Шаровой кран с приводом: Все, что вам нужно знать

Точное управление жидкостями (жидкостями, газами и паром) в современных отраслях промышленности имеет первостепенное значение. В сложных или опасных условиях ручное управление клапанами неэффективно и нецелесообразно. Поэтому были изобретены автоматические системы, одной из которых являются автоматические шаровые краны. Они составляют основу автоматизации управления потоками жидкости и выступают в качестве "умного импульса" в промышленных трубопроводных системах.

Что такое шаровой кран с приводом?

Приводной шаровой кран работает от привода, управляемого электрическим, пневматическим или гидравлическим устройством. В отличие от традиционных шаровых кранов, которые требуют утомительного ручного управления рычагом крана для поворота шара внутри, шаровые краны с приводом работают без присутствия персонала на объекте. Они могут управляться дистанционно и реагировать на заданные сигналы, изменяя поток жидкости в соответствии с требованиями. Шаровые краны также могут быть односекционными, двухсекционными, трехсекционными или с верхним входом. Эти конструктивные особенности определяют простоту обслуживания и способность крана удерживать давление.

Принцип работы шарового крана с приводом

В основе работы шарового крана с приводом лежит четвертьоборотная функция шарового крана. Внутри корпуса крана находится шар с отверстием. Если привод поворачивает шар на 90 градусов и отверстие совпадает с трубопроводом, то клапан открыт и шар может беспрепятственно пропускать среду. С другой стороны, если отверстие перпендикулярно трубопроводу, клапан полностью закрыт и жидкость не может пройти через него. Электрические сигналы, сигналы давления воздуха, сигналы управления потоком и даже гидравлические сигналы поступают в привод, который превращает эту энергию во вращательное усилие, приводящее в движение шток клапана, соединенный с шаром. Шаровые краны такого типа могут выполнять только автоматические действия по включению/выключению. Однако если их соединить с модулирующим приводом, то поток жидкости можно регулировать с точностью, сравнимой с метрономом, контролирующим ритм движения жидкости.

Шаровые краны с пневматическим, электрическим и гидравлическим приводом

В зависимости от источника энергии шаровые краны с приводом подразделяются на три категории: пневматические, электрические и гидравлические. Каждый из них обладает определенной функциональностью и соответствует различным требованиям промышленного применения. Знание различий между ними может помочь выбрать оптимальный вариант для конкретных условий эксплуатации.

Шаровые краны с пневматическим приводом

Источником энергии для шаровых кранов с пневматическим приводом является чистый, сухой и сжатый воздух. Вращательное движение, вызванное давлением воздуха, часто активируется через поршневые или реечные системы в приводах. Пневматические приводы можно разделить на одностороннего действия (с пружинным возвратом) и двойного действия. В приводах одинарного действия циклы открытия и закрытия сводятся к одному действию. Если давление воздуха пропадает, клапан возвращается в безопасное положение благодаря внутренней пружине; для типов двойного действия полный цикл требует давления воздуха как для открытия, так и для закрытия.

• Плюсы: Срабатывание происходит очень быстро, структура проста и имеет низкую частоту отказов, что делает их идеальными для приложений, требующих аварийного отключения или быстрой цикличности. В отраслях, связанных с легковоспламеняющимися или взрывоопасными средами, они гораздо безопаснее, поскольку не используют электричество. При необходимости получения высокого крутящего момента пневматические бустеры обычно дешевле и компактнее электрических приводов с аналогичным крутящим моментом. Техническое обслуживание также простое.
• Минусы: им требуется надежная система подачи воздуха в виде воздушных компрессоров, резервуаров и трубопроводов, что делает систему более сложной и дорогостоящей на этапе первоначальной настройки. Такие системы обычно имеют более низкую точность по сравнению с электрическими аналогами; для точного управления также требуется позиционер. На потребление также может влиять давление подаваемого воздуха.

