М. Блазинарич, Е. Ефимов. Разновидности обратных клапанов MIV. Клапаны для жидких сред

М. Блазинарич, Е. Ефимов. Разновидности обратных клапанов MIV. Клапаны для жидких сред...

Каким должен быть идеальный обратный клапан? Наверное, самое важное в работе идеального обратного клапана ― это надежно и плотно закрыться с падением давления в трубопроводе в нужный момент (и за нужный период времени), исключив после закрытия движение жидкости через диск в обратную сторону.
Различные области применения обуславливают многочисленность конструкций обратных клапанов, предлагаемых на рынке.

Диаграмма 1. ― Правильный выбор обратного клапана в ассортименте MIV

Представляем обратные клапаны, которые производит компания Metalska industrija Varazdin.

Область применения обратных клапанов, выпускаемых MIV, охватывает диаметры от Ду 80 до 3200 (большие диаметры по запросу), Ру до 64 и температуры до +350°С.

Самыми важными за более чем 70-летний период производства MIV обратной арматуры можно считать увеличение параметров рабочей среды (температура, давление) обратных клапанов, модернизацию системы уплотнения «диск-седло», расширения функционала (имеются в виду устройства «2 в 1», «3 в 1»).

Система уплотнения «диск-седло», выполненная в форме наклонного конуса, была подробно описана в выпуске журнала «Вестник арматурщика» №1(21)2015. Коротко отметим ее основные преимущества:

• значительно повышена надежность и долговечность узла «диск-седло»,
• улучшена плотность закрытия «диск-седло»,
• снижена вероятность заклинивания арматуры (в узле «диск-седло»),
• значительно снижены моменты на страгивание диска арматуры при открытии ― это важно, так как клапан должен оперативно реагировать на поток.

Предлагаем диаграмму для выбора обратных клапанов MIV. Четкий алгоритм выбора изделия позволит заказчику или проектной фирме осуществить правильный выбор обратного клапана среди широкого ассортимента предлагаемых на рынке обратных клапанов MIV.

Рисунок 1 ― Обратный клапан с седлом в форме наклонного конуса
Возьмем на себя смелость в качестве главного критерия разделения обратных клапанов в этой статье взять рабочую среду: жидкость или пар/газ. Известно, что жидкости практически несжимаемы, в отличие от пара и газов. Поэтому, если для обратного клапана, работающего, например, в насосной станции, быстрое и неконтролируемое закрытие без демпфирования, скажем так, нежелательно, то для его «сородича», применяемого, например, на паропроводе, ведущем от турбины, высокая скорость закрытия может быть определяющим фактором работы (1 секунда и менее).

Жидкие среды

«Идеальный» клапан, работающий на жидкой среде, начинает закрываться при падении давления прямого потока на нужное значение, и в момент, когда поток в трубопроводе условно находится в состоянии спокойствия (равновесия), обратный клапан должен быть полностью закрыт.

Возьмем некоего крупного потребителя воды, к примеру, металлургический завод. Насосная станция по водозабору находится в низине, на берегу реки, вода подается по трубопроводам диаметром 1200 мм, на высоту 80 метров, длина трубопровода от насосной станции до завода, скажем, сотни метров. В случае остановки насосов обычный клапан начинает ускоренно закрываться и захлопывается, возникает гидравлический удар. Скачки давления сопровождаются сильными характерными шумами. Динамическая ударная нагрузка на диск и седло от неконтролируемого быстрого закрытия может повредить клапан или привести к более печальным последствиям: разрыв трубопровода, повреждение насосов от разрушения клапанов и т. д.

Рисунок 2 ― Моделирование гидравлического удара: скачок давления после неконтролируемого закрытия обратной арматуры (источник ― HYDROMAT Flow control)
Рисунок 3 ― Плавное закрытие обратного клапана ― работа ступенчатых демпферов

Величина динамической ударной нагрузки зависит от момента инерции движущихся частей арматуры и скорости закрытия диска (особенно важна скорость на последней фазе закрытия).

