Дисковые поворотные затворы или шаровые краны?

ДИСКОВЫЕ ПОВОРОТНЫЕ ЗАТВОРЫ ИЛИ ШАРОВЫЕ КРАНЫ?

ПРОБЛЕМЫ ВЫБОРА АРМАТУРЫ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Суриков В.Н., проф., директор КЦ Промконсалт, Санкт-Петербург

Горобченко С.Л., директор по развитию, КЦ Промконсалт, Санкт-Петербург
Тотухов Ю.А., доцент, ВШТЭ, СПбГУТПД, Санкт-Петербург

Торопова Е., магистрант ВШТЭ, СПбГУТПД

 

ВВЕДЕНИЕ

Оценка применимости того или иного класса поворотной арматуры в узлах регулирования по-прежнему носит спорный характер. На один и тот же узел могут предлагаться различные типы трубопроводной арматуры. При этом убедительных доказательств их выгодности и применимости часто найти не удается, поскольку каждый тип арматуры силен по какому-то параметру и слаб по другому, в котором конкурирующий тип арматуры может обладать большим преимуществом.

 

В то же время наблюдаются определенные тенденции, в которых прослеживается предпочтения потребителей. Так, выдающиеся успехи в применении шаровых кранов неоспоримы. Однако, также часто начинают применяться и дисковые поворотные затворы. Выбор того или иного решения остается вопросом, на который пока еще нет определенного ответа.

 

Чтобы найти приемлемые ответы, должны быть выделены критерии, по которым можно было бы судить о преимуществах в применении того или иного типа арматуры. После определения критериев можно будет выработать и соответствующий алгоритм выбора типа арматуры, отвечающий современным требованиям потребителей.

 

Такими критериями для автоматической арматуры, предназначенной для регулирования технологических процессов, могли бы стать следующие:

- точность или погрешность регулирования, и связанные с ними обобщенные критерии качества регулирования, отражающие главную функцию и главное потребительское свойство арматуры

- уровень затрат, включая различные виды энергопотерь, создающие условия для максимальной привлекательности того или иного типа арматуры.

 

Отметим, что понятие затрат для арматуры достаточно объемно и может включать в себя следующие затраты:

- конструктивные, например, вес, габариты арматуры, энергоемкость привода, стоимость отдельных конструктивных элементов, заложенные уже при проектировании надежность, ремонтопригодность, и пр.;

- проектно-инжиниринговые затраты, связанные с выполнением проекта, например, стоимость монтажа, пуско-наладки, калибровки и пр.,

- эксплуатационные, включая затраты на ТО и ремонты, различные виды потерь при работе арматуры, пропуски, утечки среды, накопление износа, сбои и энергопотери, связанные с несовершенством проточной части арматуры и несовершенством регулирования, например, потеря точности расхода при регулировании.

 

Чтобы выделить тенденции, мы должны предположить, что все технические системы развиваются закономерно и критерии соответствия закономерностям развития технических систем (ЗРТС) дадут нам точный вектор и уверенность в правильности оценки того или иного предлагаемого технического решения.

 

Такими законами являются:

- Закон повышения идеальности. В нашем случае его можно переформулировать как закон повышения идеальности регулирования. Он может выражаться в снижении нелинейности, повышении степени отклика клапана на управляющий командный сигнал, меньшей погрешности при регулировании и др. Закон повышения динамичности и закон согласования - рассогласования будут способствовать идеальному выполнению главной функции - регулированию.

 

Снижение затрат могло бы обеспечить выполнение следующих законов:

- Закон свертывания. Для арматуры это может выражаться в уменьшении весогабаритных характеристик и количества конструктивных элементов. Такое следствие закона как повышение энерговооруженности и соответствующее ему энергосбережение и снижение энергопотерь также должны войти в сферу нашего рассмотрения.

 

Ниже предлагаются способы выбора арматуры по критериям качества регулирования и долгосрочного соответствия основным линиям развития арматуры.

 

Для начала необходимо рассмотреть основные понятия теории регулирования, которые позволили бы в дальнейшем использовать их для оценки эффективности применения того или иного технического решения и выделить наиболее привлекательные типы арматуры.