Шаровые краны с электрическим приводом

Шаровые краны с электроприводом получают энергию от электричества, которое приводит в действие двигатель, создающий вращательный момент. Этот крутящий момент передается через блок шестерен, который приводит в действие шток клапана. В зависимости от метода управления, устройства можно разделить на вкл/выкл и модулирующие. Приводы типа "включено/выключено" обычно работают только в положениях "полностью открыто" или "полностью закрыто". Модулирующие приводы позволяют точно контролировать угол открытия клапана в зависимости от стандартного электрического сигнала (например, токового сигнала 4-20 мА или сигнала напряжения 0-10 В), что позволяет лучше регулировать количество жидкости.

• Плюсы: Высокая точность управления, что позволяет легко осуществлять эффективное регулирование расхода. Автоматизация и дистанционное управление с помощью систем ПЛК или DCS легко интегрируются. Поскольку не требуется пневматический или гидравлический источник воздуха, установка заключается в простом подключении к проводам питания и управляющего сигнала. Можно выполнять более сложные операции управления, такие как регулирование с задержкой по времени или функции медленного открытия/закрытия. Они идеально подходят для регионов, где отсутствует сжатый воздух или гидравлическая энергия.
• Минусы: Низкая скорость срабатывания по сравнению с пневматическими системами делает эти клапаны непригодными для использования в высокочувствительных к времени функциях. Во влажной, пыльной или взрывоопасной среде для таких клапанов требуются защитные приводы, что увеличивает общую стоимость. Электрические приводы с высоким крутящим моментом часто бывают громоздкими и тяжелыми. Во время работы необходимо учитывать тепловой режим двигателя, особенно при длительном использовании.

Шаровые краны с гидравлическим приводом

Шаровые краны с гидравлическим приводом используют гидравлическое масло в качестве рабочей среды, создавая мощный крутящий момент с помощью гидроцилиндров или моторов. Гидравлические приводы обычно используются в приложениях, требующих очень большого усилия или крутящего момента, например, для управления клапанами высокого давления в крупных трубопроводах.

• Плюсы: Способность создавать очень большой крутящий момент делает их идеальными для управления большими клапанами с высоким давлением и преодоления значительных тяг жидкости. Плавное и мощное движение полезно для приложений, в которых требуется критическое позиционирование и поддержание заданного положения.
• Минусы:Регулирующие клапаны, фильтры, топливные насосы, масляные баки, а также регулирующие клапаны и трубопроводы - все это создает очень сложную систему, требующую значительных первоначальных инвестиций из-за высокой сложности и необходимости в насосе и полностью функционирующей системе гидравлической станции. Температура и чистота масла требуют контроля наряду с другими задачами по техническому обслуживанию, что создает повышенную сложность. Риск утечки гидравлического масла, загрязнения окружающей среды или возникновения пожара, а также расходы, необходимые для контроля, делают инвестиции неразумными.

Характеристика	Шаровой кран с пневматическим приводом	Шаровой кран с электрическим приводом	Шаровой кран с гидравлическим приводом
Источник питания	Сжатый воздух	Электричество	Гидравлическое масло
Скорость реакции	Быстрый	Относительно медленно	Гладкий, может быть быстрым
Контрольное ускорение.	Средний (можно улучшить с помощью позиционера)	Высокий	Высокий
Диапазон крутящего момента	От среднего до большого	От мала до велика	Очень большой
Стоимость	Относительно низкая (без воздушной системы)	От среднего до высокого	Высокий
Безопасность	Высокий (опасные условия)	Требуется защита (опасная среда), нет риска утечки	Требуется защита, существует риск утечки
Системная потребность	Воздушная система (компрессор, трубопроводы)	Источник питания	Гидравлические станции и трубопроводы
Типичное использование	Быстрое переключение, аварийное отключение, опасные зоны	Точное управление, Дистанционное управление, Без источника воздуха	Большой размер, высокое давление, высокий крутящий момент

Изучение распространенных областей применения шаровых кранов с приводом

 

Шаровые краны с приводом играют важную роль в некоторых отраслях промышленности благодаря своей автоматизации и адаптируемости:

