Соленоидные клапаны

В эпоху всеобщей компьютеризации и интернета, автоматизированных систем управления производством и концепции дистанционно управляемых “умных домов” – трубопроводная арматура с ручным управлением выглядит совершенным анахронизмом. Современные подходы к функционалу самых разнообразных трубопроводных систем требуют внедрения электроприводной трубопроводной арматуры с дистанционным управлением, одним из представителей которой является соленоидный клапан.

Описание соленоидного клапана

Соленоидный клапан функционально и конструкционно представляет собой классический трубопроводный клапан седельного или мембранного типа с прямолинейно-скользящим штоком, который управляет запиранием и отпиранием клапанного затвора (соответственно, золотникового или мембранного). Его принципиальным отличием от классического трубопроводного клапана с ручным управлением (рычагом, вентилем) является наличие дистанционного (по проводам) пилотного привода штока, т.н. “пилота”, в виде электромагнитной катушки соленоидного типа. Пилотный соленоидный клапан, как и его аналоги с ручным управлением, может быть:

• запорным двухходовым (односедельным);
• перепускным трехходовым (двух-седельным);
• смесительным трехходовым (двух-седельным).

Конструкционные особенности и принцип действия соленоидного клапана

В пределах закрытого проходного корпуса клапанный механизм “соленоида” представляет собой вариант совершенно типичного трубопроводного клапана седельного (с тарельчатым, конусным, игольчатым золотником-затвором) или мембранного типа, в котором управление положением затвора осуществляется с помощью прямолинейно-скользящего штока. Конструкционные отличия между классическим (ручное управление) и пилотным соленоидным клапанами заключаются в приводе штока. Вместо ручного рычага или штурвального колеса, управление движением и положением штока соленоидного клапана осуществляется подвижным сердечником электромагнитной соленоидной катушки.

Сама соленоидный привод – «пилот» представляет собой электромагнитную катушку, внутри которой помещается подвижный подпружиненый (или нормально закрытый НЗ, или нормально открытый НО) магнитный стержень. При подаче на обмотку электромагнитной катушки электропитания, внутри нее возникает электродвижущая сила (ЭДС) индукции, которая, воздействуя на магнитный стержень, втягивает или выталкивает его в/из катушки (в зависимости от полярности поданного на обмотку напряжения). Магнитный стержень, будучи связанным со штоком клапана, приводит к его перемещению, запирая или отпирая поток среды (в зависимости от конструкции клапана и его привода). При прекращении подачи электропитания на обмотку соленоида, под воздействием возвратной пружины стержень (а за ним и шток затвора клапана) возвращается в исходное положение.

Соленоидные катушки могут быть как с двухточечным управлением, для комплектования двухходовых (односедельных) запорных клапанов, так и с трехточечным управлением, для трехходовых (двухседельных) перепускных или смесительных клапанов. В конструкции трехточечных соленоидных катушек положение штока изменяется в зависимости от полярности поданного напряжения и направления действия возвратной пружины, и фиксируется в двух крайних и промежуточном среднем положении.

Соленоидная катушка – пилот размещается, как правило, в герметизированном пыле- и влагозащищенном корпусе, который крепится непосредственно к проходному корпусу трубопроводного клапана. К соленоидной катушке организуется подвод электрических кабелей питания и управления.

Преимущества и недостатки соленоидных клапанов

Главнейшим преимуществом трубопроводных (запорных, перепускных, смесительных) клапанов с пилотным управлением с помощью соленоидной катушки является возможность реализации принципа дистанционного электро-сигнального управления. Который, в свою очередь, делает возможным внедрение автоматизированных систем управления газовыми и гидравлическими трубопроводно-канальными установками, в том числе и в их самом современном компьютеризированном (программируемом) варианте.

Другим важнейшим преимуществом клапанов соленоидного типа является их высокая скорость реакции, которая важна для обеспечения точности работы трубопроводных систем: по температуре, теплопередаче, пропускной способности, другим рабочим параметрам. Также быстрота реакции соленоидных катушек важна (и находит широкое применение) в деле обеспечения высоких уровней безопасности паровых, пневматических, гидравлических установок и машин.

