Мир трубопроводной арматуры разнообразен. На популярность того или иного производителя сильно влияет общий экономический уровень, а также активность поставщиков. Большинство потребителей трубопроводной арматуры следуют за теми, от кого исходит предложение. Именно от их усилий во многом зависит, установит ли заказчик нечто надежное и приносящее прибыль или останется на прежнем уровне. Что предлагается в основном на рынке? То, что легче всего продать. Значительная часть арматуры продается буквально на глаз, то есть по минимальному количеству критериев. И, пожалуй, самое главное в подборе – это не забыть задачу. Обычно не клапан интересует заказчика, а техническое решение, формализованное в виде какого-либо устройства.
Рассмотрим очень востребованное в промышленности устройство – редукционный клапан для пара. Такие клапаны есть практически на любом пищевом, фармацевтическом или химическом предприятии, где в процессах производства используется насыщенный пар. Задача снижения давления присутствует всегда, когда давление пара источника выше, чем требуется технологическому процессу. Современные промышленные паровые котлы работают на том давлении, при котором обеспечивается максимальная эффективность котла. Но также есть потребители, для которых это давление является слишком высоким. Перед такими потребителями на паропроводе устанавливаются редукционные клапаны или просто паровые редукторы.
В большинстве случаев, говоря «редуктор», подразумевают пружинные клапаны прямого действия (рис. 1). Действительно, клапаны прямого действия довольно простые в конструкции. Но стремление снизить цену по-настоящему не имеет пределов. На самый дешевый клапан практически всегда найдется еще более дешевый аналог. Вопрос лишь в том, как далеко готов пойти заказчик в риске снижения работоспособности и получения высоких затрат на обслуживание. Конкуренция за редукционные клапаны крайне высокая. Достаточно взглянуть на рекламные баннеры поставщиков арматуры. Порой они напоминают предложение сезонных овощей. Но что на самом деле требуется заказчику, что он действительно хочет? Ему требуется непрерывный технологический процесс, отсутствие брака продукции, минимальные затраты на ремонт. Редукционный клапан, установленный в обвязке технологической линии, должен полностью соответствовать всем критериям работы установки, в составе которой он функционирует. Если более подробно рассмотреть функции редукционного клапана, то кроме собственно снижения давления клапан должен гарантировать выполнение и ряда иных требований. Точность во всем диапазоне, быстрая реакция на изменение расхода или первичного давления и так далее. Многие техпроцессы не могут полноценно обеспечиваться, если перечисленные критерии не выполняются.
На рисунке 2 зеленым цветом выделены обычные вопросы, на которые должен ответить заказчик для того, чтобы продавец подобрал ему редукционный клапан. Это безусловно важные вопросы, но если не расширить их спектр, то часть требований, которые могут быть важными для заказчика, попросту выпадут из рассмотрения. В итоге заказчик получит самый простой редуктор. Если ему такой и нужен, нет проблем. Но если не спросить больше, он не ответит, а значит будет автоматически введен в заблуждение! Красным цветом выделены вопросы, которые дают большее понимание о процессе, для которого предназначен редуктор. Следовательно, дают возможность подобрать более подходящее техническое решение. И вовсе не обязательно решением окажется редуктор. Это могут быть и два редуктора, установленные параллельно, или вовсе комплектная редукционная станция, представляющая собой редукционный клапан со всеми необходимыми для ее работы элементами обвязки (рис. 3). Получив клапан, не способный выполнить все функции, которые на самом деле требуются заказчику, радость от покупки быстро сменится унынием. И если бы только одним им. Убытки от несоблюдения технологического процесса. Дополнительные расходы на обслуживание и эксплуатацию. Повторные совещания на тему, как нормализовать наконец работу участка. Новые технические задания, тендеры, переторжки, закупки и прочая рутинная, порой и бессмысленная деятельность, платит за которую в конечном счете потребитель продукции.
Автор статьи присутствовал на совещании у главного инженера завода, куда были приглашены поставщики простейших клапанов, компоненты которых производятся в странах Азии с последующей сборкой в России, а также поставщик европейских клапанов. Разговор бойко начали поставщики бюджетных клапанов, будучи уверенными, что получение заказа – дело уже решенное. Клапан был у них на складе, цена ниже цены немецкого, который к тому же надо было ждать три месяца. Разумеется, речь сразу пошла о заключении договора и сроке поставки. Потирая руки и развалившись в офисном кресле, важно подняв брови, ребята рассказали, что это «хорошие клапаны, очень популярные и их охотно покупают». Однако на этот раз заказчика интересовали несколько иные вопросы. Вопрос о минимальном рабочем расходе, на котором редуктор может стабильно поддерживать давление, застал врасплох. Вопрос про перепад давления, требующий применения перфорированного затвора, отправил поставщиков в нокаут. Они еще раз пробубнили про высокое качество, что никто не жалуется и отправились… домой. Дело в том, что заказчик, к сожалению, уже имел дело с редукторами, которые просто не могли обеспечивать стабильное поддержание давления в условиях достаточно широкого диапазона расходов и разных заданий уставки применительно к его технологическому процессу. Интересно, что внешне редукторы не сильно отличались, только один поставщик гарантировал результат, а другой гарантировал абстрактное качество. Не исключаю, что они еще и обиделись на заказчика, впервые в жизни ощутив, что кроме эфемерных свойств есть еще и реальные.
