Регуляторы температуры

Понятие трубопроводного клапанного терморегулятора

В теплотехнике одним из самых простых и действенных путей регулирования или поддержания на установленном уровне теплоомена теплотехнических аппаратов трубопроводного (канального) типа является объёмное нормирование подачи теплоносителя. В ряде технических случаев нормирование (ограничение) объёмной подачи теплоносителя к теплообменнику позволяет точно регулировать его температуру, что может быть важно в технологических целях.

Для автоматического поддержания заданного уровня теплообмена замкнутых канальных теплообменных аппаратов, поддержания в них заданной температуры теплоносителя, применяется специальная разновидность трубопроводной арматуры – автоматические регуляторы температуры (терморегуляторы) клапанного типа. Клапанные трубопроводные терморегуляторы, в зависимости от конструкции, применяются совместно с теплообменными апаратами, работающими как на нагревание, так и охлаждение (в том числе в криогенной технике).

Трубопроводные клапанные терморегуляторы могут быть:

1. Прямого действия. Привод клапана такого терморегулятора приводится в действие непосредственным воздействием температуры рабочей среды в системе. Трубопроводные регуляторы температуры прямого действия являются автоматическими аппаратами, которые самостоятельно нормируют подачу среды к теплообменнику, в зависимости от значения ее текущей температуры.
2. Пилотные. Приводятся в действие опосредовано, с помощью внешнего управляющего аппарата – “пилота”, с электрическим, паровым, пневматическим или гидравлическим приводом. Пилотные терморегуляторы могут быть как автоматическими, так и с дистанционным управлением. В сравнении с терморегуляторами прямого действия, они имеют более широкий диапазон регулирования расхода (температуры) среды.

Конструкция трубопроводного автоматического терморегулятора

Конструкция трубопроводного регулятора температуры прямого действия включает в себя:

1. Проходной корпус клапана, как правило, двухповоротный, с внутренним посадочным седлом клапанного затвора. Элементами проходного корпуса являются присоединительные муфты, резьбовые или фланцевые, с помощью которых терморегулятор монтируется на трубу.
2. Клапанный затвор конусного, тарельчатого или игольчатого типа, с приводным штоком.
3. Пружину задатчика, которая воздействует на шток затвора, удерживая его или в нормально закрытом, или нормально открытом положении. Пружина задатчика, как правило, сопряжена с регулирующим (задающим) механизмом, с помощью которого задается ее жесткость.
4. Управляющий элемент в виде сильфона или мембраны, с собственной рабочей камерой и толкателем, через который он воздействует на шток затвора.
5. Выносной термобаллон с термочувствительной средой, который сопряжён с рабочей камерой сильфона (мембраны) посредством соединительной капиллярной трубки. Для установки термобаллона в трубу с измеряемой средой применяются специальные вварные или ввинчиваемые гнезда – стаканы. В зависимости от решаемых задач, стакан с термобаллоном может размещаться или «после клапана», или «перед клапаном».

Принцип работы регулятора температуры прямого действия

Принцип работы автоматического регулятора температуры прямого действия основан на изменении объема (расширении или сжатии) специальной термочувствительной среды (газа или жидкости), заключенной в термобаллоне. Термобаллон помещается в стакан, размещенный в трубе или сосуде с рабочей средой, температура которой замеряется и регулируется (поддерживается, нормируется).

Рассмотрим вариант работы нормально открытого терморегулятора, работающего на нагрев. В такой конструкции пружина задатчика удерживает затвор клапана в нормально открытом состоянии, а усилие со стороны толкателя сильфона противодействует усилию задатчика, стремясь закрыть клапан.

