединяют вход высокого давления с выходом, одновременно (в некоторых конфигурациях) предотвращая поток от одного входа к другому.

Однорычажные смесительные клапаны производят переменную смесь горячей и холодной воды с переменным расходом под управлением одной рукоятки.

Термостатические смесительные клапаны смешивают горячую и холодную воду для получения постоянной температуры в присутствии переменных давлений и температур на двух входных портах.

Четырехпортовые клапаны

4-портовый клапан - это клапан, корпус которого имеет четыре порта, равномерно распределенных по корпусу, а диск имеет два канала для соединения смежных портов.Он работает с двумя положениями.

Может использоваться для изоляции и одновременного обхода пробоотборного цилиндра, установленного на линии подачи воды под давлением. Полезно брать пробу жидкости, не влияя на давление в гидравлической системе, и избегать дегазации (нет утечек, нет потерь газа или попадания воздуха, нет внешних загрязнений) ....

Control
Моряк на борту корабля управляет колесом, управляющим топливным клапаном.
Многие клапаны управляются вручную с помощью ручки, прикрепленной к штоку.Если рукоятка повернута на девяносто градусов между рабочими положениями, клапан называется четвертьоборотным клапаном . Дроссельные, шаровые и плунжерные клапаны часто являются четвертьоборотными клапанами. Если ручка является круглой, а стержень является осью вращения в центре круга, то ручка называется маховичком . Клапаны также могут управляться приводами, прикрепленными к штоку. Это могут быть электромеханические приводы, такие как электродвигатель или соленоид, пневматические приводы, которые контролируются давлением воздуха, или гидравлические приводы, которые контролируются давлением жидкости, такой как масло или вода.Приводы могут использоваться для целей автоматического управления, например, в циклах стиральной машины, дистанционного управления, например, при использовании централизованной комнаты управления, или потому, что ручное управление слишком сложно, например, когда клапан очень большой. Пневматические приводы и гидравлические приводы нуждаются в линиях подачи сжатого воздуха или жидкости для питания привода: впускная линия и выпускная линия. Пилотные клапаны - это клапаны, которые используются для управления другими клапанами. Пилотные клапаны в линиях привода управляют подачей воздуха или жидкости, поступающей в приводы.

Заполняющий клапан в баке для туалетной воды - это клапан, работающий на уровне жидкости. Когда достигается высокий уровень воды, механизм закрывает клапан, который заполняет бак.

В некоторых конструкциях клапанов давление самой проточной жидкости или перепад давления проточной жидкости между портами автоматически контролирует поток через клапан.

Прочие соображения
Клапаны
обычно рассчитаны производителем на максимальную температуру и давление. Смачиваемые материалы в клапане обычно идентифицируются также.Доступны некоторые клапаны, рассчитанные на очень высокое давление. Когда дизайнер, инженер или пользователь решают использовать клапан для какого-либо применения, он / она должен убедиться, что номинальная максимальная температура и давление никогда не превышаются и что смачиваемые материалы совместимы с жидкостью, которой подвергается внутренняя часть клапана. В Европе конструкция клапана и номинальное давление подлежат обязательному регулированию в соответствии с Директивой об оборудовании под давлением 97/23 / EC (PED). ^[2]

Некоторые конструкции систем жидкостей, особенно на химических или энергетических установках, схематически представлены на диаграммах трубопроводов и измерительных приборов.На таких схемах различные типы клапанов представлены определенными символами.

Клапаны в хорошем состоянии должны быть герметичными. Тем не менее, клапаны могут со временем изнашиваться в процессе эксплуатации и создавать утечку либо между внутренней и внешней частью клапана, либо, когда клапан закрыт для остановки потока, между диском и седлом. Частица, попавшая между седлом и диском, также может вызвать такую утечку.

изображений

См. Также

Рекомендации

Внешние ссылки

Wikimedia Commons имеет СМИ, связанные с Valves .

,
Смотрите также

Из за чего сапунит дизельный двигатель

Двигатель без номера как поставить на учет

Как узнать если растянулась цепь на двигателе бмв м 30

Ваз 2114 как влияет датчик скорости на работу двигателя

Как перегреть двигатель

Как и чем промыть систему охлаждения двигателя ваз 2110

Предпусковой подогреватель двигателя для чего нужен

Как разобрать двигатель от холодильника без болгарки

Какой расход масла современными двигателями считается нормой

Как снять двигатель на нексии 8 клапанов

Как ведет себя двигатель после капиталки