• Промышленная автоматизация: Эти клапаны позволяют перекачивать, смешивать или распределять жидкости контролируемым образом на производственных линиях, а также в процессе производства. Это повышает уровень автоматизации и эффективности.
• Очистка и опреснение воды: Эти клапаны используются в системах городского водоснабжения, на очистных сооружениях, опреснительных установках и для контроля сырой воды. В системах, где используется агрессивная морская вода, клапаны должны быть изготовлены из химически стойких материалов.
• Химическая и нефтегазовая промышленность: При добыче, транспортировке по трубопроводам и переработке нефти и газа эти клапаны используются для регулирования движения сырой нефти, природного газа и различных химических веществ. Эти среды обычно сопровождаются высоким давлением, легковоспламеняющимися и взрывоопасными веществами. Таким образом, характеристики безопасности и взрывозащищенности клапана должны соответствовать строгим критериям.
• Пищевая и фармацевтическая промышленность: При производстве продуктов питания и напитков, а также фармацевтических препаратов гигиенические стандарты имеют большое значение. Для поддержания надлежащих санитарных условий шаровые краны с приводом должны быть сконструированы таким образом, чтобы обеспечить возможность быстрой очистки и стерилизации, чтобы они не загрязняли среду.
• HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха): Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), используемые в самых разных зданиях - от жилых домов до аэропортов, - управляют циркуляцией и потоками горячей/холодной воды или пара и горячего/холодного воздуха. Автоматизация управления температурой в зонах позволяет повысить энергоэффективность.
• Производство оборудования: Встраиваются в качестве основных исполнительных компонентов в различное промышленное оборудование, машины и системы для автоматического переключения и управления потоками жидкости внутри оборудования.
• Горнодобывающая промышленность: Используются для перекачки минеральных шламов или агрессивных химических веществ, содержащих твердые частицы. Клапаны должны обладать превосходной износостойкостью и коррозионной стойкостью, а также прочной и надежной конструкцией.
• Энергетическая промышленность: Используется на электростанциях для контроля пара и воды высокого давления и высокой температуры, используемых в таких системах, как питательная вода котлов, паропроводы и контуры охлаждающей воды, обеспечивая безопасную и стабильную работу электростанции.

Шаровые краны, являясь ключевыми компонентами для эффективной и безопасной работы современных производств, напрямую влияют на их производительность, что обуславливает значительный объем рынка шаровых кранов с приводом.

Почему стоит выбрать шаровые краны с приводом?

Шаровые краны с приводом имеют явные преимущества перед ручными кранами, что делает их более предпочтительными во многих современных отраслях промышленности. Эти преимущества повышают эффективность, безопасность и контроль.

Одним из ключевых преимуществ является автоматизация. Приводные клапаны могут срабатывать дистанционно или открываться и закрываться в зависимости от условий или по определенному расписанию. Отпадает необходимость в ручном управлении, что экономит время и очень важно в опасных или труднодоступных местах. Кроме того, повышается эффективность работы. Процессы, выполняемые автоматически, более быстры и надежны, чем те, которые выполняются вручную, что увеличивает трудозатраты и снижает производительность на одного человека.

Еще одним важным преимуществом является повышенная безопасность. Благодаря автоматизации управления клапанами персонал не подвергается воздействию опасных сред, высоких температур, давления или опасных веществ. Это минимизирует риски и помогает поддерживать более безопасную рабочую среду. Кроме того, клапаны с приводом обеспечивают точное управление, особенно модулируемые типы, позволяющие точно регулировать расход. Такая точность жизненно важна для процессов, требующих точного количества жидкости или определенного профиля потока.

Как и другое оборудование, автоматические шаровые краны эффективны и сконструированы таким образом, чтобы выдерживать жесткие условия эксплуатации и окружающей среды. Эти устройства могут работать непрерывно в течение длительного периода времени при минимальном вмешательстве человека. Они оснащены интерфейсами систем управления, которые позволяют осуществлять расширенный контроль и управление системами подачи жидкости.

