Электромагнитный запорный клапан

Клапаны с электромагнитным приводом (ЭМП), устанавливаемые на тру­бопроводах и емкостях, предназначены для отключения, распределения, смешивания и сброса потоков жидких и газообразных сред путем изменения про­ходного сечения в затворе. Клапаны в основном применяются в качестве исполнительных устройств системы автоматического управления, с помощью которых осуществляется управление потоками рабочей среды в трубопроводах при подаче электроэнергии на обмотку электромагнитного привода.

Основными элементами клапанов с электромагнитным приводом являются запорное устройство и электромагнитный привод. Функциональные назначения запорного устройства: в зависимости от требований тех задания и самого проекта открывать/закрывать поток рабочей среды по трубопроводным системам, поддерживая герметичность в дисковом затворе, так и в отношении внешней среды; переключать поток или его часть из одной магистрали в другую. Отличи­тельной особенностью запорного устройства клапанов является возвратно-посту­пательное перемещение запирающего элемента затвора параллельно направлению оси потока рабочей среды. Электромагнитный привод клапана используется для приведения в движение и удержания в определенном положении запирающего элемента затвора. Большинство конструкций электромагнитных запорных клапанов снабжены встроенным электромагнитным приводом, содержащим ряд общих с запорным устройством деталей, подвергающихся непосредственному воздействию давления и темпера­туры рабочей среды.

К клапанам с ЭМП относятся только конструкции, у которых возвратно-поступательное перемещение запирающего элемента запорного устройства осуществляется за счет усилия, развиваемого электромагнитным приводом при подаче напряжения на его обмотку. При этом может дополнительно использоваться энергия рабочей среды. Возврат в исходное положение осуществляется либо за счет усилия возвратной пружины и массы подвижной системы при снятии напряжения с обмотки привода, либо путем изменения полярности электрического сигнала, подаваемого на катушку (или подаче напряжения на другую обмотку катушки) у реверсивных поляризованных электромагнитных приводов. На всех стадиях работы клапанов с электромагнитным приводом в автоматическом ре­жиме не требуется мускульное усилие оператора. Ручной дублер (если он пре­дусмотрен конструкцией) предназначен для управления запорным устройством клапана при отсутствии электроэнергии, в случае выхода из строя катушки привода, при некоторых видах наладки и при ремонте системы, в которой установлен клапан. Конструкции, в которых электромагнитный привод приме­няется только для управления механическими защелками, фиксирующими запи­рающий элемент в крайнем положении, а сам запирающий элемент приводится в действие за счет других видов энергии — мускульного усилия оператора, энергии сжатой среды или пружины, к клапанам с электромагнитным приводом не относятся.

Повышенные требования к надежности работы автоматизированных систем управления технологическими процессами в ряде отраслей промышленности обусловили появление новых требований к клапанам с электромагнитным при­водом. К их числу относятся: сохранение положения запирающего элемента затвора клапана электромагнитного нормально открытого или управляемой нм арматуры в случае возникновения ава­рийных ситуаций (разрыв трубопровода; исчезновение напряжения в электри­ческой цепи управления электромагнитного привода; заполнение помещения, в котором установлен клапан, паровоздушной средой с температурой до 150С и давлением до 0,5 МПа); преимущественное нахождение обмотки электромаг­нитного привода под напряжением в течение всего срока службы с целью возврата в исходное положение запирающего элемента затвора при снятии напряжения в электрической цепи управления. Выполнение таких требований связано со значительным усложнением конструкции клапанов и их электромаг­нитного привода, но позволяет существенно повысить надежность и безопасность эксплуатации технологических линий.

Наряду с отечественной промышленностью клапаны с электромагнитным приводом широко выпускаются фирмами Англии, Дании, Италии, Франции, ФРГ, Японии и др. Рабочие параметры, технические характеристики и отдельные конструкции клапанов, выпускаемых ведущими иностранными фирмами, пред­ставляют интерес при оценке технического уровня новых разработок, а также могут оказаться полезными при эксплуатации и ремонте клапанов, импорти­руемых в Россию вместе с оборудованием.

При описании клапанов с ЭМП, их технических параметров и процессов работы применяется ряд специальных терминов, разъясняемых ниже.

• Рабочее давление Рр — наибольшее избыточное давление, при котором обе­спечивается заданный режим эксплуатации клапанов и деталей трубопровода (ГОСТ 356-80).
• Перепад давления рабочий максимальный — максимальное значение перепада давления рабочей среды на закрытом клапане, при котором электро­магнитный привод обеспечивает управление работой затвора при эксплуатацион­но-нагретом состоянии обмотки привода, а также при наличии заданных кли­матических и механических воздействий.
• Перепад давления рабочий минимальный — минимальное значение пе­репада давления рабочей среды на закрытом клапане, при котором обеспечи­вается безотказная работа клапана (открытие или закрытие затвора) или задан­ная герметичность в затворе.
• Затвор — совокупность подвижной (запирающий элемент) и неподвижной (седло) частей запорного устройства, образующая проходное сечение и соеди­нение, препятствующее протеканию рабочей среды. Перемещением подвижного элемента затвора (запирающего элемента) относительно седла достигается изменение проходного сечения и соответственно пропускной способности.
• Запирающий элемент связан с сердечником электромагнитного привода или силовым элементом (поршнем, мембраной и др.) усилителя.
• Уплотнение — совокупность сопрягаемых элементов (поверхностей), обеспе­чивающих необходимую герметичность подвижных и неподвижных деталей и узлов клапана с электромагнитным приводом, а также разобщение и гермети­зацию участка системы.
• Условный проход Ду — номинальный диаметр отверстия в присоединительном патрубке водяного электромагнитного клапана, предназначенном для прохода рабочей среды (номинальный внутренний диаметр присоединяемого к арматуре трубопровода).
• Перестановочное усилие запорного устройства — значение усилия, необ­ходимого для перемещения запирающего элемента затвора при заданных параметрах рабочей среды.