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 28 Стандартизация 26 Газ.Нефть.Технологии УФА 13 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 39 Тулаэлектропривод 23 импортозамещение 20 видеорепортаж 24 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 90 Северный поток 10 Теплоснабжение 15 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 17 Инвестиции 48 Запорная арматура 35 Сертификация 63 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 21 Транснефть 102 Импортозамещение 133 Газпром 191 Аудиты 14 Шаровые краны 87 Клапаны 40 Трубы 49 Новинки и разработки 94 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 55 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 38 Обучение и кадры 16 Автоматизация 22 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 37 Международное сотрудничество 77 СПГ 33 Приводы 31 Нефтегаз 36 Новинки 62 КТОК 26 Нефть и газ 111 Экология 10 Насосное оборудование 37 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 25 ЧТПЗ 80 АДЛ 47 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 26 РЭП Холдинг 14 ГОСТ 11 ОМЗ 19 Сплав 21 АЭМ-технологии 17 Роснефть 48 Темпер 17 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 28 Ижнефтемаш 16 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 29 Трубная металлургическая компания 25 МК Сплав 93 Завод Трубодеталь 19 АЭС 46 ОМЗ-Спецсталь 10 ДС Контролз 18 выставка 136 Москва 28 МашСталь 11 арматура 27 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 436 Danfoss 91 БКЗ 37 Барнаульский котельный завод 21 литье 18 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 14 нефть 43 Данфосс 115 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 25 Задвижки 27 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 42 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 Итоги года 16 Росатом 87 Атомэнергомаш 59 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 запорная арматура 14 ООО Паровые системы 12 Россия 32 Уралхиммаш 17 Индия 10 Emerson 36 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 17 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 31 Корпорация «Сплав» 20 ООО "Темпер" 10 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 79 «Трубодеталь» 14 «Армалит» 18 водоснабжение 15 Hawle 19 Татнефть 11 ТМК 43 Гусар 31 Metso 14 ПОЛИПЛАСТИК 23 ТермоБрест 38 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 30 Курганская область 29 ООО «РТМТ» 19 «ПРИВОДЫ АУМА» 19 Энергомашкомплект 12 модернизация 41 ВМЗ 28 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 19 LD 23 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 16 ФРП 11 АЭМ - технологии 12 Петрозаводскмаш 13 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 12 ПромАрм 23 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 26 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 19 ПРИВОДЫ АУМА 21 электроприводы 61 Курган 25 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 промышленность 13 предохранительные клапаны 10 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 10 Китай 28 Курганский арматурный завод 14 НПП ТЭК 13 Силовые машины 20 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 11 ММК 15 Северсталь 17 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 48 сильфонные компенсаторы 12 GRUNDFOS 18 ГРУНДФОС 17 Авангард 10 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 30 машиностроение 34 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 10 конкурс 34 ГАКС-АРМСЕРВИС 26 производство 27 ИФАЗ 17 HEAT&POWER 15 Ижорские заводы 15 Астима 10 СИБУР 41 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 13 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 64 юбилей 18 обзор 10 ПКТБА 12 испытания арматуры 10 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 11 регулирующие клапаны 19 Турция 13 аудит 28 ЧелябинскСпецГражданСтрой 19 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 литейное производство 36 оборудование 18 рейтинг 14 Арзамасский приборостроительный завод 12 РАСКО 19 НПФ РАСКО 25 обучение 16 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 20 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 13 Петербургский Международный Газовый Форум 22 Белэнергомаш 16 Старооскольский арматурный завод 12 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 66 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 11 Эмерсон 14 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 28 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 14 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 32 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 11 Новое производство 19 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 АЛНАС 10 РИМЕРА 10 Этерно 12 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 39 Объединенная металлургическая компания 35 Выксунский металлургический завод 13 стенд 13 PCVExpo 15 нефтегазовый комплекс 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 11 HERZ 11 Группа ГМС 13 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 Газпром нефть 11 новое оборудование 13 энергоэффективность 13 маркетинг 10 шаровые краны 23 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 35 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 26 строительство газопровода 20 Интергазсерт 10 семинары 12 Курганхиммаш 11 Экспоцентр 10 трубопроводы 20 Эго Инжиниринг 17 Группа ЧТПЗ 77 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 16 Уфа 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 насосы 16 соглашение 12 Металлообработка 12 котлы 14 Минпромторг РФ 17 трубная продукция 11 поставка оборудования 46 ПНФ ЛГ автоматика 14 инжиниринг 10 криогенная арматура 10 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 10 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 22 ВАРК 11 обучение сотрудников 12 система менеджмента качества 11 атомная отрасль 30 нефтяная отрасль 11 российское производство 70 арматуростроение 31 Атомная энергетика 16 трубопровод 11 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 38 международная выставка 21 мировое арматуростроение 23 БИРС Арматура 17 Госкорпорация Росатом 11 награда 10 пао газпром 14 участие в выставках 26 проблемы отрасли 10 проектирование 10 новые технологии 31 компания АДЛ 10 Бирс 11 Нефтегаз-2018 10 поздравление 10 российское арматуростроение 42 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 делегация 12 YDF Valves 13 новые разработки 39 Заводы трубопроводной арматуры 20 видеорепортаж с производства 19 ЛГ Автоматика 16 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 11 участие в выставке 18 ПМГФ - 2018 10