Выбор правильного шарового крана с приводом

Выбрать подходящий шаровой кран с приводом для конкретного применения не так просто, как кажется. Выбор клапана подобен выбору идеального "сердца" в сложной системе кровообращения, где необходимо систематически учитывать множество факторов. Отказ клапана также очень важен в этом сценарии. Речь идет о том, в каком состоянии должен находиться клапан при потере управляющего сигнала или питания (не открыт, не закрыт или остается неподвижным). Это очень важно во многих ситуациях, когда безопасность системы является приоритетом.

Ключевые факторы выбора:

• Тип и характеристики среды: Подробно изучите химический состав жидкости, а также ее физические характеристики, такие как коррозионная активность, вязкость, концентрация твердых частиц, воспламеняемость и взрывоопасность.
• Давление и температура: С профессиональной точки зрения, укажите границы нормального рабочего давления и температуры, а также максимально возможного давления и температуры. Эти значения важны для выбора материала корпуса клапана и уплотнений.
• Требования к контролю: Определите, нужен ли клапан для простого включения/выключения или для точного регулирования расхода. От этого зависит тип привода (вкл/выкл или модулирующий). Такие элементы, как концевые выключатели, могут быть важны для обеспечения обратной связи по открытому или закрытому положению клапана.
• Среда установки: Учитывайте, где будет установлен клапан - в помещении или на улице, температуру и влажность окружающей среды, наличие пыли или агрессивных газов, а также то, требуется ли степень взрывозащиты.
• Доступная энергия: Убедитесь на месте в наличии стабильного и надежного источника электроэнергии или источника сжатого воздуха (давление, чистота).
• Тип и размер соединения: Выберите тип и размер соединения клапана в соответствии с существующими стандартами трубопроводной системы, такими как стандарты фланцев, стандарты резьбы и диаметр трубы.
• Материал корпуса и уплотнения клапана: Исходя из характеристик среды, температуры, давления и окружающей среды, выберите материалы корпуса клапана (например, корпус из нержавеющей стали, углеродистой стали, ПВХ) и материалы уплотнений (например, PTFE, EPDM, FKM), которые устойчивы к коррозии, температуре и давлению и совместимы со средой.

Рассматривая возможность приобретения шарового крана с приводом, следует обратить внимание на поставщика, который отвечает вашим требованиям. Компания VINCER имеет более чем десятилетний опыт работы в области автоматизированной арматуры. VINCER специализируется на полном ассортименте клапанов с приводом, включая электрические шаровые краны, поворотные затворы, задвижки, регулирующие клапаны, электромагнитные клапаны и другие необходимые аксессуары. Надежный поставщик должен стремиться стать "универсальным поставщиком интеллектуальных решений для арматуры" с разнообразными предложениями продукции и полным набором вспомогательных услуг. Например, компания VINCER гарантирует индивидуальные решения по восьми параметрам: анализ среды, анализ температуры, метод управления, требования к материалам, анализ давления среды, время открытия/закрытия среды, определение стандарта соединения, место установки и пространство, обеспечивая оптимальную адаптацию выбранного клапана к конкретной области применения для предотвращения осложнений и снижения затрат. Продукция компании имеет такие важные сертификаты, как ISO9001, CE, RoHS, SIL и FDA, что свидетельствует о соответствии международным стандартам. В сочетании с ценовой конкурентоспособностью и существенными преимуществами по сравнению с зарубежными брендами это позволяет клиентам еще больше увеличить свой бюджет. Кроме того, оперативное реагирование (в течение 12 часов) и быстрая доставка (стандартная продукция за 7-10 дней, нестандартная - за 15-30 дней) значительно сокращают сроки реализации проектов. Выбирая поставщика с такими преимуществами, вы получаете не просто продукт, но и партнера, глубоко заинтересованного в ваших производственных достижениях.

