Навигация
В статье разберем принцип работы и особенности электромагнитных двухходовых клапанов, а также дадим определение арматуры этого вида.
Что представляет собой двухходовой клапан
Двухходовые соленоидные клапаны – это устройства, используемые для управления потоком жидких или газообразных сред в трубопроводах. Они состоят из электромагнитной катушки (соленоида) и механического запорного элемента. Последний приводится в действие, в зависимости от внешних условий или команд от системы управления. Такая трубопроводная арматура имеет два порта: входной и выходной, может быть нормально открытой (НО) или нормально закрытой (НЗ).
Двухходовые устройства получили наибольшее распространение ввиду простой и надежной конструкции, функциональности, способности мгновенно срабатывать. Затвор соленоидной арматуры с двумя портами может находиться в положении «открыто» или «закрыто». Электромагнитный привод позволяет экстренно перекрывать потоки и тем самым предупреждать аварийные ситуации. Это свойство особенно ценно в топливных системах, поэтому электромагнитные газовые клапаны устанавливают на газопроводе для безопасной подачи газа на горелку котла, генератора тепла или другой теплоснабжающей установки.
Принцип работы двухходовой арматуры
По принципу работы, клапаны делятся на устройства прямого и непрямого действия.
В трубопроводной арматуре прямого действия соленоид напрямую воздействует на запорный элемент (плунжер, мембрану или диск). В момент, когда на катушку подается напряжение, возникает электромагнитное поле. Оно перемещает затвор, открывая или закрывая проходное отверстие. При этом в НЗ двухходовых устройствах, таких как газовый клапан Parker Lucifer 121G2523, поток перекрывается при отсутствии напряжения. В НО моделях все происходит с точностью до наоборот: запорный элемент открыт по умолчанию и закрывает проходное сечение при подаче электрического питания.
К достоинствам арматуры прямого действия относятся:
- Способность функционировать при отсутствии перепада давления, так как усилие соленоида достаточно для управления потоком
- Быстрое срабатывание – время открытия/закрытия обычно составляет несколько десятков миллисекунд
- Подходят для инженерных систем с небольшими расходами и низким давлением
- Простое обслуживание и ремонт
Устройства непрямого действия (пилотные) работают несколько иначе. В этом случае соленоид управляет не затвором, а пилотным каналом, который использует давление среды для открытия или закрытия основного клапана. Для работы подобной арматуры требуется минимальный перепад – обычно 0,2–0,5 бар. После подачи напряжения на электромагнитную катушку, пилотный канал открывается, что приводит к выравниванию давления по обе стороны мембраны или поршня.
Преимуществами пилотных клапанов являются:
- Возможность управлять большими потоками при относительно малой мощности соленоида
- Способность работать с высокими давлениями (до 100 бар и выше) и при больших диаметрах труб
- Энергоэффективность, так как требуется меньше энергии для управления
- Широкий диапазон рабочих температур и давлений
Основные конструктивные особенности
Независимо от вида двухходового электромагнитного клапана, его конструкция включает следующие базовые элементы:
- Металлический корпус – прочный, устойчивый к воздействию газа, жидкостей или пара, а также действию давления
- Запорный элемент – подвижная часть клапана, которая может выполняться в виде шара, диска или тарелки
- Уплотнители – обеспечивают герметичность клапана в закрытом состоянии; в зависимости от характеристик среды и величины давления, применяют прокладки из нитрила, EPDM (этилен-пропиленовый каучук), FKM (фторкаучук), тефлона
- Пружина – необходима для возврата запорного элемента в исходное положение, при отсутствии управляющего сигнала
- Электромагнитная катушка – обеспечивает привод затвора; при выходе из строя соленоид легко заменить
Вместе с тем клапаны прямого и непрямого действия имеют свои особенности. Первые отличаются более простой конструкцией с минимальным количеством движущихся частей. Запорный элемент обычно представляет собой металлический плунжер или эластомерную мембрану. Корпус выполняется из латуни, нержавеющей стали и других коррозионностойких материалов.
Двухходовая арматура непрямого действия имеет усложненную конструкцию, которая включает пилотный канал, мембрану либо поршень. Основной клапан обычно имеет большую площадь проходного сечения, что позволяет управлять значительными потоками. Корпус и мембрана изготавливаются из материалов, устойчивых к высокому давлению, химическому и механическому воздействию.
Принцип действия, особенности конструкции трубопроводной арматуры важно учитывать при ее выборе. Как правило, для работы с агрессивными средами используют клапаны с корпусом из нержавеющей стали или латуни, а также уплотнения из химически стойких материалов. На потенциально опасных объектах применяют арматуру с электромагнитными катушками во взрывозащищенном исполнении. А в ряде случаев лучше выбрать модель с ручным дублером, позволяющим открыть или закрыть клапан при отсутствии питания.