В 1987 г. в нашей стране было нормативно оформлено появление нового класса регулирующих клапанов. Очередная редакция Государственного стандарта Клапаны регулирующие односедельные и двухседельные. Основные параметры» (ГОСТ 23866-79 ) вышла в свет с изменённым названием Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Основные параметры» (ГОСТ 23866-87) .
Название нового класса клапанов происходит от наименования характерной детали — втулки с перфорациями или профилированным вырезом — клетки. Клапаны, в которых применены такие втулки, стали называть клеточными. При помощи втулки — «клетки» седло фиксируется в корпусе, в некоторых конструкциях седло и клетка выполнены в виде единой детали. Появлению класса клеточных клапанов способствовало создание нового типа прокладок, допускающих повышенные деформации (наиболее распространённым примером таких прокладок являются спирально — навитые прокладки). Применение в конструкции таких прокладок позволило за счёт крепёжных деталей крышки обеспечить уплотнение по двум поверхностям: в соединении корпуса с крышкой и корпуса с седлом. Таким образом, была исключена необходимость в креплении седла в корпусе посредством резьбы или сварки или болтового соединения.
В клеточных регулирующих клапанах пропускная характеристика (зависимость пропускной способности от положения затвора) может обеспечиваться двумя способами:
— за счёт отверстий или вырезов в клетке, выходящих из сопряжения с затвором, перемещающимся внутри клетки (для клеточных клапанов это — стандартный вариант),
— стандартным способом, за счёт изменения площади щели между затвором и седлом (для клеточных клапанов это — специальный вариант, реализованный, например, в хорошо известной конструкции клапанов ПОУ7 — ПОУ9.
Конструкции клеточных регулирующих клапанов относятся, в основном, к группе малых расходов (DN15 и DN20) и средних расходов (DN25 — DN200). Если рассматривать всё количество работающих клапанов и всю потребность в них, то группа средних расходов (к этой группе наряду с клеточными клапанами относятся и двухседельные клапаны) – самая многочисленная. Именно поэтому для пользователей очень важно в качестве регулирующих клапанов средних расходов иметь добротную, гибкую и удобную в эксплуатации универсальную конструкцию. Такую конструкцию имеют клеточные регулирующие клапаны, производимые в настоящее время практически всеми ведущими в данной области зарубежными фирмами среди которых : “Fisher Rosemount”, “Honeywell”, “Valtec Engineering”, “ABB” и многие другие. На мировом рынке регулирующих клапанов клеточные клапаны практически вытеснили, как более совершенные, двухседельне клапаны. В настоящее время выпуск клеточных клапанов многократно превышает выпуск двухседельных. Многочисленные поставки в Россию регулирующих клапанов зарубежных фирм почти не содержат двухседельных конструкций.
Замена двухседельного регулирующего клапана на клеточный может быть произведена непосредственно на трубопроводе без его реконструкции, так как обе конструкции имеют:
— одинаковые присоединительные размеры фланцев;
— одинаковые строительные (межфланцевые) длины;
— близкие диапазоны значений условной пропускной способности Кvy .
При замене двухседельных клапанов на клеточные пользователь может получить дополнительные преимущества при использовании клапанов в различных нестандартных ситуациях. Клеточный клапан — это клапан универсального применения. Универсальность достигается разнообразием вариантов (исполнений) внутренних элементов клапана, в основном — втулки — «клетки».
Клеточные клапаны обеспечивают следующие выгоды и преимущества:
— Удобство эксплуатации, низкие эксплуатационные затраты, возможность по месту изменять характеристики клапана ( пропускную характеристику , Kvy и др. ). По результатам пробной эксплуатации представляется возможным заменой внутренних элементов клапана обеспечить его характеристики, в большей степени соответствующие условиям эксплуатации. В случае перехода установки в режим уменьшенной производительности представляется возможным соответствующим образом уменьшить значения Kvy.
— Высокую герметичность в дроссельной паре, аналогичную односедельным неразгруженным регулирующим клапанам.
— Высокие антикавитационные свойства. Клеточные регулирующие клапаны в стандартном варианте в силу своей конструкции уже обладают повышенными антикавитационными свойствами, однако эти свойства при необходимости могут быть усилены применением специальной геометрии (конфигурации) проточной части.
— Высокие антишумовые свойства ( для случая течения газа при большом перепаде давления ). Эти свойства высоки при использовании втулки с круглыми отверстиями и подаче среды «под затвор», но могут быть дополнительно усилены применением специальной» антишумовой» втулки.
— Высокий диапазон изменения пропускной способности, превышающий стандартные значения. Это свойство представляется весьма важным для управления технологическими потоками с высоким значением диапазона регулирования. По специальному заказу могут изготавливаться клапаны с большим диапазоном регулирования (порядка нескольких сотен).
— На базе клеточных клапанов малых расходов могут быть выполнены клапаны микрорасходов с пропускной способностью от 0,004.
— Высокое значение допустимого перепада давления. Для клеточных клапанов допустимый перепад давления равен, как правило, условному давлению.
В силу своей универсальности клеточные клапаны могут быть применены в самых различных технологических ситуациях и при самых разнообразных технических требованиях потребителя. По оценке специалистов, для перерабатывающих отраслей промышленности (нефтепереработка, нефтехимия, химия и пр.) клеточные клапаны могут закрыть 80 — 90% общей потребности в регулирующих клапанах.
В России освоен выпуск качественных регулирующих клапанов. Эти клапаны включены в производственную программу по крайней мере трёх российских предприятий. Поэтому при переходе на клеточные клапаны перед пользователем встанет задача выбора не только типа клапана, но и поставщика. Ниже представлены факторы оценки конструкции и условий поставки клеточного клапана.
Факторы оценки уровня общепромышленной конструкции и условий поставки клеточного регулирующего клапана с пневматическим мембранно-пружинным исполнительным механизмом:
1.Количество значений условного диаметра DN.
2.Количество значений условного давления PN.
3.Количество значений условной пропускной способности Kvy для каждого значения условного диаметра DN.
4.Возможность для заказчика выбора нестандартного (уменьшенного) значения условной пропускной способности Kvy.
5.Наличие разгруженных и неразгруженных исполнений регулирующих клапанов (различие между ними, в частности, по герметичности в дроссельной паре).
6.Наличие исполнений “дросселирующая втулка” и “дросселирующий плунжер”.
7.Количество типоразмеров (диаметров заделки) исполнительного механизма для одного значения условного диаметра DN.
8.Количество типов пружин (значений перестановочного диапазона) для одного типоразмера исполнительного механизма.
9.Количество антикавитационных исполнений.
10.Количество антишумовых испонений.
11.Наличие выходного (“подпирающего”) каскада в виде самостоятельного изделия.
12.Возможность для заказчика выбора специальной марки материала.
13.Возможность для заказчика выбора специального профиля затвора (например, с повышенным значением диапазона изменения пропускной способности).
14.Возможность для Заказчика выбора комплектации дополнительными блоками (выбор «навески»).