 

ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Автоматическое регулирование технологических процессов в ЦБП определяется способностью арматуры выполнять командные сигналы с наибольшей точностью и соответственно с меньшей погрешностью. До сих пор в ЦБП применяются различные типы арматуры, включая арматуру возвратно-поступательного типа и поворотную. При этом преимущество отдается поворотной арматуре. Простота автоматического регулирования является одним из важнейших пунктов, по которым поворотная арматура является более выгодной по сравнению с арматурой возвратно-поступательного типа. Причинами этого в порядке убывания являются:

1. Наличие равнопроцентной характеристики

2. Скорость выполнения сигнала за счет поворота всего на 1\4

3. Предсказуемость работы затвора

4. Компактность, малый вес.

 

Основой выбора клапана является расчет расходной характеристики. Собственные пропускные характеристики арматуры различных типов представлены на рис.

 

Рис. Собственные характеристики клапанов

Как видно, наихудшую характеристику имеют седловые клапаны. Лучшие характеристики имеет арматура поворотного типа. В зависимости от процесса ими могут быть:

- шаровые краны

- дисковые (сегментные, эксцентриковые) затворы.

ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ ПОТОКА СРЕДЫ

Возможности регулирования определяются особенностями течения потока через проточную часть арматуры. Прохождение потока через шаровой кран и дисковые затворы имеют свои особенности. При этом могут возникать различные виды турбулентности, создающие трудности при регулировании, например, дополнительную нелинейность.

 

Особенности протекания потока через шаровой кран и дисковый затвор показаны на рис.

 

 

Рис. Особенности протекания потока через шаровой кран и дисковый затвор

 

Различные виды проточной части формируют и свои реакции потока, влияющие на силовые характеристики и выбор исполнительных устройств, например, привода. Пример формирования поворотного момента в шаровом кране показан ниже.

 

Рис. Формирование поворотного момента в шаровом кране

 

Многие факторы работоспособности регулирующей арматуры определяются кривой гидравлического сопротивления потока при перекрытии трубопровода. Это демонстрирует кривая Жуковского, рис.

 

Рис. Характерная линия изменения давления и гидравлического сопротивления при перекрытии потока

 

Для определения способности типа арматуры к регулированию в трубопроводе необходимо получить зависимость напора от расхода в гидравлической сети. Обычно для этого используют стенды, схема которого представлена на рис.

 

Рис. Определение рабочей (установленной) расходной характеристики клапана в трубопроводе

 

В зависимости от качества собственной и установленной расходных характеристик арматуры можно получить линейное или нелинейное изменение расхода или другого параметра в трубопроводе.

 

Ниже представлена схема, показывающая возможности контроллера, главной задачей которого является устранение нелинейности в связи с невозможностью обеспечить линейное (пропорциональное) изменение расхода при открытии клапана.

 

 

 

Рис. Порядок преобразования сигнала системы АСУ ТП в параметры потока на трубопроводе

 

Рассмотрение изменений расхода от изменения сигнала регулирования (например, относительного малого перемещения клапанах) позволяет найти погрешности в регулировании за счет нахождения отклонений от линейности, как показано на рис.

 

 

Рис. Ошибка нелинейного регулирования положения

Представленные материалы из теории регулирования позволят нам выработать критерии, на основе которых мы можем провести выбор того или иного клапана и определить основные тенденции развития арматуры.

 

 

Рис. Шаровые краны

 

 

Рис. Дисковые сегментные затворы

 

Рис. Дисковые эксцентриковые затворы

 

 

 

Рис. Поворотно-дисковые затворы

 

Рис. Дисковые затворы

 

Развитие поворотных заслонок идет по пути повышения точности регулирования, повышения пропускной способности при одном и том же диаметре и надежности при отсечке.

 

Рис. Новые конструкции дисковых затворов с гарантированным перекрытием потока и повышенной пропускной способностью

 

Развитие дисковых затворов идет по пути сближения с шаровыми кранами через развитие затворов сегментного типа. В качестве примера можно привести дисковый затвор МАПАГ компании Метсо, заменяющий собой в технологически схемах как дисковые затворы, так и шаровые краны. Общий вид подобного сегментного дискового затвора приведен на рис.