На представленном ниже рисунке смоделирована такая ситуация.

Поэтому в таких случаях существует необходимость установки обратных клапанов с демпфирующими устройствами («гидротормозами»).

Применение эффективных демпферов и контролируемое закрытие можно представить в таком виде:

Клапаны для контролируемого закрытия

Контролируемое закрытие ― применение демпфирующих устройств ― позволяет в значительной степени уменьшить гидравлический удар, динамическая ударная нагрузка на обратный клапан в этом случае пренебрежимо мала.

Фото 1 ― Обратные клапаны MIV V2-09V/A с одним демпфером


Как видно из диаграммы по выбору оборудования MIV, заводом предлагаются обратные клапаны с двумя или с одним демпфером. Положение демпфера (демпферов) может быть изменено после поставки непосредственно самим заказчиком (для этого компания MIV предлагает обучающее видео), однако, конечно, лучше оговаривать положение демпфера заранее, в ходе размещения заказа. Заказчик может сам выбрать: два демпфера малого размера или один демпфер, достаточный для компенсации водяного столба жидкости обратного потока, естественно, большего размера, чем два отдельных (слева и справа) демпфера, рассчитанных на те же режимы работы. Как правило, большие обратные клапаны комплектуются двумя демпферами вместо одного, который, вероятно, будет чересчур массивным по размерам и весу в сравнении с самой арматурой. Два демпфера должны быть синхронизированы между собой маслошлангом для обеспечения четкого одинакового усилия торможения с обеих сторон (см. фото 2).

Фото 2 ― Обратный клапан MIV V2-09V/2A c двумя синхронизированными демпферами Ду 2200 для Ростовской АЭС
При этом сам демпфер конструктивно может быть 2- или 3-ступенчатым (для более плавного закрытия). 3-ступенчатые демпферы ― это, как нетрудно догадаться, дальнейшее развитие 2-ступенчатых систем. Главная задача 3-ступенчатого демпфера, с которой он справляется на «отлично» ― это плавное закрытие клапана по трем фазам. Каждая фаза ― это определенный угол хода клапана, растянутый по времени, заданном заказчиком, путем регулирования маленьких клапанов скорости демпфера. То есть клапан можно очень точно настроить под требования насосной станции.

Отдельное место в семье обратных клапанов с демпферами занимают многофункциональные обратные клапаны с возможностью управления потоком, так называемые комбинированные клапаны «2 в 1» и «3 в 1»


Рисунок 4 ― Работа 2- (справа) и 3-ступенчатых (слева) демпферов (источник – HYDROMAT Flow control)
Комбинированные клапаны «3 в 1» ― это многофункциональные устройства, используемые в качестве запорной арматуры, для ограниченного дросселирования потока и, разумеется, по своему главному предназначению: в качестве обратного клапана с настраиваемой демпфирующей системой. В случаях, когда в насосной тесно и установить три устройства ― задвижку, дроссель (заслонку) и обратный клапан ― на требуемом друг от друга удалении (3-5 х DN трубопровода) невозможно, спасти ситуацию может такое многофункциональное устройство, также снабженное демпферами.

Соединение привода и вала арматуры осуществляется с помощью муфты мертвого хода, которая обеспечивает приоритетное функционирование арматуры в качестве обратного клапана (затвора) с тем, чтобы клапан автоматически закрывался обратным потоком из любого положения. Ручной или электрический привод обеспечивают надежное перекрытие (класс герметичности «А»). Также приводом арматуры можно ограниченно дросселировать поток. Для абсолютно гарантированного закрытия арматуры обратным потоком при любых, даже малых давлениях в режиме работы «обратный клапан» предусмотрена комплектация арматуры рычагом с грузом, смонтированным со стороны гидравлической демпфирующей системы. Клапаны «2 в 1» сконструированы по тому же принципу и выполняют функции обратного клапана и задвижки.

