Отличия кранов Bohmer от других
Сравнение шарового клапана для централизованного теплоснабжения
Примечание: Конструкция конкурентов, приводимая здесь для сравнения, представляет собой конструкцию шарового клапана, изготовленную из штампованного трубного материала. Для проведения испытаний фирмой BÖHMER были изготовлены такие шаровые клапаны. Могут существовать некоторые отклонения технических характеристик по сравнению с шаровыми клапанами других изготовителей.
А: Верх штока
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
Верху штока придана квадратная форма. На передней части верха предусмотрен индикатор, указывающий направление потока. Кроме того, на штоке выфрезерована канавка. Она предназначена для беспрепятственной фиксации удлинителeй штока или квадратных переходников (Рисунок 1).
Конструкция конкурентов
Верху штока придана форма квадрата или шестиугольника.
В: Удлинители штока
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
Боковая поверхность верха штока имеет двугранный угол, который используется для фиксации заглушки выступа пере
ходника, а также для указания положения клапана под
землей.
Поверхности двугранного угла параллельны центральной оси
клапана. Это важно в том случае, если положение клапана и
то, как он выставлен, неизвестны. Положение угла указывает
открытое и закрытое положения клапана.
(Рисунок 1).
Верхние части удлинителей штоков обычно подвержены воздействию непогоды. Поэтому каждая защитная труба снабжена специальным эпоксидным покрытием, которое наносится на верхнюю ее часть и предотвращает любые формы коррозии. (Рисунок 2).
Рисунок 1: Шток Рисунок 2: Защитная труба штока со
штифтами-упорами
Конструкция конкурентов
Положение шарового клапана под землей не может быть определено. Верхние части защитной трубы не снабжены специальной
защитой от коррозии. Некоторые изготовители в этом месте вваривают детали из нержавеющей стали, что приводит к возникновению проблем при сварке деталей из углеродистой и нержавеющей стали.
С: Упоры, ограничивающие угол поворота
В случае возникновения тяжелых условий эксплуатации, упоры штока могут быть нагружены полным крутящим моментом, необходимым для поворота. Это означает, что минимальными требованиями, предъявляемыми к ним, являются выбор достаточных размеров или возможность замены упоров. Обычно это означает, что из-за того, что упоры установлены внутри крышки, во время поворота они перемещаются в очень загрязненной среде. Опыт показывает, что грязь может попасть между корпусом и упорами, что может привести к невозможности достижения шаром крайнего положения.
Если шар находится в почти закрытом положении, то среда может протекать в зазор между уплотнением и шаром. Это может привести к повреждению уплотнений.
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
Фирма BÖHMER применяет упоры, устанавливаемые внутри и устойчивые к повреждению и загрязнению. (Рисунок 2).
Конструкция конкурентов
В качестве упора применяется только устанавливаемый снаружи шплинт.
D: Система уплотнения штока
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
Уплотнение штока представляет собой систему с резервированием. Первая система осуществляет уплотнение непосредственно на корпусе шарового клапана, который размещается внутри изоляции трубопроводной системы. Она исключает попадание горячей воды на удлинители штока и, таким образом, исключает ненужные потери тепла и возникновение коррозии.
Система уплотнения состоит из двух колец круглого сечения, устойчивых к воздействию температуры и давления и снабженных предварительно напряженной набивкой из политетрафторэтилена.
Вторая идентичная система уплотнения размещается в верхней части удлинителя штока. Она полностью заменяема и используется в качестве дополнительной опоры штока.
Конструкция конкурентов
Уплотнение предусмотрено только в верхней части удлинителя штока, оно осуществляется только кольцами круглого сечения. Это означает наличие тепловых потерь на удлинителе штока, а также возможность возникновения коррозии вследствие потери герметичности в нижней части.
Е: Сварные швы
В принципе следует исключить коррозию в виде трещин, возникших из-за перенапряжения металла при передаче нагрузки сварным швом.
Это может быть сделано либо сквозным провариванием при использовании V-образных швов, либо наложением противолежащих сварных швов. Это исключает попадание коррозионной среды в возможно имеющийся зазор и поглощает изгибающий момент одностороннего сварного шва.
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
Сварные швы выполняются без дефектов по всему профилю и не имеют трещин или непроваров. Остаточное напряжение минимизируется благодаря «свободной» усадке шарового клапана во время сварки. Поэтому сварные швы удовлетворяют требованиям организаций, выдающих действующие технологические разрешения на трубопроводы и сосуды, работающие под давлением и производимые промышленностью. (Рисунок 3).
Рисунок 3.: Сварной шов шарового клапана фирмы BÖHMER.
Конструкция конкурентов
Благодаря форме корпуса, изготовленного путем холодного формоизменения из трубного материала, галтельный сварной шов корпуса не может быть проварен насквозь или снабжен противолежащим сварным швом. Кроме того, эти типы сварных швов испытывают очень высокое остаточное напряжение. (Рисунок 4).
Рисунок 4: Сварной шов конструкции конкурентов.