 

 

Рис. Современный дисковый затвор MAPAG уже неотличим от затвора сегментного типа и имеет такую же высокую регулирующую способность

 

КРИТЕРИИ ВЫБОРА АРМАТУРЫ

Выбор того или иного клапана должен определяться способностью обеспечивать наиболее качественное регулирование. Чем меньше вариативность (колебательность) процесса, тем более жесткие допуска можно давать на процесс и тем точнее и предсказуем будет выход продукта с технологической установки. При этом достигается уменьшение расхода сырья, энергии, химикатов и других ресурсов, которые используются в процессе.

 

 

 

Рис. Точность регулирования – основа выбора регулирующего клапана

 

Сравнивая характеристики арматуры в диапазоне возможного регулирования можно сказать, что наименее допустимым с точки зрения регулирования является т.н. «клапан завышенного размера». При этом его характеристика как правило, имеет линейную собственную расходную характеристику, которая дает выпуклую характеристики расхода (установленную рабочую расходную характеристику в процессе. При этом достичь пропорционального регулирования, являющегося основой для устранения нелинейности регулирования как правило не представляется возможным или приходится исследовать процесс и создавать специальные математические модели, верифицировать их и проводить длительные настройки позиционеров.

 

 

Рис. Клапан завышенного размера

 

Наиболее качественное регулирование будет обеспечиваться, если собственная характеристика клапана будет равнопроцентной. Тогда в сети он будет иметь линейную характеристику регулирования, как было показано на рис. ниже.

 

Рис. Определение совершенства регулирующего клапана при помощи расчета установленной характеристики

 

Сравнение характеристик различных клапанов выявляет тип арматуры, обладающий максимальным совершенством регулирования для заданных условий. Для этого как правило сравниваются следующие характеристики

- собственная расходная (пропускная) характеристика

- рабочая расходная характеристика

- показатели усиления

- характеристики шума и кавитации.

 

Общий вид характеристик, получаемых в результате расчета в программе Nelprof показан ниже на рис.

 

 

 

Рис. Сравнение расчетных характеристик арматуры

Рис. Сравнение по установленной расходной характеристике двух сегментных дисковых затворов разных производителей

Большое значение имеют особенности рабочего элемента регулирующей арматуры. Этому во многих компаниях уделяется большое внимание. На представленном рисунке можно видеть, как формирование сечения рабочего элемента изменяет диапазон регулирования и пропускную характеристику клапана.

 

 

 

Рис. Сравнение по изменению Кv

 

При углах открытия арматуры на 20, 40 и 60 град, характеристики компании Сомас и характеристики арматуры компании Метсо имели различные Кv, что приводит к разным показателям качества регулирования. Напомним, что значение Кv, отличающееся от пропорционального, резко снижает возможности регулирования по расходу и характерно для большинства контуров регулирования типовых технологических процессов.

 

Основной проблемой при этом становится высокая установленная кривая усиления. Она увеличивает погрешность регулирования. Определение погрешности по расходу в зависимости от характеристики усиления демонстрируется формулой:

Где:

∆ Q – потери по расходу

Gv – усиление

∆h – погрешность положения клапана

Расчеты показывают, что превышение Gv более 2 ед. резко увеличивает погрешность и соответственно потери регулирования. Это иллюстрируется графиком, рис.

 

Рис. Сравнение по установленной кривой усиления

 

В нашем примере по расчету расходных характеристик, представленному выше, видно, что кривые расходных характеристик в значительной степени отличаются от линейной, что дает и значительно более высокие значения коэффициента усиления при этом. К тому же, эти значения неравномерны, и их пиковые значения приходятся на зоны наименьшего открытия регулирующего элемента, что также усложняет регулирование.

 

 

СРАВНЕНИЕ РЕШЕНИЙ ПО ТОЧНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ

 

Сравнение решений по точности регулирования основано на анализе погрешности расхода и напора, задаваемой в процесс. Ниже представлен пример расчета применимости различных видов поворотной арматуры для схемы регулирования уровня в системе массоподготовки ОАО "Волга".