Руководство по установке и обслуживанию

Эффективная установка и регулярные сервисные проверки гарантируют наилучшую долгосрочную производительность, стабильность и надежность шаровых кранов с приводом. Пренебрежение любым шагом приведет к неисправности кранов, что почти наверняка нарушит работу системы. Перед установкой или обслуживанием убедитесь, что среда под давлением в соответствующем трубопроводе полностью продута, и примените защитные изоляции, например, закройте клапаны, расположенные выше по потоку, с предупреждающими метками для изоляции, чтобы обеспечить безопасность персонала.

Точки установки

Необходимо тщательно следовать каждому шагу инструкции по установке, как это предусмотрено производителем. Это гарантирует, что первоначальный каркас будет прочным и все дальнейшие действия по строительству будут выполнены правильно.

1. Проверьте и подготовьтесь: Убедитесь, что полученная модель клапана и технические характеристики соответствуют заказу, и проверьте клапан и привод на отсутствие повреждений при транспортировке. Удалите весь мусор изнутри клапана и трубных соединений.
2. Прочистка и выравнивание труб: Тщательно очистите трубопроводную систему перед установкой, чтобы удалить сварочный шлак, грязь и другие загрязнения, которые могут повредить уплотнительные поверхности клапана. Убедитесь, что концы труб выровнены, чтобы избежать дополнительной нагрузки на клапан.
3. Направление установки: Большинство шаровых кранов не имеют специального требования к направлению потока, но если на корпусе крана или в руководстве по эксплуатации указано направление потока, обязательно установите его в этом направлении. Для некоторых специальных конструкций шаровых кранов (например, шаровых кранов с цапфой) правильное направление установки может повлиять на характеристики.
4. Затяжка соединений: Используйте подходящие способы крепления арматуры к трубопроводу и привода к арматуре, как описано в документации на изделие или в соответствующих стандартах (например, фланцевые или резьбовые соединения, сварка). Убедитесь, что кронштейны или муфты, используемые для соединения привода с арматурой, правильно установлены и надежно закреплены.
5. Подключение к электричеству/источнику воздуха:
   • Электрический привод: Пожалуйста, убедитесь, что вы подключили провода питания, сигнальные провода управления и сигнальные провода обратной связи точно в соответствии с электрической схемой. Также убедитесь, что провода надежно защищены от попадания воды, пыли или коррозии. Если привод имеет требование к заземлению, убедитесь, что он надежно заземлен.
   • Пневматический привод:Убедитесь, что давление воздуха соответствует требованиям привода, прежде чем подключать чистые и сухие линии сжатого воздуха. Визуально проверьте все фитинги воздушной линии и убедитесь, что они плотно закрыты и не пропускают воздух.
6. Функциональный тест: После настройки запустите шаровой кран с приводом без среды или при минимальном давлении на несколько циклов полного открытия и закрытия. Убедитесь в том, что движение клапана отполировано, а соединение привода и клапана выполнено правильно. Для регулирующих клапанов оцените реакцию открытия на изменяющиеся сигналы.

Регулярное обслуживание

Чтобы гарантировать надежную работу оборудования в течение длительного времени, крайне важно применять проактивный подход к техническому обслуживанию. Поэтому разработайте план систематических проверок и технического обслуживания.

1. Визуальный осмотр:Проверьте внешнюю поверхность привода и клапана на наличие следов утечки (рабочей среды или гидравлического масла), коррозии, отслоения краски, ослабления соединительных болтов или механических повреждений.
2. Уборка: Периодически очищайте внешние поверхности клапана и привода от пыли, масла и мусора, чтобы поддерживать поверхности оборудования в чистоте.
3. Смазка: Следуйте инструкциям производителя по смазке движущихся частей привода или штока клапана. Слишком большое количество смазки может привести к накоплению загрязнений, поэтому при смазке следует соблюдать осторожность.
4. Проверка работоспособности: Регулярно проверяйте работу клапана на открытие и закрытие, чтобы убедиться в нормальном времени работы и отсутствии заеданий. Для регулирующих клапанов проверьте, соответствует ли точность регулирования установленным требованиям.
5. Проверка энергоснабжения:
   • Электричество: Убедитесь, что напряжение питания стабильно и сигналы управления правильные.
   • Пневматический: Убедитесь, что давление воздуха стабильно, воздух чистый и сухой, а фильтры нуждаются в замене. Проверьте воздушные линии и фитинги на наличие утечек.
   • Гидравлика: Проверьте уровень и качество гидравлического масла. Убедитесь, что гидравлическая станция работает стабильно, а трубные фитинги не пропускают масло.
6. Проверка крепежа: Время от времени проверяйте болты, соединяющие клапан с трубопроводом и привод с клапаном, на предмет ослабления; если они ослаблены, затяните их.