F: Система уплотнения в зоне прохода
Колебания температуры и давления текучей среды вызывают деформацию всех деталей клапана. Система уплотнения между шаром и корпусом должна обладать способностью компенсировать такое изменение размеров. Кроме того, воздействие текучей среды на шар приводит к возникновению силы, которая должна быть обязана своим существованием уплотняющей системе. Поскольку нагружающая сила шара на седла увеличивается пропорционально квадрату диаметра прохода шара, то уже у клапанов с Д y 150 мм (6 дюймов) и Рy 16 атм (класс 150 по ANSI) нагрузка на уплотнения а также крутящий момент и износ настолько велики, что клапан следует устанавливать на цапфе.
(Правила AGFW/FVGW, рабочий лист FW 410, часть 5, редакция: февраль 1999г.)
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
В принципе шаровые клапаны фирмы BÖHMER снабжены установленными на цапфе шарами, начиная с Дy 150 мм (6 дюймов) и Рy 16 атм (класс 150 по ANSI) (для давлений свыше Рy 16 атм (класс 150 по ANSI) и клапаны с меньшими диаметрами также снабжены цапфами). Уплотнение проектируется в соответствии с конструкцией «двойного перекрытия и продувки». Седло работает как дифференциальный поршень. Если шаровой клапан закрыт, то возрастает давление на кольце круглого сечения, которое по диаметру соответствует наружному диаметру кольца седла. Это приводит к перемещению кольца седла в сторону шара, установленного на цапфе. Для малых перепадов давлений пружинные блоки противостоят такому давлению. Используются блоки винтовых пружин, которые имеют гораздо больший срок службы и значительно большую допустимую деформацию, чем дисковые пружины. Шар, установленный на цапфе, воспринимает нагрузку, являющуюся результатом воздействия на шар.
Пример:
Д y 200 мм (8 дюймов) и рабочее давление Рy 25 атм (класс300 по ANSI). Это приводит к возникновению осевой силы равной 315 кН (32 тонны), воздействующей на шар.
Из-за малого взаимного давления шара и уплотнения деформация уплотнения не возникает в том случае, если шар установлен на цапфе. Минимизируется износ из-за возможного присутствия грязи между шаром и седлом. Даже если, благодаря присутствию грязи в текучей среде, износ возникает, то самонастраивающаяся система уплотнения может компенсировать это явление. Вся система уплотнения, включая пружинные блоки, полностью заключена в камере, выполненной в корпусе, и, таким образом, защищена от грязи. Поэтому работоспособность системы обеспечивается в любое время.
положение кольца круглого сечения 1:
Р1>Р2; герметизация на стороне входа;
положение кольца круглого сечения 2: Р1 >Р2, полость 2 вентилируется.
Рисунок 5: Система уплотнения фирмы BÖHMER,конструкция «двойного перекрытия и продувки» с шаром, установленным на цапфе
1. Рабочая ситуация:
Входное давление выше выходного давления корпуса.
Кольцо круглого сечения приходит в положение 1 и доступ давления перемещает седло в сторону шара, воздействуя на поршневую поверхность (dda2 – da2)*π/4. Благодаря форме и воздействию рабочего давления в опорах, деформация уплотняющего материала и результирующий износ очень малы.
2. Рабочая ситуация:
Входное давление ниже выходного давления корпуса.
Благодаря наличию излишнего давления в полости, что означает р2>р1, кольцо круглого сечения перемещается в положение 2, что приводит к вентилированию полости или самосбросу давления уплотняющей системы. Это происходит благодаря тому, что дифференциальный поршень перемещается в сторону более низкого давления р 1. Таким образом, может быть исключено недопустимое повышение давления, вызванное изменениями объема воды, которые в свою очередь вызваны тепловыми воздействиями.
Конструкция конкурентов
Эта конструкция делает невозможным установку шара на цапфе. В противоположность шару, установленному на цапфе, плавающий шар прижимается к кольцам седла, которые прикладывают к шару осевые усилия. Это приводит к возникновению высокой нагрузки и деформации колец седла, что в свою очередь ведет к необходимости иметь большие крутящие моменты. Кроме того, в этом случае значительно увеличивается износ из-за возможного присутствия грязи.
Открытая система уплотнения с дисковыми пружинами склонна к засорению грязью, что может привести к
отрицательному воздействию на малую деформацию пружин. Результатом этого будет дальнейшее увеличение поверхностного давления на кольца пружин (Рисунок 6).
Рисунок 6: Система уплотнения конструкции конкурентов
G: Материал корпуса
В системах централизованного теплоснабжения кроме нагрузок, обязанных своим существованием внутреннему давлению протекающей воды, существуют осевые силы и изгибающие моменты, создаваемые температурой. Эти силы могут быстро превысить нагрузку от внутреннего давления. В наихудшем случае это может привести к неправильной работе отдельных элементов трубопроводной системы, размеры которых выбраны недостаточными.
