Регулирующий клапан пониженного давления
|
| ||||
|
| ||||
|
| ||||
|
| ||||
|
| ||||
|
| ||||
|
| ||||
Источник
Водоснабжение жилища относится к сложным гидротехническим сооружениям, организация которых должна проводиться по всем правилам.
Аварии в системе могут происходить как из-за ошибок при монтаже труб или сантехнических приборов, так и вследствие нарушения правил эксплуатации. К последним относится и такое распространенное явление, как скачки давления в трубопроводе, для борьбы с которыми применяются специальные приборы ― регуляторы давления.
Назначение регуляторов давления
Приборы способны выполнять одновременно ряд важных функций. Первая из них – предупреждение повышения давления. Практически все бытовые сантехнические приспособления способны работать в режиме до 3 атм. Превышение этого параметра чревато перегрузками для системы водоснабжения дома. Как результат, заметно снижается срок работы функциональных узлов на стиральных и посудомоечных машинах, уменьшается надежность соединительных переходников, прокладок.
Регуляторы давления предотвращают гидравлические удары. Речь идет о резких перепадах давления воды, возникающих из-за неполадок насосного оборудования или неправильного использования задвижек. Гидроудары могут приводить к весьма плачевным последствиям, включая порывы трубопровода и поломки котельных агрегатов. Иногда скачки давления настолько большие, что взрывается бойлер.
Еще одной полезной функцией выступает экономный расход воды. Регулируя давление воды, можно существенно снизить ее потребление. Например, если уменьшить напор с 6 до 3 атм, экономия может достигнуть 20-25% (во время открывания крана будет выпускаться струя меньшего объема).
Гидрорегуляторы помогают уменьшить шум при использовании смесителей и кранов. Причина надоедливого гудения арматуры кроется в повышенном давлении, из-за чего напор воды после открывания вентиля приобретает граничную силу. Благодаря регулятору давление воды становится стабильным и уменьшается до оптимальных значений.
В случае порыва трубопровода водные потери снизятся, поскольку прибор реагирует на падение давления снижением водоподачи. В основном регуляторами (редукторами) оснащаются системы водоснабжения частных домов, где они в паре с гидроаккумулятором коммутируются к циркуляционному насосу.
Особенности устройств
Регуляторы давления воды представлены на рынке сантехнического оборудования несколькими разновидностями. По месту установки приборы разделяются на две группы:
- «до себя». Напряжение потока стабилизируется перед редуктором;
- «после себя». Водяное давление стабилизируется за точкой установки.
Вне зависимости от принципа работы, любое реле давления состоит из следующих конструктивных элементов:
- клапана (поршня). Выполняет функцию сердцевины прибора;
- пружины (мембраны);
- корпуса. Может быть чугунным, латунным или стальным.
Кроме стандартного набора деталей, некоторые модели дополнительно комплектуются манометром, фильтром грубой очистки, воздушным клапаном и шаровым краном.
По пропускной способности регуляторы разделяются на бытовые (0,5-3 м3), коммерческие (3-15 м3) и промышленные (свыше 15 м3).
Виды регуляторов
По принципу действия РВД бывают поршневыми, мембранными, проточными, автоматическими и электронными.
Поршневые
Наиболее простые по конструкции клапаны давления воды (их также называют механическими). Регулировка давления проводится компактным подпружиненным поршнем благодаря уменьшению или увеличению проходного канала. Чтобы настроить выходящее давление воды, в приборе предусмотрен специальный вентиль: вращая его, можно ослаблять или сжимать пружину.
К слабым сторонам поршневых регуляторов относят их чувствительность к наличию мусора в воде: засорение поршня является главной причиной поломок. Для предотвращения подобных явлений в комплект редуктора обычно входит специальный фильтр. Еще один недостаток – большое число подвижных механических узлов, что сказывается на степени надежности редуктора. Поршневой прибор способен регулировать давление в режиме 1-5 атм.
Мембранные
Очень надежные и неприхотливые приборы, дающие возможность проводить регулировку напора воды в широких пределах (0,5-3 м3/час). Для бытовых условий это очень приличный показатель.
Сердцевиной приспособления является подпружиненная мембрана: во избежание засорения для ее установки используется автономная герметичная камера. Отдача от сжимающейся или разжимающейся пружины передается небольшому клапану, который отвечает за величину сечения выходного канала. Стоимость мембранных ограничителей достаточно высокая. Из-за сложности замены эта процедура обычно выполняется опытными сантехниками.