Устранение неполадок

Если шаровой кран с приводом ведет себя ненормально, сохраняйте спокойствие и выполните следующие действия:

1. Соберите информацию: Соберите подробную информацию о проблемах (не двигается, частично открывается/закрывается, протечки, странные шумы и т.д.), времени их возникновения, конкретных условиях работы в это время, таких как среда, давление, температура и состояние управляющего сигнала.
2. Обратитесь к руководству: Обязательно изучите раздел руководства по эксплуатации устройства, посвященный поиску и устранению неисправностей. В соответствии с вашими наблюдениями о проблеме проверьте возможные причины и возможные решения.
3. Проверьте подачу энергии: Убедитесь, что источник питания, воздуха или гидравлики, подаваемый на привод, нормальный, стабильный и соответствует требуемым параметрам.
4. Проверьте сигнал управления: Убедитесь, что сигнал, передаваемый от системы управления к приводу, правильный (например, напряжение, ток или сигнал давления воздуха).
5. Проверьте механическое соединение: Убедитесь, что соединение между приводом и клапаном надежно, что муфта не повреждена и не ослаблена, а шток клапана не погнут и не заклинен.
6. Первоначальные действия: При простых проблемах, таких как ослабление соединения или недостаточная подача воздуха, вы можете попытаться отрегулировать или пополнить запас воздуха.
7. Обратитесь в службу профессиональной поддержки: Немедленно прекратите работу, если во время первых шагов по устранению неисправности вы столкнулись с внутренним компонентом клапана или важной частью системы привода, которая является более сложной, чем простая проблема. Обратитесь в отдел технической поддержки поставщика арматуры, будь то компания VINCER или другая, и сообщите все необходимые подробности, чтобы специалисты могли рекомендовать необходимые действия. Не пытайтесь эксплуатировать его в любых условиях без полного выявления первопричины, в итоге вы можете еще больше усложнить ситуацию и создать угрозу безопасности.

Будущие тенденции в области шаровых кранов с приводом

Эволюция технологий шаровых кранов с приводом идет в ногу с прогрессом в области автоматизации, повышая сложность, точность, эффективность и интеграцию. К основным направлениям относятся: внедрение интеллектуальных систем наряду с искусственным интеллектом для контролируемой диагностики и упреждающего обслуживания, повышение точности и оперативности реагирования, конкурентоспособные эксплуатационные расходы, ориентированные на энергопотребление, модульный синтез, улучшенная адаптация к факторам окружающей среды, внедрение IoT и беспроводной связи. Такие инновации повысят их вклад в промышленную автоматизацию и интеллектуальные системы в производстве.

Заключение

Использование автоматизированного управления жидкостями с помощью шаровых кранов с приводом повысило эффективность современной автоматизации процессов в различных отраслях промышленности и в повседневной жизни. Точность и надежность этих "интеллектуальных трубопроводных контроллеров" делает их способными без особых усилий автоматизировать управление многочисленными жидкостными системами. Шаровые краны с приводом повышают безопасность и эффективность операций и процессов в самых разных отраслях промышленности - от простых систем управления включением/выключением до сложных систем управления потоком с модуляцией. С развитием технологий промышленной автоматизации интеллектуальные шаровые краны с электроприводом станут более совершенными, более интеллектуальными и более энергоэффективными, что позволит создавать сложные и более безопасные системы управления потоками жидкости.