При пропускании в теплообменник рабочей среды с температурой, равной или меньшей заданной, под воздействием задающей пружины клапан терморегулятора нормально открыт. При повышении температуры рабочей среды выше заданной (перегреве), она через стенки стакана нагревает термочувствительную среду в термобаллоне, которая, расширяясь, приводит к повышению в нем давления. Повышенное давление из термобаллона через соединительную капиллярную трубку передается в рабочую камеру сильфона (мембраны). Под действием повышающегося давления термочувствительной среды сильфон начинает расширяться, преодолевая усилие задающей пружины, тем самым двигая толкатель, а через него и шток клапанного затвора. В результате клапан терморегулятора, в зависимости от степени перегрева рабочей среды, постепенно начинает закрываться, ограничивая подачу перегретого теплоносителя в теплообменник. Таким образом поддерживается его уровень теплообмена, и соответственно, температура, на заданном уровне.

При понижении температуры рабочей среды в трубопроводе (сосуде) термочувствительная среда в термобаллоне начинает охлаждаться и сжиматься. Соответственно, давление в камере сильфона, и усилие его толкателя снижаются, задающая пружина приоткрывает клапан, тем самым увеличивая подачу теплоносителя с нормальной температурой в теплообменник.

Параметры подбора терморегулятора для теплообменной аппаратуры

При подборе терморегулятора для теплообменника руководствуются следующими техническими параметрами:

1. Для каких рабочих сред аппарат предназначен: пар, сжатый воздух, горячая вода, холодная вода, хладагент, другие. Рабочая среда для терморегулятора определяется особенностями конструкции, применяемой в термобаллоне термочувствительной средой, применяемыми в конструкции коррозионностойкими или термостойкими материалами.
2. Функционал: для работы на нагрев или на охлаждение. Определяется особенностями конструкции.
3. Требуемый максимальный расход рабочей среды через терморегулятор, м3/час (для пара, газов) или кг/час (для жидкостей).
4. Максимальное давление в системе, МПа.
5. Допустимое собственное гидро- или газодинамическое сопротивление клапана терморегулятора (давление на входе и на выходе), МПа.
6. Максимальная выдерживаемая температура среды, град.С.
7. Настраиваемый диапазон регулируемых температур, град.С.
8. Номинальный размер проходного корпуса DN, в мм. Подбирается по специальным графикам (предоставляются производителем), в зависимости от требуемого расхода среды, давления на входе и на выходе (дифференциального давления) клапана.
9. Характер монтажного присоединения: резьбовое или фланцевое.

Терморегуляторы компании Yoshitake

В своем предложении на отечественном рынке японская компания Yoshitake представляет широкий спектр разнообразных регуляторов температуры, для потребностей теплотехники в производственной сфере, коммунальном и частном хозяйстве (отоплении). Трубопроводные терморегуляторы Yoshitake отличаются безупречным качеством, долговечностью, надежностью и точностью в работе. Специалисты – теплотехники в ряду терморегуляторов Yoshitake смогут подобрать модели:

• для различных рабочих сред: для пара и горячей воды (ОВ-30, ОВ-2000, ОВ-1, ОВ-2, ОВ-5, ОВ-6), для холодной воды и хладагентов (ОВ-31, ОВ-3, ОВ-4);
• автоматические прямого действия (сильфонные), и с пилотным управлением (ОВ-2000);
• с корпусами из настоящих японских коррозионностойких материалов: ковкого чугуна FCD450, FC200, бронзы САС406, клапанные механизмы из нержавеющей стали SUS304, фосфористой бронзы и мягкого (герметизирующего) фторопласта, сильфоны из нержавейки или фосфористой бронзы, термобаллоны и капилляры медные или из нержавеющей стали;
• для систем с максимальным давлением от 0,5 МПа до 2,0 МПа (ОВ-2000);
• для максимальных температур до 185 град.С (ОВ-30) или 220 град.С (ОВ-2000);
• для работы на нагрев (ОВ-30, ОВ-1, ОВ-2, ОВ-2000) или охлаждение (ОВ-31, ОВ-3, ОВ-4), в том числе на низкотемпературный нагрев (ОВ-1G, ОВ-2G) или на низкотемпературное охлаждение (ОВ-3G, ОВ-4G);
• с односедельными клапанами повышенной герметичности (ОВ-5, ОВ-6);
• номинальными размерами DN от 15А до 150А;
• с резьбовыми или фланцевыми присоединительными муфтами.