 

Рис. Схема регулирования уровня в системе массоподготовки ОАО Волга

Для этого узла можно применить как дисковые затворы, так и шаровые краны, рис.

Рис. Дисковый затвор серии L12 и шаровой кран серии М1 (компания Метсо)

Для них были проведены расчеты и построены следующие графики:

1. Собственные расходные характеристики

2. Установленные расходные характеристики

3. Кривые усиления

4. Максимально допустимые перепады давлений dP.

 

Построенные графики приведены на рис.

 

 

Рис. Характеристические кривые для шарового крана М1

 

 

Рис. Характеристические кривые для поворотной заслонки L12

 

Дисковый затвор обладает лучшими характеристиками для этого контура и способен до 50% снизить возможные потери точности при регулировании.

 

Таким образом, различные типы арматуры имея различные расходные характеристики по-разному влияют на точность регулирования в разных технологических процессах. Выбор того или иного типа арматуры должен определяться технико-экономическим обоснованием. Примеры отработки контуров регулирования и нахождения областей технико-экономической эффективности при применении шаровых кранов и дисковых затворов приведены ниже.

 

Пример 1. Сравнение шарового крана и сегментного дискового затвора в узлах разбавления

На рис. представлены результаты постепенного снижения вариативности и повышения точности регулирования в процессе разбавления и регулирования концентрации. Используемый шаровой кран был заменен на сегментный дисковый затвор и далее в процессе дальнейшей отработки точности регулирования сегментный дисковый затвор был заменен на сегментный дисковый затвор с улучшенным регулирующим органом, имеющим специальную конфигурацию выреза в сегменте.

 

1,4%

0,63%

0,49%

Рис. Сравнение применения шарового крана и сегментного дискового затвора в контурах разбавления

 

Наблюдается значительное, до 67% в целом сокращение колебательности технологического параметра. Такое значительное уменьшение вариативности технологического процесса создает большие возможности для экономии используемого сырья и материалов. Так, для указанных параметров представленное решение по сокращению колебательности (вариативности) технологического процесса позволило получить экономию в объеме до 17250 Евро в год, см. табл.

 

Табл. Технико-экономический эффект отработки качества регулирования в узлах подачи химикатов

Как следует из приведенного технико-экономического расчета, может быть получена значительная экономия как при применении сегментного дискового затвора по сравнению с шаровым краном, так и еще большая экономия при применении сегментного дискового затвора со специальным смарт профилем выреза в сегменте.

 

 

Пример 2. Сравнение применения смарт технологий в ректификационных установках нефтехимической промышленности (производство бензина)

Для массовых продуктов, где наблюдается большая вариативность процесса, общее ее уменьшение способно создавать условия для повышения уровня классификации продукта, как это показано ниже для ректификационных установок, рис.

 

а)

Уменьшение использования сырья

Повышение качества продукта

б)

Рис. Результаты повышения точности регулирования для установок нефтехимической промышленности

а) простое сужение диапазона регулирования при снижении вариативности

б) возможности классификации по уровню качества продукта или использования сырья

 

В частности, при уменьшении вариативности можно сдвинуть допустимые пределы продукта либо в сторону верхней границы допустимых значений параметра продукта, либо к нижней. В первом случае мы получаем более качественный продукт с меньшим разбросом параметра свойств, в другом - большую экономию по используемому сырью и материалам.

 

Пример 3. Сравнение показателей экономичности при переходе к смарт решениям в картонно-бумажном производстве

Экономия становится наиболее заметной, если вместе с эффективным типом регулирующей арматуры используется и цифровой позиционер, способный уменьшать вариативность в связи с развитыми возможностями диагностики и отслеживания помех.

 

Ниже приведены данные по расчету технико-экономического эффекта для предприятия ЦБП, выпускающего массовый продукт - картон-лайнер (картон для плоских слоев гофрокартона). При уменьшении веса лайнера в технических условиях предприятия всего на 10 г, в связи с массовостью выпуска общая экономия может достигать 1000 тонн в год, как показано в табл.