Проточные
Особенностью этой модели регуляторов давления воды выступает то, что в ней полностью отсутствуют подвижные элементы. Это благотворно сказывается на надежности и продолжительности службы приборов.
Давление понижается благодаря хитросплетению узких каналов. Вода при прохождении многочисленных поворотов разделяется на отдельные рукава, в конце снова сливаясь в один, но не такой быстрый. В бытовом применении проточные редукторы можно встретить в оросительных системах. Недостатком прибора считается нужда в дополнительном регуляторе на выходе.
Автоматические
Узел небольших размеров, состоящий из мембраны и пары пружин. Для изменения силы сжатия используются специальные гайки. Когда вода на входе имеет слабый напор, это приводит к ослабеванию мембраны. Усиление давления в трубе провоцирует увеличение сжатия.
Под воздействием пружины контакты на автоматическом редукторе давления то размыкаются, то опять замыкаются. Это, в свою очередь, включает и выключает циркуляционный насос принудительной системы водоснабжения. Конструкция автоматических РВД в основном дублирует мембранные приборы, отличаясь лишь наличием двух коррекционных винтов для установки диапазона рабочего давления.
Электронные
Специальный механизм осуществляет слежение за напором воды в трубе, для чего используется датчик движения. После обработки полученных данных принимается решение о включении насосной станции. Электронный регулятор заблокирует включение помпы, если трубопровод не заполнен водой. В состав конструкции входят основной корпус, датчики, электронная схема платы, коммутационная втулка (благодаря ей включается подающий провод) и резьбовые патрубки для подключения к системе.
В конструкции стабилизатора имеется удобный дисплей для отображения характеристик водного потока. Механические регуляторы иногда не в состоянии эффективно защитить систему от сухого хода, из-за чего приходится постоянно контролировать ее на наличие воды. В отличие от них электронные модели с контроллером способны постоянно отслеживать заполнение водой. Редукторы данного типа работают практически бесшумно, надежно защищая все узлы от гидравлических ударов.
Особенности монтажа
Как гласят нормы для водопроводных и канализационных систем, регулятор давления воды должен монтироваться на входе между запорным вентилем и счетчиком. В таком случае гарантируется надежная защита всех гидротехнических приспособлений, включая приборы учета и фильтрации.
Правила установки в квартире
Чаще всего редуктор давления воды в квартирах нужен для подстраховки – уменьшения напора в трубе.
Обратите внимание! Оптимальная точка монтажа – на стояк, сразу за счетчиком и узлом фильтрации.
Первым делом проводится сборка устройства с обязательной установкой на боковые отверстия заглушек. В дальнейшем на эти патрубки монтируются манометры. Лучше всего расположить водопроводную трубу горизонтально: РВД в такой схеме до и после себя имеет по запорному вентилю. Редуктор при установке в квартирах должен позиционироваться строго вертикально (монтаж по горизонтали или с наклоном строго запрещен).
Установка квартирного реле во многом напоминает аналогичную процедуру с приспособлением учета горячей и холодной воды или фильтром грубой очистки. Для обозначения направления движения жидкости корпус изделия маркируется указательной (посадочное место для манометра расположено в верхней части корпуса). Приступая к монтажным работам, перекрывают подачу воды, заранее предупредив об этом соседей (если установка проводится на стояке). Работа на полипропиленовых трубах потребует применения специальных переходников (как правило, они идут в комплекте к изделию).
В некоторых случаях нелишним будет включить в обвязку регулятора входную запорную арматуру, оснащенную сетчатым фильтром. Обязательным условием является присутствие на регуляторе давления воды шарового крана. Все соединительные стыки во избежание протеканий должны быть хорошо уплотнены, для чего используют паклю или ФУМ-ленту. Установив уплотнитель, соединения затягивают газовым ключом. При этом важно не переусердствовать, учитывая тот факт, что в большинстве случаев используются латунные крепежные гайки, обладающие средней прочностью. Установочные работы достаточно сложны, поэтому при отсутствии должного опыта для их выполнения приглашаются профессиональные сантехники.