Управляемые обратные клапаны

Управляемые обратные клапаны с электрогидравлическим приводом (сервоприводом) применяются в качестве так называемых «клапанов аварийного закрытия». Они находят широкое применение на насосных станциях АЭС, ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС. При пуске насоса арматура открывается по сигналу с помощью гидравлического сервопривода, в нормальном режиме диск фиксирован в условном положении «полностью открыто».

Рисунок 5 ― Какую арматуру заменяет комбо-клапан 3 в 1 V2-09V-Kombo
Рисунок 6 ― Комбинированный клапан 3 в 1 MIV V2-09V/A-Kombo

Фото 3 ― Комбинированный клапан 3 в 1 MIV V2-09V/A-Kombo
Рисунок 7 ― Принципиальная схема сервопривода управляемого обратного клапана (клапана аварийного закрытия)

Фото 4 ― Управляемые обратные клапаны MIV V3-06VH



Клапан идеален для тех случаев, когда поток имеет маленькую скорость и в нормальном режиме традиционный обратный клапан не был бы полностью открыт (=сопротивление потоку). Использование такой схемы работы арматуры позволяет значительно снизить потери давления в трубопроводе в отличие от обычных обратных клапанов. При отключении насосов комбинированный затвор (клапан аварийного закрытия) закрывается: рычаг с грузом гарантируют плотное закрытие арматуры, демпфирующая гидравлическая система плавно притормаживает диск, исключая риск возникновения гидроудара и повреждения трубопровода. Для демпфирования могут быть использованы 2- или 3-ступенчатые гидравлические цилиндры. Сам гидравлический сервопривод может быть укомплектован ручным насосом для взвода арматуры в «боевое положение». Надежность системы может быть повышена путем установки на трубопроводе различных датчиков (давления, температуры и др.) и их привязки к комбинированному клапану по заранее разработанному алгоритму.

В комплект поставки арматуры, как правило, включаются маслостанция высокого давления (до 120 атм) и электрический шкаф управления, монтируемый непосредственно на клапане или на маслостанции.

Рисунок 8 ― Управляемый обратный клапан MIV V3-06VH с электрическим шкафом управления и маслостанцией
Рисунок 9 ― Внутренняя 3-точечная блокировка (блокировка диска) обратного клапана

Рисунок 10 ― Внешняя блокировка (по валу) клапана
Фото 5 ― Маслостанции обратных клапанов MIV V3-06H

Любой из описанных выше обратных клапанов производства MIV может быть оборудован системой блокировки диска, например, если на время ревизии трубопровода, особенно большого диаметра, необходимо обеспечить абсолютную гарантию, что обратный клапан будет в закрытом положении. Среди систем блокировки обратных клапанов, предлагаемых компанией MIV, можно выделить два разных типа: внутреннюю и внешнюю блокировку (соответственно: блокировку диска и блокировку вала). Блокировка диска может быть ручной или гидравлической.

Таким образом, за счет дополнительных опций, компания MIV предлагает заказчику еще больше расширить функционал обратных клапанов, максимально удовлетворив потребности клиента.