 

Табл. Результаты отработки точности регулирования на бумагоделательной машине

 

Если применяются все возможности по снижению колебательности процесса, то можно получить большую экономию. Для этого нужно учитывать все виды экономии. В частности, это экономия от улучшения сортности по различным видам продукции, снижению общего расхода сырья, снижению расходов на ремонт в связи с возможностями диагностики, предоставляемых цифровыми позиционерами и расширению межремонтных интервалов и использованию соответствующего программно-диагностических комплексов. Пример подсчета экономии по всем представленным показателям для крупного ЦБК представлен ниже.

 

Пример 3. Экономическая эффективность от внедрения смарт арматуры в регулировании пароконденсатных систем бумагоделательных машин большой производительности

 

Табл. Суммарный экономический эффект от внедрения смарт решений

Наименование показателей	Экономия, тыс. руб.
Улучшение сорта бумаги:
SK
SKS	7 252
Снижение расхода сырья	83 181
Снижение расходов на ремонт	2 166
От применения программы Field Care	1 251
Итоговый экономический эффект	93 994

 

Рис. Структура применения дисковых затворов и шаровых кранов компании Метсо

Табл. Новые возможности дисковых затворов

Показатель	Серия MAPAG	Серия Neles	Серия Jamesbury
Класс давления	cl 900 … cl 2500	cl 150 … cl 600	cl 150 … 600
Диапазон диаметров	4”…100”	3”…80”	2,5”…60”
Уплотнения	Металл по металлу или мягкое Комбинированное Металл + мягкое	Металл по металлу	Мягкое
Температура	1,100°F...2,600°F 600°C … 1450 °C	1. 328°F...+1,000°F 2. 200°C…+ 600°C	3. 328°F.....+500°F 4. 200°C…+ 260°C
Материал	Стандартные углеродистые и легированные стали Специальные материалы (Al, Ti, Хастеллой…)	Стандартные и легированные стали	Стандартные стали и сплавы
Фланцы	Бесфланцевые, фланцевые, с проушинами, сварные	Бесфланцевые, фланцевые, с проушинами	Бесфланцевые, фланцевые, с проушинами
Специальные исполнения	Конструкция с входом сверху

 

Сегодняшний уровень давления, который способны достигать специально спроектированные дисковые затворы уже составляет ANSI 2500, номинальный диаметр достигает 2500 мм и может быть сделан и выше по специальным заказам. Возможно использование разнообразных седел, металлических, мягких и комбинированных. Стандартные исполнения дисковых затворов уже работают практически во всем диапазоне стандартных рабочих температур, включая уровень температуры в энергетических установках и газовых турбинах, например, в специальном исполнении они преобладают над всеми основными типами арматуры и достигают значений в 1400⁰С. Особенно велик выигрыш при применении дисковых затворов при использовании их в бесфланцевом исполнении, использование которого в других типах арматуры часто недопустимо.

 

Новые применения

Там, где раньше были шаровые краны и задвижки сейчас все больше устанавливают дисковые затворы. Ниже мы рассмотрим некоторые основные направления замены существующих и устоявшиеся применений, где явно побеждают дисковые затворы.

 

Большие диаметры трубопроводов

Большие диаметры трубопроводов требует пересмотра основных положений при выборе арматуры. Увеличивающаяся масса арматуры, трудности ее установки, демонтажа, и ремонта, проблемы с вибрацией, обусловливающей сильное разрушающее воздействие на трубопровод, необходимость специального кранового оборудования, опор и подвесок приводят к главному требованию - снижению весо-габаритных характеристик.

 

Требованию уменьшения габаритов и веса в наибольшей степени соответствуют дисковые затворы. Так, на рис. ниже показана замена задвижек на дисковые затворы на трубопроводах большого диаметра химических и металлургических производств.

 

Задвижка

Дисковый затвор на тот же DN

 

Рис. Разница в требуемом пространстве при установке дисковых затворов и традиционно применяемых задвижек

 

С ростом диаметра дисковые затворы остаются единственной альтернативой. Так, при номинальном диаметре 400мм и более строительная высота дискового затвора в 3 раза меньше чем у задвижки, а вес по сравнению с шаровым краном меньше чем в 2,5 раза, а по сравнению с задвижкой - более чем в 3 раза, табл.