Специфика монтажа РВД в частном доме
Водяной регулятор давления в частном доме несет ту же функциональную нагрузку, что и в квартире. Разница заключается лишь в наличии в системе помпы, поддерживающей необходимый напор. РВД в комбинации с насосным оборудованием устанавливается таким образом, чтобы манометр смотрел вверх. Точка монтажа прибора ― место, где домашняя система соединяется с магистральной трубой или подачей от скважины (после водомера). Для простоты установки некоторые производители поставляют в продажу регуляторы в комплекте с насосом.
При организации обвязки регулятора важно не забыть о фильтре грубой очистки (если он не присутствует в схеме изначально). Точка монтажа фильтра ― вход в домовую трубу. С обеих сторон (как и в квартирах) РВД оснащается запорной арматурой. Чтобы стабилизировать силу потока, после обвязки прибора производят установку прямой линии (длина этого участка – 5 рабочих диаметров). Все работы должны выполняться человеком с соответствующими навыками.
Настройка и обслуживание
Специальными нормами по эксплуатации бытовых систем водоснабжения водяное давление на выходе рекомендовано в пределах 2-3,5 кг/см2. Получить такой режим можно только методом регулировки редуктора давления воды. Скорость действия различных моделей РВД отличается. Протекание системы провоцирует понижение силы напора примерно на 1,5 атм (точный показатель зависит от специфики контура). По прошествии нескольких секунд наблюдается повышение давления до показателя ниже среднего. Идеальный параметр выходного значения должен уступать входному не менее чем на 1,5 кг/см2, иначе это приведет к заметному торможению скорости движения жидкости по трубам.
Эти нормы важно учитывать, настраивая редукторы давления воды. Определить, что редуктор работает некорректно, помогут парные манометры или контрольный забор жидкости перед регулятором давления. Настроить РВД можно, только если система находится в рабочем тонусе и в ней имеется нужный напор жидкости. Создав подобные условия, по ходу вращения регулировочных винтов можно легко определить все происходящие изменения показателей (это отобразится на манометре). Без измерительного прибора подобные манипуляции проводить не рекомендуется, так как это может привести к нарушению заводских настроек.
По ходу эксплуатации РВД необходимо контролировать давление в системе. Если выходные параметры прибора не поддаются регулировке, скорее всего, повредилась мембрана. Иногда по стыкам на корпусе начинает просачиваться вода. Любые признаки поломки служат сигналом к демонтажу и разборке прибора. Чаще всего мембрана травмируется ржавой пружиной или штоком. Эти узлы, наряду с уплотнителями, можно найти в комплектах для ремонта, которые можно приобрести в сантехническом магазине.
Источник
16 Ноября 2018
Регулирующая арматура в настоящее время является неотъемлемой составляющей систем водоснабжения, отопления и вентиляции, а также различных технологических линий. И правильный подбор регулирующего клапана для данных систем является важной задачей, так как позволяет получить следующие преимущества:
- Повысить эффективность работы предприятий за счет более точного регулирования технологических процессов.
- Решить проблемы, связанные с высоким уровнем шума и кавитацией, и, как следствие, — с эрозионным износом клапанов и трубопроводов.
- Сократить расходы на техническое обслуживание предприятий.
- Повысить безопасность технологических процессов.
Независимо от поставленной задачи, расчет регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора.
Пропускная способность регулирующей арматуры численно характеризуется коэффициентом пропускной способности Kv. Коэффициент Kv равен расходу рабочей среды с плотностью 1000 кг/м3 через клапан при перепаде давления на нем 0,1 МПа.
В зависимости от типа среды применяются различные расчетные формулы для определения значения Kv, но исходные данные остаются неизменными:
- P1 — давление на входе клапана, бар;
- P2 — давление на выходе клапана, бар;
- ∆P — перепад давления на клапане, бар;
- t1 — температура среды на входе, oC;
- Q — расход для жидкости, м3/ч;
- QN — расход для газов при Н.У., нм3/ч;
- G — расход для водяного пара, кг/ч;
- ρ — плотность жидкости, кг/м3;
- pN — плотность газов при Н.У., кг/нм3.
Поскольку при расчете пропускной способности не учитывается ряд факторов, влияющих на работу клапана, для выбора клапана используется коэффициент Kvs, учитывающий запас в 30%.
По рассчитанному значению Kvs подбирается регулирующий клапан с максимально близким бóльшим значением Kvs c учетом рекомендуемого диаметра.
