Регулирующий клапан Belimo: эффективное решение для инженерных систем

Клапаны Belimo предназначены для управления потоком жидкости в системах отопления, охлаждения, вентиляции и теплоснабжения. Они изменяют расход теплоносителя через теплообменники, перекрывают отдельные участки трубопроводов и участвуют в поддержании заданной температуры. Основная область их применения — водяные инженерные системы зданий и вспомогательные контуры промышленных объектов. Регулирующий узел обычно состоит из клапана и совместимого электропривода. Клапан непосредственно воздействует на поток, а привод перемещает его затвор по команде контроллера. Такое разделение позволяет согласовать гидравлические параметры трубопровода с требованиями автоматизации.

Основные разновидности компонентов

Конструкция клапана определяется задачей гидравлического контура. Для изменения расхода через отдельный теплообменник требуется один способ регулирования, а для смешения потоков или переключения между контурами — другой. В инженерных системах применяются следующие разновидности:

• двухходовые регулирующие клапаны, изменяющие расход жидкости между входным и выходным патрубками;
• трёхходовые клапаны, используемые для смешения или распределения потоков в соответствии с конструкцией и схемой подключения;
• шаровые клапаны с профилированной характеристикой, обеспечивающие управляемое изменение пропускной способности;
• седельные клапаны, регулирующие проходное сечение поступательным перемещением затвора;
• клапаны с независимым от перепада давления регулированием расхода;
• многофункциональные устройства Belimo Energy Valve, объединяющие регулирование с измерением параметров теплоносителя и контролем тепловой энергии.

Обычный регулирующий клапан изменяет гидравлическое сопротивление участка. При этом фактический расход зависит не только от положения затвора, но и от перепада давления. В устройствах с независимым регулированием влияние колебаний давления компенсируется в пределах установленного рабочего диапазона.

Технические характеристики

Для оценки клапана необходимо учитывать несколько взаимосвязанных параметров. Условный проход определяет присоединительный размер, коэффициент пропускной способности характеризует гидравлические возможности, а температурные и прочностные ограничения устанавливают допустимые условия эксплуатации. Примером двухходового исполнения служит Belimo R2020-6P3-S1. Для этой модели предусмотрены следующие характеристики:

• условный проход — DN 20;
• присоединение — внутренняя резьба Rp 3/4′′;
• номинальное обозначение давления — PN 40;
• допустимое давление ps — 1600 кПа;
• коэффициент пропускной способности Kvs — 6,3 м3/ч;
• температура рабочей жидкости — от −10 до +120 C;
• рабочая среда — вода или водный раствор гликоля с объёмной концентрацией до 50 %;
• характеристика регулирования — равнопроцентная;
• перепад давления закрытия — 1400 кПа;
• рекомендуемый перепад для малошумной работы — 200 кПа.

Конструкция регулирующего узла

Устройство шарового регулирующего клапана основано на поворотном затворе. Его положение определяет площадь проходного сечения и сопротивление движению жидкости. Основные элементы выполняют следующие функции:

• корпус воспринимает давление рабочей среды и обеспечивает присоединение к трубопроводу;
• шаровой затвор открывает, ограничивает или перекрывает проход;
• профилирующий элемент формирует требуемую зависимость пропускной способности от угла поворота;
• шток передаёт вращение от электропривода к затвору;
• седловые уплотнения ограничивают протечку через закрытый проход;
• уплотнение штока препятствует выходу жидкости наружу;
• монтажный интерфейс обеспечивает механическое соединение клапана с совместимым приводом.

Профилирование проходного сечения отличает регулирующий шаровой клапан от обычного запорного крана. Оно позволяет точнее дозировать поток, в том числе при небольшом открытии. В седельных исполнениях проход изменяется за счёт осевого перемещения затвора относительно седла. Такие устройства требуют привода с соответствующим линейным ходом. Поворотные и линейные приводы не являются взаимозаменяемыми без предусмотренного конструкцией сопряжения.