Поскольку хрупкий материал не может компенсировать напряжения без растрескивания, то стандарт EN 253 требует применять эластичный, свариваемый материал. Свойства таких материалов в части предела текучести и работы в качестве надрезанного стержня, подверженного воздействию динамических нагрузок, подтверждены сертификатом на материал DIN 50049-3.1B (возможно сертификат 3.1A/C).
Корпус шарового клапана является частью трубопроводной системы.
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
Применение массивной прокованной углеродистой стали обеспечивает компенсацию осевых сил (растягивающие нагрузки и нагрузки давления) и изгибающих моментов, а также принципиально удовлетворяет требования к шаровым клапанам для холодной врезки.
Поэтому, массивные стенки, толщина которых больше толщины стенок трубопроводной системы, присоединенной к клапану, обладают также повышенной устойчивостью к коррозии.
Прокованная сталь подвергается механической обработке только в виде резания и, вследствие этого, сохраняет свои физические свойства.
Конструкция конкурентов
Изготовление корпуса и концов под приварку производится путем формоизменения в холодном состоянии трубных деталей. Возникающие деформации изменяют структуру материала и, за счет этого, и физические свойства трубного материала.
Много лет назад фирма BÖHMER провела испытания трубных частей, подвергшихся формоизменению в холодном состоянии, на специально для этого приобретенных машинах.
Компенсация осевых сил и изгибающих моментов, созданных тепловыми нагрузками в системе централизованного теплоснабжения, требует наличия увеличенной толщины стенок частей корпуса. Трубные детали с достаточной толщиной стенок показали склонность к повышенному поверхностному вытягиванию и высаживающей деформации. Это приводит к появлению трещин, несмотря на применение более эластичных материалов. Измерения, произведенные на отформованных частях, указывали на присутствие наклепа (приобретение хрупкости) в зоне формоизменения. Свойства эластичности и прочности на растяжение, сертифицированные изготовителем труб, были изменены, и стало возможным возникновение трещин от растяжения, обязанных своим существованием местному приобретению хрупкости. Даже отпуск этих частей не приводит к восстановлению первоначальных свойств. Таким образом, для каждой конкретной части требуется новый сертификат на материал.
Н: Потери напора
Требование обеспечения эффективной эксплуатации централизованной системы теплоснабжения приводит к требованию минимизации потерь энергии. Такая минимизация делает возможной оптимизацию конструкции по пропускной способности при приобретении насосов и уменьшает потребность в дополнительных мощностях для перекачки, которые требуются для компенсации потерь напора. При долговременной эксплуатации большие преимущества имеют полнопроходные шаровые клапаны.
Более высокая стоимость таких клапанов (по сравнению с клапанами с уменьшенным проходом) компенсируется в течение небольшого периода за счет экономии при приобретении менее мощных, более дешевых насосов. Шаровые клапаны с уменьшенным проходом имеют увеличенные потери напора за счет формы внутренней полости в виде диффузора/сопла.
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
Основываясь на вышеприведенных фактах, мы рекомендуем применять полнопроходные клапаны. В качестве альтернативы мы предлагаем шаровые клапаны с уменьшенным проходом, которые более эффективны с точки зрения цены. У этих конструкций зоны отверстий концов под приварку переделываются, делая возможным оптимизированное сужение. Возникающие потери напора минимизируются, нежелательное сопротивление не возникает.
Конструкция конкурентов
Эта конструкция может быть изготовлена только с уменьшенным проходом.
Кроме вышеупомянутых потерь, обязанных своим существованием форме внутренней полости в виде диффузора/сопла, возникают дополнительные потери напора на кольцах седел, которые представляют собой дополнительное сопротивление. Значительно увеличивается сопротивление потоку, что должно быть компенсировано более высокой производительностью насосов. Это, в свою очередь, увеличивает эксплуатационные расходы.
I: Контроль герметичности
Шаровой клапан для централизованного теплоснабжения фирмы BÖHMER
Конструкция «Двойное перекрытие и продувка» делает возможным применение продувочной заглушки в корпусе, обеспечивая таким образом непосредственный контроль функционирования системы уплотнения. По запросу заказчика такая заглушка может быть предусмотрена на каждом шаровом клапане с шаром, установленным на цапфе.
Конструкция конкурентов
Непосредственный контроль герметичности, подобный вышеописанному, невозможен, поскольку из-за общей конструкции невозможна установка шара на цапфе.
К: Форма шара
Полые шары применяются из-за их более низкой стоимости и сохранения показателей производительности. По сравнению со сплошными шарами с прямыми цилиндрическими проходами изготовитель экономит на материале, так как стенки имеют уменьшенную толщину. Поскольку присутствие этих полых шаров приводит к почти таким же потерям напора как и уменьшение диаметра прохода, то эти шары используются главным образом в клапанах с уменьшенным проходом, то есть в тех случаях, где потери напора и результирующие потери производительности не рассматриваются.
На рисунке 7 приведены различные сочетания шаров и проходов.
Рисунок 7: Варианты конструкции шаровых клапанов фирмы BÖHMER
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|