Клапан необходимо выбирать так, чтобы расчетная величина Kvs находилась в интервале между Kvs min и Kvs max клапана. Для клапанов различных производителей значения Kvs min различны. Указанные параметры приведены в технических описаниях оборудования.
Кроме соответствия по пропускной способности, существует ряд параметров, на которые следует обратить внимание при подборе регулирующих клапанов, а именно:
- условный диаметр;
- условное давление;
- вероятность возникновения кавитации;
- уровень шума;
- отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане.
- w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;
- Q — рабочий объемный расход среды м3/ч;
- d — диаметр трубопровода, м.
- P1 – давление на входе клапана, бар;
- ∆P – перепад давления на клапане, бар.
- w – скорость потока среды, м/c;
- Q – рабочий объемный расход среды м3/ч;
- d – диаметр трубопровода, м.
1. Условный диаметр
Регулирующая арматура никогда не подбирается по диаметру трубопровода. Однако диаметр трубопровода до и после клапана необходимо рассчитывать для подбора обвязки регулирующих клапанов. Так как регулирующий клапан подбирается по величине Kvs, часто условный диаметр клапана оказывается меньше условного диаметра трубопровода, на котором он установлен, особенно при большом перепаде на клапане. В этом случае допускается выбирать клапан с условным диаметром меньше условного диаметра трубопровода на одну-две ступени. При большей разнице рекомендуется использовать клапаны с пониженной пропускной способностью Kvs. Данное решение позволяет снизить стоимость оборудования, а также при таком подборе оборудование оказывается более компактным по габаритам и массе.
2. Условное давление
Условное давление Ру является единственным параметром для изготовляемой арматуры, гарантирующим ее прочность и учитывающим как рабочее давление, так и рабочую температуру. Условное давление соответствует допустимому рабочему давлению для данного вида арматуры при нормальной температуре (20 оС). При повышении температуры механические свойства конструкционных материалов ухудшаются, поэтому для арматуры с высокой рабочей температурой допустимые рабочие давления ниже, чем условные. Это снижение зависит от материала деталей арматуры и температурной зависимости прочностных свойств этого материала. Чем выше рабочая температура, тем ниже максимальное рабочее давление при одном и том же значении условного давления.
Ниже приведены таблицы зависимости максимального рабочего давления в зависимости от температуры для различных материалов исполнения:
3. Вероятность возникновения кавитации
Одной из серьезных проблем, возникающих при применении запорной и регулирующей арматуры, является возникновение кавитации. Особенно сильно этот эффект проявляется при использовании регуляторов, понижающих давление «после себя» — редукционных клапанов.
Кавитация — процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, что в свою очередь приводит к преждевременному износу элементов регулирующей арматуры.
Для проверки возможности появлении кавитации при больших перепадах давления на клапане применяется следующая формула:
4. Уровень шума
При выборе регулятора давления необходимо учитывать явления, связанные с шумом работающего регулятора. Возникновение шумов вызвано газодинамическими колебательными процессами у регулирующих органов и стенок регуляторов. При совпадении частоты колебаний амплитуда колебаний клапана может резко возрасти, что приведет к износу и разрушению клапана, а также к сильной вибрации регулятора.
Главной причиной повышенного шума является повышенная скорость среды в выбранном трубопроводе относительно рекомендуемой. Фактическая скорость среды может быть рассчитана по формуле:
Ниже приведены рекомендуемые скорости сред для снижения риска появления критического уровня шума:
Одним из способов снижения уровня шума в системах, помимо использования клапанов специальной конструкции, является применение гибких вставок (виброкомпенсаторов) на участках до и после клапана.
5. Отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане
Для некоторых редукционных клапанов ограничено отношение входного давления к выходному. Входное давление, воздействуя на плунжер редукционного клапана, стремится его открыть. Выходное давление воздействует на мембрану (или другой управляющий элемент) клапана, стремясь закрыть клапан. При превышении ограничения по отношению входного и выходного давления клапан не сможет закрыться — и выходное давление будет больше давления настройки. Ограничения по указанному параметру также исключают кавитацию в седле регулирующего клапана.
Выполнение данных указаний при подборе регуляторов позволит значительно улучшить показатели технологических процессов и увеличить срок службы регулирующей арматуры. Примеры расчетов приведены в статье. По вопросам подбора оборудования просьба обращаться к инженерам отдела регулирующей арматуры компании АДЛ.
Источник