 

Табл. Показатели использования задвижек, шаровых кранов и дисковых затворов при одних и тех же условиях применения, данные компании Метсо

Показатель	Задвижки	Шаровые краны	Дисковые затворы
Номинальный диаметр и класс давления	DN 400 CL 150	DN 400 CL 150	DN 400 CL 150
Строительная длина	1,200 mm		1,200 mm
Строительная высота	7,490 mm	2,450 mm	2,450 mm
Вес	11,500 kg	8700 kg	3,450 kg
Относительная стоимость	120%	400%	100%

 

Сверхвысокие температуры

В связи с простотой и высокой симметричностью конструкции дисковые затворы в специальном исполнении выдерживают температуры до 1400⁰С. Так, конструкции дисковых затворов из керамических материалов с регулирующим элементом без седла позволяют за счет простоты конструкции работать при сверхвысоких температурах. Другие конструкции, включая шаровые краны и задвижки, либо показывают ограниченную работоспособность, либо не применимы совсем.

Рис. Дисковый затвор для применения установках десульфурации, PCK, Германия, установлен на байпасе 1400^оС

 

Сверхнизкие температуры и условия холодного (теплового удара)

Дисковые затворы все чаще можно увидеть в сложных применениях в криогенной технике. Простота конструкции дисковых затворов, осесимметричность создает благоприятные условия для работы в условиях теплосмен и термических напряжений, там, где другие типы арматуры испытывали бы сильное коробление и потерю герметичности.

 

Рис. Терминалы разгрузки сжиженных газов. Пример установки дисковых затворов MAPAG на приемном судовом терминале в Корее

 

Надежность при работе в условиях высокой цикличности на атомных станциях

Простота конструкции и выдерживание больших деформаций дает возможность дисковым затворам заменять другие типы арматуры в применениях цикловой работы при высоких давлениях.

 

Рис. Насосная установка высокого давления компании Андритц для атомных станций

 

Так, для тестового блока на атомной электростанции в Китае станции были предложены различными поставщиками:

- Задвижки с классом давления CL2500

- Шаровые краны с классом давления CL2500

- Дисковые затворы с наименьшим классом давления CL1500

 

Выбор остался за дисковыми затворами специальной конструкции, поскольку их меньший диаметр и более простая конструкция позволили использовать решения на меньший класс давления при тех же параметрах герметичности.

 

Кристаллизующиеся и образующие наросты среды

В кристаллизующихся и образующих наросты средах дисковые затворы в настоящее время хорошо себя показывают в специальном исполнении, см. например, конструкцию компании Мапаг.

 

Рис. Дисковые затворы для условий кристаллизации соли фабрики выпаривания и обессоливания. Тайвань. Диам 8-16” Аналогичные решения для вывода печных газов с высокой степенью наростообразования. Solid proof/Monel, Dow, Germany

 

Такие решения имеют специальные решения для очистки подвижных соединений и обеспечения герметичности затворов.

 

Волокнистая масса ЦБП

Простая проточная часть и низкие гидравлические сопротивления обусловливают применение дисковых затворов на волокнистой массе в целлюлозно-бумажной промышленности. Короткая проточная часть и полированная внутренняя поверхность гарантирует отсутствие налипания волокон и не влияет на образование узелков и сгустков массы и ли облачных соединений фибрилл.

Рис. Участок массоподготовки бумагоделательной машины

Соответствие технологическому процессу

Требования к согласованности с технологическим процессом и снятие ограничений в установлении технологического регламента создают условия, при которых четвертьповоротная арматура начала быстро вытеснять арматуру с длительным ходом, как правило, арматуру возвратно-поступательного действия (задвижки и клапаны). При этом у дисковых затворов отмечалась слабое место - невозможность обеспечить длительную герметичность, особенно при работе на средах с тенденцией к слипанию, кристаллизации, наросто и накипеобразованию. Однако, с развитием сложного динамичного движения запирающего элемента в затворе эта проблема начала решаться. Специализированные металлические седла и развитие применения двух- трехэксцентрикового уплотнения практически решили эту проблему, рис.