Опубликовано в "Вестнике арматурщика" №2(22) 2015

Размещено в номере: "Вестник арматурщика" № 2 (22) 2015
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 30 Стандартизация 35 Газ.Нефть.Технологии УФА 14 ЗАО РОУ 11 Вестник арматуростроителя 51 НПО Регулятор 11 Тулаэлектропривод 27 импортозамещение 24 видеорепортаж 33 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 97 Северный поток 10 Теплоснабжение 21 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 18 Инвестиции 49 Запорная арматура 54 Сертификация 73 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 22 Запорно-регулирующая арматура 28 Транснефть 108 Импортозамещение 138 Газпром 194 Награды 21 Аудиты 15 Шаровые краны 96 Клапаны 55 Трубы 50 Новинки и разработки 99 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 66 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 40 Обучение и кадры 16 Автоматизация 30 Локализация 27 НИОКР 36 Теплоэнергетика 11 Инновации 38 Международное сотрудничество 82 СПГ 35 Приводы 40 Нефтегаз 38 Новинки 63 посещение предприятий 12 КТОК 26 Нефть и газ 112 Экология 15 Насосное оборудование 47 Сила Сибири 22 РАВВ 11 ТЭЦ 18 Армалит 30 ЧТПЗ 87 АДЛ 57 ТЭКО-ФИЛЬТР 27 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 11 РТМТ 31 РЭП Холдинг 15 ГОСТ 13 ОМЗ 20 Сплав 22 Белэнергомаш-БЗЭМ 13 АЭМ-технологии 18 Роснефть 49 Темпер 21 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 22 АУМА 36 Ижнефтемаш 18 Ивано-Франковский арматурный завод 16 «АДЛ» 33 Трубная металлургическая компания 37 МК Сплав 105 Завод Трубодеталь 21 АЭС 47 задвижки 14 ОМЗ-Спецсталь 11 ДС Контролз 19 ARMTORG 12 выставка 147 Москва 29 МашСталь 12 арматура 32 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 11 трубопроводная арматура 531 Danfoss 117 клапан 11 БКЗ 40 Барнаульский котельный завод 39 литье 21 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 Астин 10 ЦНИИТМАШ 16 нефть 43 Данфосс 140 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 32 Задвижки 29 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 45 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 БРОЕН 11 Итоги года 18 Росатом 90 Атомэнергомаш 60 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 ОЗНА 12 запорная арматура 21 Константа-2 10 ООО Паровые системы 12 Россия 33 Уралхиммаш 18 Индия 10 Emerson 40 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 23 «РусГидро» 10 «Конар» 14 ООО «Приводы АУМА» 41 Корпорация «Сплав» 22 ООО "Темпер" 14 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 80 «Трубодеталь» 15 «Армалит» 21 НПО "Регулятор" 13 водоснабжение 23 Hawle 22 Татнефть 11 ТМК 51 Гусар 32 Metso 17 ПОЛИПЛАСТИК 25 ТермоБрест 47 Росстандарт 18 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 35 Курганская область 33 ООО «РТМТ» 24 «ПРИВОДЫ АУМА» 21 Энергомашкомплект 13 модернизация 46 Арматурный Завод 10 ВМЗ 32 Росводоканал 13 Первоуральский новотрубный завод 15 Трубодеталь 13 НОВАТЭК 20 LD 32 НПО ГАКС Армсервис 13 Благовещенский арматурный завод 17 Водоприбор 13 ФРП 11 АЭМ - технологии 13 Петрозаводскмаш 16 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 14 ПромАрм 24 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 12 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 27 ГУП ТЭК СПб 17 ПТПА 20 ПРИВОДЫ АУМА 31 электроприводы 73 Курган 26 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 СПД БИРС 11 промышленность 14 предохранительные клапаны 13 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 11 Китай 28 дисковые затворы 10 газовое оборудование 10 Курганский арматурный завод 16 НПП ТЭК 13 Силовые машины 23 форум 24 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 19 ММК 23 Северсталь 19 Тяжпромарматура 20 ПАО Татнефть 10 Заметки редактора 44 Armtorg 48 сильфонные компенсаторы 13 GRUNDFOS 23 ГРУНДФОС 21 Авангард 11 Арматуростроитель года 18 Иран 11 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 34 машиностроение 40 итоги 25 КОНАР 24 фитинги 12 конкурс 38 ГАКС-АРМСЕРВИС 29 производство 29 ИФАЗ 20 HEAT&POWER 19 Ижорские заводы 18 Астима 11 СИБУР 45 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 14 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 72 юбилей 23 обзор 11 ПКТБА 13 испытания арматуры 12 ПНТЗ 11 Редукционно-охладительные установки 13 регулирующие клапаны 19 Турция 15 