Автоматизация (компьютеризация) работы магистральных трубопроводов, установок и машин, кроме их точности работы и безопасности, также позволяет достигать очень значительного экономического эффекта за счет сокращения обслуживающего персонала, экономии, в т.ч. сокращении утечек, рабочих сред.

К недостаткам трубопроводных клапанов соленоидного типа следует причислить:

1. Достаточно слабое управляющее усилие, которое развивается соленоидными катушками. Вследствие чего их применение ограничивается трубопроводами, установками и машинами со сравнительно невысокими параметрами рабочих сред по давлению, скорости потока, с проходными сечениями малых, максимум, средних диаметров.
2. Зависимость от стабильности работы электросети, вследствие чего они требуют наличия дублирующих (аварийных) источников электропитания.
3. Повышенные требования к обеспечению электротехнической безопасности, вследствие чего электроприводные пилотные клапана ограниченно применяются в условиях высокой влажности и обводненности (парогазовые энергетические, отопительные, корабельные установки), а также в условиях взрывоопасных и пожароопасных сред.

Параметры подбора соленоидного клапана

Выбор и подбор пилотных клапанов соленоидного типа для системы автоматического управления трубопроводной системой осуществляется исходя из:

1. Подходящих или неподходящих условий эксплуатаций, исходя из требований обеспечения электротехнической, противопожарной безопасности, взрывобезопасности (определяются конструкторами, инженерами технического надзора).
2. Параметров электросети питания: переменного или постоянного тока, с напряжением сети 12/24/36/48V (для сети постоянного тока) или 110/220/360V (для сети переменного тока).
3. Требуемого функционала: запорный двухходовой, перепускной или смесительный трехходовые.
4. Рабочих параметров трубопроводной системы.

Рабочие параметры трубопроводной системы:

• по рабочему давлению на входе и на выходе клапана (динамическому сопротивлению клапана), МПа;
• по рабочей, и максимально допустимой температуре, град.С;
• по пропускной способности (кг/час или м3/час);
• требуемая герметичность закрывания клапана (допустимая или недопустимая протечка/утечка среды через седло клапана);
• по характеру присоединительных патрубков (резьбовые, фланцевые) и номинальному диаметру DN;
• по материалу изготовления (ковкий чугун, нержавеющая сталь, бронза, латунь, фторопласт, каучук и др.) в зависимости от коррозионной активности рабочей среды, ее фазового состояния (газ, пар жидкость), требуемых прочностных характеристик.

В зависимости от параметров давления на входе и на выходе клапана, а также требуемой производительности (пропускной способности) системы, подбор номинального размера лапана производится по специальным (фирменным) графикам подбора.

Соленоидные клапана компании Yoshitake

Далеко не каждая компания на рынке трубопроводной арматуры способна предложить такой высокотехнологичный продукт, как пилотные клапана с соленоидной катушкой. В свою очередь известная японская компания Yoshitake предлагает рынку весьма многочисленный модельный ряд соленоидных клапанов, для широкого спектра условий эксплуатации.

В ассортименте соленоидных клапанов Yoshitake наши клиенты могут найти и подобрать изделия для своих потребностей:

• седельной плунжерной (с тарельчатыми и конусными затворами) и мембранной конструкции;
• нормально открытые или нормально закрытые;
• для электросетей переменного или постоянного тока;
• для различных рабочих сред: водяного пара, сжатого воздуха, горячей воды, азота, углекислоты, аргона, масла;
• с корпусами и клапанными механизмами только из качественной, высокопрочной и коррозионностойкой японской нержавеющей стали (SCS14A или SCS13) или бронзы CAC406;
• для рабочих давлений от 0 (0,05) до 1,6 МПа;
• для рабочих температур 60 град.С, 100 град.С и 180 град.С (для пара);
• с резьбовыми и фланцевыми (стандарт JIS 10KFF) присоединительными муфтами;
• с номинальными проходными диаметрами от DN10 до DN65, для бытового, хозяйственного и производственного применения;
• с герметизированными пыле- и влагозащищенными корпусами соленоидных катушек для наружной установки;
• с электро-изолированном пожаро- и взрывобезопасном исполнении.