 

Рис. Переход к сложному трехэксцентриковому уплотнению в дисковых затворах

 

Тройной эксцентриситет не влияет на поведение затвора при регулировании, и в тоже время не приводит к износу или разрушению седла, что особенно важно для металлических седел. Тройной эксцентриситет сразу устраняет контакт между седлом и затвором после открытия затвора. Большинство трудностей, характерных для дискового затвора при этом устраняются. Дальнейшее усложнение движения затвора с целью еще большего обеспечения надежного перекрытия потока «не за горами», рис.

 

 

Рис. Дисковый затвор MAPAG со сложным движением затвора

Табл. Показатели применения различных типов арматуры

Показатель	Дисковый затвор	Шаровой кран	Задвижка\клапан с линейным перемещением штока
Вес	+++	-	- -
Габариты	+++	++	- - -
Способность выдерживать тепловые удары	+++	+	+
Применение в системах безопасности ESD	++	+++	- -
Регулирующее исполнение	++(+)	+(+)	- / ++
Низкий крутящий момент	++	+	- -
Герметичность	++(+)	+++	++(+) / +
Материал уплотнения	+++	+	+
Простота конструкции	+++	+	+
Обслуживание и запчасти	+++	++	- -
Предотвращение шума\кавитации	++	+++	? / +++
Низкие операционные затраты	+++	+	- -
Сравнительные капитальные затраты	+++	- - -	- -

 

Дисковые затворы оказываются безусловными лидерами по низкому весу, наименьшим габаритам, способности выдерживать тепловые удары, простоте конструкции, легкости в обслуживании и снабжении запчастями, что приводит к низким операционным затратам и лучшему показателю по капитальным затратам. В тоже время их регулирующую способность (за исключением сегментных дисковых затворов) требуется увеличивать, существуют трудности с достижением герметичности, предотвращением шума и кавитации, высоким крутящим моментом. Однако, как мы могли видеть в анализе новых применений дисковых затворов эти проблемы постепенно решаются, сначала в специальных исполнениях, а потом переходя и к все более массовому и массовому использованию.

 

ВЫВОДЫ

Дисковые затворы прочно заняли место в областях, критичных:

- к весу (вибрации),

- большим габаритным размерам (диаметрам),

- в среднем диапазоне регулирования,

- в условиях высокой цикличности, а также трудных условиях термошока и высокой цикличности,

- хорошей уплотняющей поверхности,

- низких эксплуатационных затратах.

 

В будущем можно ожидать расширения их наступления в следующих направлениях:

- на области высоких давлений,

- применения в системах безопасности,

- более высоких условий герметичности,

- решений в области низкошумной арматуры.

 

Выявленные проблемы должны становиться вектором для конструкторов и разработчиков арматуры с целью добиться решения этих задач, что позволит и дальше дисковым затворам вытеснять шаровые краны.

 

 

Задвижки

- вентили

- шаровые краны

- дисковые затворы

- сегментные дисковые затворы

 

Демонстрация свертывания по размерам в сторону компактизации показана на рис.

 

Рис. Компактизация арматуры

Свертываемость по весу

Вес арматуры оказывает значительное влияние на проектные показатели арматуры, особенно ее стоимость. В табл....приведены сравнительные весовые характеристики дисковых затворов по сравнению с шаровыми кранами, задвижками и клапанами.

 

Табл. Сравнительные весовые характеристики дисковых затворов по сравнению с шаровыми кранами, задвижками и клапанами

Разница в весе	Дисковый затвор по сравнению с шаровым краном	Дисковый затвор по сравнению с задвижкой\клапаном
3"	20%	70%
4"	40%	70%
6"	60%	70%
8"	60%	70%
10"	60%	70%
12"	60%	70%
14"	70%	70%
16"	70%	70%
18"	70%	70%
20"	70%	70%
24"	70%	70%
28"	80%	70%
30"	80%	70%
36"	80%	70%

 

С легкостью можно заметить, что диско