Редукционный клапан. Классификация, расчет регулирующего клапана, модернизация, страница 2

 

Рисунок 6.2 – Запорно-регулирующий клапан впрыска с игольчатым плунжером.

Особенностью конструкции является установка в выходном патрубке 10 – ступенчатого дросселя. В седле выполнено 39 отверстий, соответствующих дроссельным каналам с резкими сужениями и расширениями. Дроссель представляет собой комплект прилегающих друг к другу и сваренных между собой перфорированных дисков. Дроссель установлен в обойме, хвостовик которой примерно на 200 мм  выходит за обрез патрубка и перекрывает начальный участок присоединительного трубопровода. Все детали изготовлены из аустенитной стали 12Х18Н10Т. Т.о., предотвращение эрозионного износа выходного патрубка и прилегающего участка трубопровода осуществляется в 2,0 – 2,5 раза скорости среды на выходе из отверстий дросселя и исключения сдросселированного потока на стенки патрубка и трубопровода.

 По своим эксплутационным характеристикам клапаны относятся к всережимным регуляторам питания, какими являются РО. Клапаны могут быть использованы для регулирования питания котла как в режиме растопки, так и при работе котла на номинальных параметрах.

6.1.2 Клетковые клапаны.

В последние годы появились оригинальные решения разгрузки плунжера, при которой сохраняются положительные стороны односедельного клапана в сочетании со значительным уменьшением перестановочных усилий, а, следовательно, и привода.

Решения по разгрузке реализованы в так называемых клетковых регулирующих клапанах, которые получили свое название по характерной для них детали – клетке, внутри которой перемещается плунжер. Клетка представляет собой цилиндрическую втулку, жестко закрепленную в корпусе. На боковой поверхности клетки имеются отверстия или прорези для прохода регулируемой среды. Клетка является направляющей затвора, а иногда одновременно и седлом регулирующего органа. Широкое распространение клетковых клапанов объясняется многочисленными их достоинствами. Прежде всего, весьма эффективным оказался используемый в них принцип дросселирования, который заключается в разбивке всего потока регулируемой среды, проходящей через отверстия в клетке во внутреннюю ее полость, на ряд направленных друг против друга струй.

При работе клетковых регулирующих клапанов в режиме, опасном с точки зрения возникновения кавитации, обычно применяют специальную «антикавитационную» втулку, на боковой поверхности которой выполнены отверстия малого диаметра. Струи, выходящие из отдельных отверстий, сталкиваются, происходит интенсивная турбулизация поток и, как следствие, диссипация большого количества кинетической энергии.[82]

Для снижения высокого уровня аэродинамического шума, сопровождающего течение пара при больших перепадах давления, применяют специальный «антишумовой» вариант клетки. Принцип конструкции заключается в том, что высокоскоростные газовые струи, выходящие из отдельных отверстий малого диаметра или узких прорезей, не соприкасаются. Подача среды – под плунжер. Применение «антишумовых» конструкций позволяет снизить уровень шума на 15-20 дБ. Организация дросселирования потока среды в клетковом клапане не связана с конфигурацией корпуса после дроссельного сечения. Поэтому клетковые регулирующие клапаны могут быть как проходными, так и угловыми. Существенным достоинством клетковых регулирующих органов является возможность значительной разгрузки плунжера от воздействия потока и перепада давления.[86]

 

Рисунок 6.3 – Односедельные регулирующие клапаны с полым цилиндрическим плунжером.

           

Принцип конструкции клетковых регулирующих клапанов допускает их блочно-модульное построение и высокую степень унификации. Путем замены клеток может быть достигнуто, например, изменение условной пропускной способности, пропускной характеристики, а также выполнение специальных требований.

Важным обстоятельством является то, что корректировка пропускной характеристики может быть выполнена путем сверления дополнительных отверстий на боковой поверхности втулки.[85]

В конструкции клапана рисунок 6.5 предназначенного для регулирования потоков кавитирующей жидкости, установлено «антикавитационное» седло, на боковой поверхности которого выполнены отверстия, попарно расположенные на нескольких уровнях диаметрально противоположно друг другу.

При перемещении плунжера относительно седла изменяется число пар этих отверстий, благодаря чему изменяется расход. Следует отметить, что цилиндрические отверстия в клетке имеют ступенчатую форму. Благодаря этому сжатое сечение в струе образуется на некотором удалении от внутренней стенки клетки. Каверны разрушаются после того, как жидкость оказывается за пределами поверхностей плунжера и седла, что предупреждает возможность их разрушения от кавитации.[77]

 

Рисунок 6.4 –  Клапан одноступенчатый со специальным плунжером

Рисунок 6.5 –  Клетковый клапан.

Рисунок 6.6 – Клетковый клапан с устройством гашения шума.

Для увеличения потерь на трение в отверстиях и повышения степени турбулизации струй в ряде случаев в них нарезают резьбу.

Для высоких перепадов давления среды предназначен клапан клеткового типа с малошумным устройством. В его конструкции применен специальный плунжер, позволяющий организовать постепенное снижение давления. Достигаемое при этом уменьшение скорости обуславливает снижение шума на 20 дБ. Срабатывание давления даже на 95% от величины входного давления не сопровождается возникновением кавитации в пристенных областях. В случае возникновения ее во внутренней полости клетки разрушение деталей не происходит.

Рисунок 6.7 –  Многоступенчатый клетковый клапан.

Отличительной чертой клапанов такой серии  является модульный принцип конструктивного выполнения их плунжерного комплекта. Применение сменных дырчатых дисков позволяет обеспечить широкий диапазон регулирования, а в сочетании с эффектом самоочистки за счет плотного скольжения плунжера во втулке способствует не только улучшению показателей эксплуатационной надежности, но и удлинению срока службы.

Значительно более высокое сопротивление дроссельного канала, расположенного в основном в пределах плунжера, обуславливает снижение К_u до 40-50% по сравнению с данными для клапанов стандартного исполнения того же D_y.

На рисунке 6.7 изображен клетковый клапан со втулками многоступенчатого дросселирования. В них поток последовательно проходит через отверстия нескольких концентрично установленных втулок, а потеря давления происходит как в отверстиях, так и в камерах расширения по ходу потока и в общей выходной камере.[81]

 6.1.3 Арматура поворотно-золотникового типа.

Наиболее целесообразная область применения поворотно-золотниковой арматуры – регулирование больших расходов в технологических процессах, в которых допускаются нерегулируемые протечки.