Применение запорной арматуры с пневмоуправлением в автоматизированных системах с высокой цикличностью

Рубрика: Технологии и решения

В трубопроводах высокого давления используют шаровые краны с пневмоприводом. Это бюджетное и понятное решение, проверенное в различных установках для дистанционного управления потоком рабочей среды. Однако у кранов есть весомые ограничения в использовании, плюс они требуют постоянного обслуживания.

Для компактных автоматизированных систем и систем с высокой цикличностью, например, испытательных стендов и АГНКС, нужна запорная арматура с меньшими габаритами и большей скоростью срабатывания. Для таких случаев лучше подходят клапаны с пневмоуправлением.

Далее рассмотрим особенности применения запорной арматуры с пневмоуправлением и сравним характеристики шаровых кранов с пневматическим приводом и клапанов с пневмоуправлением компании Tescom.

Шаровые краны с пневматическим приводом

Шаровые краны с пневмоприводом – традиционная запорная арматура в трубопроводах высокого давления с жидкими и газообразными средами. Однако они имеют несколько ограничений по применению. Даже несмотря на то, что краны применимы для работы с высоким давлением, обладают низким моментом срабатывания и высокой пропускной способностью.

В высокоцикличных системах ограничения по применению шаровых кранов связаны с неустойчивостью седел и уплотнений к интенсивным нагрузкам, которые возникают в результате частого открытия и запирания потока. Также ограничением считается быстрый износ уплотнительных элементов шара из-за воздействия абразивных частиц в используемых средах.

2 000 срабатываний – предел износостойкости шаровых кранов. После этого необходимо заменять уплотнительные элементы. Это в свою очередь требует демонтажа крана и остановки работы системы.

Габариты – еще одна особенность шаровых кранов с пневмоуправлением, которая ограничивает сферу их применения. Сравнение габаритов кранов и клапанов приведены на рис.1.

Рис. 1. Сравнение габаритов шаровых кранов с пневмоприводом и пневмоуправляемых клапанов Tescom. Рис. 1. Сравнение габаритов шаровых кранов с пневмоприводом и пневмоуправляемых клапанов Tescom.

Рис. 1. Сравнение габаритов шаровых кранов с пневмоприводом и пневмоуправляемых клапанов Tescom.

Клапаны с пневмоуправлением серии VA/VG компании Tescom

Клапан серии VG Клапан серии VA

Клапаны серий VA/VG производства компании Tescom являются отличной альтернативой шаровым кранам, оснащенным пневматическим приводом.

Они применяются в испытательных стендах, системах подачи калибровочного газа, лабораториях, пневматических и гидравлических панелях

Примечания:

  • промышленная автоматизация и удаленное управление системами высокого давления;
  • системы с повышенными требованиями к быстродействию и надежности арматуры;
  • испытательные стенды;
  • системы с высокой цикличностью процесса.

За счет небольших габаритов и веса, клапаны особенно подходят для компактных систем. Меньший размер запорной арматуры с пневмоуправлением увеличивает гибкость проектирования и упрощает процесс обслуживания систем.

В основе действия клапана с пневмоуправлением лежит передача силы управляющего давления на шток клапана, который совершает возвратно-поступательные движения вдоль оси устройства на небольшие расстояния и практически без трения.

Поступательные движения штока обеспечивают скорость срабатывания клапанов в 50 мс, что значительно выше, чем у шаровых кранов.

В итоге использование клапанов с пневмоуправлением обеспечивает лучшую эффективность, надежность и безопасность выполнения технологических процессов.

Преимущества клапанов с пневмоуправлением серии VA/VG

• 25 000 циклов - срок службы

По результатам независимых испытаний компании Tescom. Это примерно в 128 раз выше предельного количества циклов клапанов другого принципа действия

Достигается благодаря отсутствию вращающихся деталей и элементов трения в конструкции клапана.

• 1034 бар

Максимальное рабочее давление.

• Длина - 80,5 мм, диаметр клапана - 56,6 мм, вес – 1,4 кг

Небольшие габаритные размеры и малый вес клапанов позволяют устанавливать их в компактных автоматизированных системах.

• 50 мс – время срабатывания клапана

Это в несколько раз превышает быстродействие шаровых кранов с пневматическим приводом.

У клапанов с высокой пропускной способностью это значение – 75 мс. Быстродействие достигается благодаря тому, что шток клапана совершает поступательные движения на небольшие расстояния.

• В конструкцию клапана может быть включен соленоидный клапан.

• Низкая эксплуатационная стоимость клапанов благодаря исключительному рабочему ресурсу и простоте обслуживания.

• Возможность разветвления потоков среды внутри клапана исключает необходимость включения в систему дополнительных крестовин и отводов, что сокращает габариты системы и количество соединений – потенциальных мест утечек.

Технические характеристики

Рабочие параметры давления рассчитаны по ANSI/ASME B31.3
Максимальное рабочее давление 241, 414, 690, 1034 бар
Максимально допустимое давление 150 % от максимального
Утечки Герметичен
Наружная температура См. артикул
Расход Серия VA: CV=0.75
Серия VG: CV=2.0
Давление управления, мин. 4.1 бар
Давление управления, макс. Серия VA: 8.6 бар
Серия VG: 10.3 бар
Время срабатывания при давлении управления 5,5 бар Серия VA: 50 мс
Серия VG: 75 мс

Материалы, контактирующие со средой
Корпус Латунь, нерж. сталь AISI 316
Седла CTFE, PEEK, PTFE, Vespel
Клапан, шток 17-4 Stainless Steel
Уплотнительные кольца Bruna-N, kalrez, Viton, EPDM, Urethane
Подпирающие кольца Teflon , CTFE
Остальные части Нерж. сталь AISI 316, латунь


Рис. 2. Принципиальное устройство клапана Tescom.

Рис. 2. Принципиальное устройство клапана Tescom.

Рис. 3. Исполнение клапана серии VG с пневмоэлектрическим управлением посредством соленоидного клапана.

Рис. 3. Исполнение клапана серии VG с пневмоэлектрическим управлением посредством соленоидного клапана.

Стоит обратить внимание, что для использования клапанов серий VA/VG с соленоидным клапаном также необходимо подведение магистрали с управляющим давлением.

Описание работы клапана

Работа клапана проиллюстрирована на следующих рисунках:

Рис. 4. Выключенный соленоид

Рис. 4. Выключенный соленоид

Рис. 5. Включенный соленоид.

Рис. 5. Включенный соленоид.

Технические характеристики

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Резюмируя, следует отметить, что использование пневмоуправляемых клапанов позволяет применять решения по автоматизации даже в самых компактных пневматических и гидравлических системах высокого давления, а также сокращать время простоя ответственных систем, которые требуют применения надежного и быстродействующего оборудования.