банкротство 12 аудит 30 ЧелябинскСпецГражданСтрой 22 экспорт 17 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 Хавле 12 литейное производство 43 оборудование 23 рейтинг 18 Арзамасский приборостроительный завод 16 РАСКО 21 НПФ РАСКО 28 обучение 23 KSB Group 13 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 25 аккредитация 13 атомная промышленность 10 Temper 10 НТА-Пром 12 газовая отрасль 16 Петербургский Международный Газовый Форум 25 Белэнергомаш 21 ГК Авангард 10 Старооскольский арматурный завод 16 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 11 МЗТА 12 конференция 78 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 17 Эмерсон 16 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 30 Уплотнения 10 Метран 11 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 16 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 42 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 14 Новое производство 22 Valve World Expo 17 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 поставка арматуры для АЭС 11 АЛНАС 11 РИМЕРА 11 Valve World Expo - 2016 10 Этерно 12 Владимир Путин 11 расширение ассортимента 13 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 качество 11 новинка 41 Объединенная металлургическая компания 45 Выксунский металлургический завод 17 стенд 13 WorldSkills Russia 11 PCVExpo 24 Криоген-Экспо 13 нефтегазовый комплекс 10 судовая арматура 12 история арматуростроения 12 автоматизация 14 локализация 15 HERZ 12 Группа ГМС 14 контрафакт 12 магистральный нефтепровод 13 конкурс проектов 11 Газпром нефть 12 новое оборудование 16 энергоэффективность 14 маркетинг 10 шаровые краны 39 трубопроводная арматура для АЭС 13 поставка 39 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 43 развитие производства 16 строительство газопровода 20 расширение линейки 16 Интергазсерт 11 семинары 17 САЗ Авангард 15 Курганхиммаш 17 Экспоцентр 11 насосные агрегаты 14 трубопроводы 25 Эго Инжиниринг 21 Группа ЧТПЗ 92 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 премия 11 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 20 Атоммаш 11 Уфа 10 rotork 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 обновление 14 насосы 20 соглашение 13 Металлообработка 13 технический семинар 14 котлы 14 ТВЭЛ 10 Минпромторг РФ 18 трубная продукция 27 Энергетика 10 испытания 10 поставки оборудования 10 поставка оборудования 87 патент 10 ПНФ ЛГ автоматика 14 открытие производства 18 инжиниринг 12 новинки 11 криогенная арматура 16 Группа ПОЛИПЛАСТИК 10 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 15 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 30 ВАРК 15 обучение сотрудников 19 система менеджмента качества 15 атомная отрасль 31 нефтяная отрасль 16 российское производство 75 арматуростроение 46 котельное оборудование 19 технологии 10 Выставка 11 Атомная энергетика 16 трубопровод 12 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 24 медиагруппа Armtorg 46 международная выставка 25 мировое арматуростроение 25 БИРС Арматура 20 АО "Атомэнергомаш" 10 Госкорпорация Росатом 11 отгрузка оборудования 20 награда 15 деловая встреча 11 ЭЛЕМЕР 10 пао газпром 14 Госкорпорация "Росатом" 11 участие в выставках 35 проблемы отрасли 10 проектирование 11 новые технологии 35 компания АДЛ 20 НПО «Регулятор» 10 ПАО «Газпром» 14 Бирс 12 СП "ТермоБрест" ООО 18 награждение 12 Нефтегаз-2018 10 поздравление 19 праздник 10 Lady арматуростроения 12 российское арматуростроение 53 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 17 делегация 16 YDF Valves 13 международные стандарты 10 новые разработки 77 водный форум 12 запорно-регулирующая арматура 13 Заводы трубопроводной арматуры 23 PCVExpo 2018 12 интервью с выставки 33 Повышение производительности труда 10 видеорепортаж с производства 34 выставки 12 сертификация 10 ЛГ Автоматика 17 интервью с дирекцией 20 видеорепортаж с производственной площадки 13 Белэнергомаш – БЗЭМ 15 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 26 участие в выставке 67 Aquatherm Moscow 2019 18 ПМГФ - 2018 17 Легенды арматуростроения 10 ЭКВАТЭК 2018 13 трубная промышленность 20 участие в форуме 17 Hartmann 10 Материалы конференции «Внутренняя стандартизация конечных потребителей трубопроводной арматуры. Новые разработки в отрасли арматуростроения» 12 Конкурс 10