На рисунке 4 также изображен паровой редукционный клапан. Хотя внешне более напоминает искусственный спутник земли, это общепромышленный паровой редуктор с пилотным управляющим клапаном и несколькими возможностями для удаленного управления. Клапан разработан немецкой компанией Baelz, которая не так давно отметила 125-летие.
Если присмотреться к конструкции, можно увидеть, что импульсные линии уже смонтированы и их длина минимально необходима. Это важно, так как производство – это не лаборатория с идеальными условиями. Слишком длинные и/или гибкие трубки импульсных линий, медные, например, легко повреждаются и текут в местах соединений. Они могут быть задеты вилами погрузчика или тельфером, или просто рукой проходящего рядом по своим делам персонала. Короткие трубки из нержавеющей стали довольно сложно повредить. В отличие от клапанов традиционной конструкции охлаждающий сосуд не только заранее смонтирован на корпусе клапана, но и импульсная линия внутри превращена в спираль для более эффективного охлаждения. Это очень надежное техническое решение, которое действительно редко встретишь. Но редко не значит плохо, не так ли? Производитель сделал именно так, заботясь о потребителе. И, разумеется, о себе, потому что проблемы не нужны никому. Получая клапан в виде россыпи компонентов (клапан, мембранная часть, импульсные линии, охлаждающий сосуд), после монтажа можем обнаружить то, что представлено на рисунке 5, где моток медной трубки просто достали из коробки, чуть размотали и тут же смонтировали. Чем большую готовность имеет оборудование, тем ниже вероятность, что его неправильно соберут. Казалось бы, имея инструкцию, нет проблем собрать, но реальность часто иная. Монтаж происходит быстро, монтажники имеют разную квалификацию, условия монтажа тоже. Слабая освещенность, повышенные температуры, грязь, отсутствие мест для отдыха и пр. (рис. 6) вынуждают делать ошибки, которые никому не нужны. Идеальный вариант должен называться plug and play. Промышленность это любит не меньше домохозяек. Что до инструкций, то вы и сами знаете, что они могут выкидываться вместе с коробками. Глядя на фото, можно предположить и о других применениях. На инструкции по монтажу и эксплуатации можно, например, поесть.
Но вернемся к редукционному клапану. Пилотный клапан располагается отдельно от корпуса редукционного клапана. Этим достигается гибкость заказа. То есть одинаковые клапаны можно комплектовать разными пилотами. Этим также достигаются лучшие условия для последующего ремонта/обслуживания и унификации. Кроме пилота, в тот же выносной модуль монтируется управляющий клапан, при помощи которого автономный редуктор может иметь удаленное управление ПУСК-СТОП. О таких вариантах чаще всего никто не знает. Все привыкли, что для останова и запуска автономного редуктора необходимо вручную закрыть вентиль на входе, а на пуске снова его открыть. Это не так. Если установка с редуктором работает в прерывистом режиме или располагается в месте, ограниченном для свободного доступа, удаленное управление при помощи встроенного управляющего электромагнитного клапана (рис. 7) оказывается гораздо дешевле, чем установка отдельно стоящего отсечного клапана на паропроводе.
Пилотное управление дает существенное преимущество перед клапанами прямого действия. Малый ход пилотного клапана в сочетании со слабой, а значит более линейной в усилии пружиной обеспечивает пропорционально большее перемещение главного клапана, тем самым сохраняя точность регулирования выходного давления во всем диапазоне рабочих расходов. Пружинные редукторы прямого действия принципиально не способны гарантировать точность во всем диапазоне. В пилотных клапанах выходное давление воздействует не на главный клапан, как у клапанов прямого действия, а на пилот, который в свою очередь, регулируя подачу пара со входа, подает сигнал на перемещение главного клапана.
Вместе с настройкой пилота, которая обычно у подобных клапанов производится вручную, есть возможность удаленного управления уставкой в широком диапазоне. Для этого на выносном блоке монтируется электропривод. Таким образом, автономный клапан можно не только запускать и останавливать от внешних сигналов, но также управлять давлением, плавно его повышая или снижая с определенной скоростью в зависимости от требований технологического процесса. Трудно назвать это редукционным клапаном. По набору функций это скорее станция управления давлением пара.
На простом примере обычного редукционного клапана можно понять, что вовсе не обязательно даже знать о всех технических возможностях конкретной модели. Достаточно сформулировать требования к выполнению задачи снижения давления. После чего инженер сможет подобрать средства и техническое решение, которые выполнят задачу.
По нашему опыту о широких возможностях редукционных клапанов вообще мало кто знает и оттого практически их нигде не применяют. Ориентиром часто бывают простейшие конструкции, а заказчик остается на периферии технологий, теряя реальные деньги. Между тем только повышая планку требований и следуя им, промышленность может гарантированно развиваться, улучшая качество выпускаемой продукции, а значит и качество нашей жизни.
Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, № 4 (66)