Принцип работы и регулирование

Клапан работает как исполнительный элемент системы автоматического управления. Решение об изменении расхода обычно принимает внешний контроллер, сравнивающий измеренную температуру с заданным значением. Основной процесс регулирования включает следующие действия:

• датчик измеряет температуру воздуха, жидкости или другого контролируемого объекта;
• контроллер определяет отклонение от уставки;
• управляющий сигнал поступает на электропривод;
• привод изменяет положение затвора;
• новое проходное сечение изменяет расход теплоносителя;
• изменение расхода влияет на теплопередачу теплообменника.

Для поворотных шаровых исполнений характерен рабочий поворот около 90. Однако одинаковый угол открытия не соответствует одинаковому расходу при разных перепадах давления. Равнопроцентная характеристика означает, что равные изменения хода в расчётной области вызывают примерно одинаковые относительные изменения пропускной способности. Такая зависимость помогает согласовать работу клапана с нелинейным поведением теплообменника. Избыточно большой клапан может ухудшить регулирование. Если требуемый расход достигается при малом открытии, небольшое перемещение затвора вызывает заметное изменение подачи. Поэтому гидравлические параметры определяются расчётным расходом и располагаемым перепадом, а не только диаметром трубопровода.

Управление и функциональные возможности

Способ управления зависит прежде всего от установленного электропривода. Наличие определённого интерфейса или аварийной функции нельзя автоматически переносить на все клапаны Belimo. В зависимости от комплектации возможны следующие варианты:

• двухпозиционное управление с переводом клапана в открытое или закрытое состояние;
• трёхпозиционное управление отдельными командами на открытие и закрытие;
• плавное позиционирование по аналоговому сигналу;
• обмен командами и рабочими данными через цифровой интерфейс;
• сигнализация текущего положения;
• перевод в предусмотренное безопасное положение при исчезновении питания, если привод имеет соответствующую функцию.

Устройства Belimo Energy Valve расширяют возможности обычного регулирующего узла. В зависимости от исполнения и настройки они могут управлять положением клапана, расходом или тепловой мощностью. В предусмотренных конфигурациях возможно регулирование перепада давления с использованием дополнительного датчика. При контроле тепловой мощности учитываются расход и разность температур подачи и обратной линии. Это позволяет оценивать передачу энергии через теплообменник, тогда как одно положение затвора такой информации не даёт.

Области применения

Клапаны Belimo используются там, где необходимо согласовать подачу теплоносителя с изменяющейся тепловой нагрузкой. На промышленных объектах они прежде всего относятся к оборудованию инженерной инфраструктуры. Характерные области применения включают:

• водяные нагреватели и охладители приточных установок;
• контуры фанкойлов;
• теплообменные узлы отопления;
• системы холодоснабжения;
• распределительные ветви водяных сетей;
• вспомогательные контуры поддержания температуры производственных помещений и оборудования.

Пригодность для воды и гликолевого раствора не означает совместимость с паром, топливом, агрессивными реагентами или абразивными суспензиями. Для таких сред необходима отдельная проверка назначения арматуры и стойкости её материалов. К эксплуатационным ограничениям относятся также кавитация, чрезмерный перепад давления, замерзание жидкости и загрязнение уплотняющих поверхностей. Клапан не компенсирует ошибки гидравлической схемы, а привод без возвратной функции не обеспечивает гарантированный переход в аварийное положение при отключении питания.

Таким образом, клапаны Belimo управляют распределением теплоносителя и связывают гидравлическую часть инженерной системы с автоматическим регулированием. Двухходовые, трёхходовые, шаровые, седельные и многофункциональные исполнения решают разные задачи. Их рабочие возможности определяются пропускной способностью, допустимыми давлениями и температурами, конструкцией затвора и характеристиками привода. Компания «Олниса» является поставщиком промышленного оборудования на территории России и стран СНГ. Поставки оборудования для инженерных систем востребованы при оснащении новых объектов, модернизации установок и замене действующей арматуры. «Олниса» осуществляет поставки промышленного оборудования для предприятий различных отраслей.