В энергетике регулирующие клапаны используют везде: от регуляции топлива до контроля воздухоочистительных установок. Одна из наиболее интересных сфер их применения – подача воды/пара в контурах. В нормальных условиях регулирующие клапаны для ТЭС практически не вызывают проблем. Трудности возникают, если регулирующие клапаны используются не только для подачи воды, которая испаряется, но также для пополнения или запуска нагревательного котла (бойлера). В этом случае при запуске высокое давление воды сначала снижается до атмосферного. При этом регулирующий клапан подвергается сильному воздействию, так как рабочая среда в нем проходит все стадии мгновенного парообразования и кавитации. Только с помощью специальных устройств эти условия можно контролировать при помощи «обычных» клапанов, без дополнительных клапанов запуска.
Во время запуска бойлера насыщенный пар проникает сначала в паровую систему и затем выходит через клапан запуска. Для этой цели подходят только специальные регулирующие клапаны с очень широким диапазоном. Затем пар подается в пароперегреватель. Здесь, перед тем как пар попадает в турбину, температур рабочей среды регулируют впрыскиванием охладителя или специальным трехходовым клапаном. Целая серия регулирующих клапанов работает в турбинной установке (например, паровые регулирующие клапаны с уплотнением, дренажные регулирующие клапаны) через байпасные устройства по направлению к месту выброса. В каждом отдельном случае она представлены регулирующими давление клапанами с впрыскиванием холодной воды (для достижения нужной температуры). Такие клапаны обеспечивают необходимую работу бойлера, если сама турбина отключена. Таким образом, снабжаются различные системы с низким и средним давлением, или системы, в которых пар конденсируется и подается в водно-паровой контур.
Пар также требуется для нагревания различных теплообменников, питательных систем, резервуара с водой. Его контролирует множество регулирующих клапанов, в соответствии с технологическим процессом и внешними условиями. Везде, где тепловая энергия пара преобразуется в энергию конденсата, клапаны используются для регулирования температуры и давления. Поэтому здесь стали применять удобные в обслуживании клапаны с поджатыми седлами, которые можно использовать на обеих сторонах (системы быстрой замены седла). Особенно они удобны при вводе в эксплуатацию потому, что даже самое тщательное обслуживание не обеспечивает достаточную чистоту трубопровода. Загрязнения, остающиеся в системе, неизбежно ведут к повреждениям поверхности седла во время пуска установки. Клапан с системой быстрой замены седла можно открыть без помощи специальных инструментов и перевернуть поджатое седло. Именно это его достоинство позволяет без промедлений возобновить работу всей установки.
Внешняя герметичность
Внешняя герметичность – существенный критерий с точки зрения экологии. Он четко описан в многочисленных актах и стандартах (например, в ISO 15848). Его в значительной степени определяет давление на границах корпуса, крышки, зажиме крышки и уплотнении между корпусом и крышкой.
Здесь центральное место занимает уплотнение штока клапана. Традиционное уплотнение штока – самоподжимающийся или поджимаемый сальник. При помощи высококачественного самоподжимающегося сальника возможно достичь герметичности класса В, в соответствии с требованиями ISO 15848 или TA Luft (немецкие стандарты для безопасности сред). Эти требования настолько жесткие, что, например, автомобильной шине, наполненной гелием, потребуется 200 лет для того, чтобы давление в ней понизилось на 0,1 бар.
Еще более высокой степенью уплотнения обладают так называемые герметические уплотнения. В них применяются только статические уплотняющие элементы, деформирующиеся при движении штока. Классические герметические уплотнения – сильфонные (рис. 1) и диафрагмовые (рис. 2).
Диафрагмовое уплотнение используют для давления до 10 бар. Его основные достоинства – низкая цена, компактность и возможность стерилизации. Сильфонное уплотнение штока, разработанное в соответствии с высоким уровнем стандартов, зарекомендовало себя как универсальное. Хотя этот вид уплотнения дороже и требует больше места, чем диафрагмовое, он долговечнее (более миллиона циклов) и применяется при давлении до 400 бар и температуре до 500ºС.
Существенной чертой качественно разработанного сильфона является его защита от скручивания, значительно снижающего его срок службы. Скручивание возникает как результат неправильной установки сильфона (например, во время соединения клапана с приводом), а также вследствие действия крутящих моментов, возникающих во время работы клапана, воздействующих на дроссельный узел клапана, а, следовательно, на сильфон. Противовращательное устройство, встроенное в корпус сильфона, устраняет действие крутящих моментов.
Гидравлическое диафрагмовое уплотнение, сочетающее преимущества сильфонного уплотнения (диапазон давлений, надежность в использовании) с диафрагмовым (компактность и способность к стерилизации). В этом типе уплотнения диафрагма также отделяет рабочую среду от уплотняющей жидкости, но не испытывает постоянное давление рабочей среды (рис. 20). Изменение объема уплотняющей жидкости во время движения штока компенсируется соответствующей деформацией диафрагмы. Она сконструирована как двойная диафрагма и соответствует самым строгим требованиям безопасности и работоспособности изделия. Между двумя диафрагмами находится полость с сигнальным устройством. Это означает, что можно выявить любое повреждение диафрагмы как со стороны рабочей среды, так и со стороны уплотняющей жидкости. В любом случае герметичное уплотнение остается неповрежденным, и загрязнения среды уплотняющей жидкостью не происходит. Так клапан остается работоспособным до планового ремонта. Более того, вследствие своей разгруженности, это уплотняющее устройство снижает усилие привода и уменьшает его размер. Таким образом, сочетая:
- небольшую общую высоту,
- отсутствие полостей,
- абсолютную внешнюю герметичность,
- широкий диапазон рабочих давлений и температур,
- надежность двойной диафрагмы с сигнальным устройством,
это уплотнение является экономичной и наиболее подходящей альтернативой обычным сильфонным уплотнениям
