|
Для управления потоком природного газа в системах автоматики теплоэнергетического оборудования используются преимущественно электромагнитные газовые клапана.
Основное достоинство электромагнитного клапана - малое время при переключении потока газа.
В зависимости от назначения клапан электромагнитный бывает:
- Отсечным - предназначен для отсечки газа в аварийных ситуациях,
- Предохранительным- выполняет те же функции, что и отсечной клапан, но имеет более узкое назначение. Как правило, клапан этого типа выполняет свою защитную функцию по какому либо одному параметру, например защиту от превышения давления теплоносителя. На практике, часто отсечной клапан называют предохранительным.
- Клапан безопасности - используется для «продувки» газопровода перед подачей газа к горелке.
- Регулирующий клапан - осуществляет двухпозиционное регулирование расхода газа на входе котлоагрегата - «режим малого горения», «режим большого горения».
В зависимости от состояния запорного органа, при отсутствии питающего напряжения, все электромагнитные клапана делятся на: нормально закрытые (Н,З) и нормально открытые (НО).
По конструктивному исполнению электромагнитный газовый клапан может быть:
- клапан электромагнитный прямого управления,
- клапан электромагнитный мембранный,
- клапан электромагнитный с комбинированным управлением,
- клапан электромагнитный с импульсным управлением
2.1 Клапан электромагнитный газовый прямого управления наиболее прост по своей конструкции. Здесь запорный орган непосредственно соединен с якорем электромагнита. При включении питающего напряжения якорь электромагнита перемещается к стопу, вследствие чего меняется положение запорного органа клапана. Запорный орган клапана открывается (для клапана Н.З), закрывается для клапана (НО).
Основной недостаток электромагнитных клапанов прямого действия - большая мощность, потребляемая его электромагнитным приводом ( от 25 до 100 и более Вт). При увеличении давления рабочей среды, а также увеличении проходного сечения клапана, мощность электромагнита возрастает. При этом возрастает и рабочая температура электромагнитного клапана, которая может достигать 100ºС и более. В свою очередь высокая рабочая температура электромагнитного клапана является основной причиной снижения его функциональной надежности.
Существует несколько способов снижения потребляемой мощности в электромагнитном клапане прямого действия и соответственно снижения его рабочей температуры.
1. Применение полуавтоматического режима управления. Это режим при котором в рабочее ( открытое либо закрытое) состояние электромагнитный клапан устанавливается в ручную. В рабочем же состоянии электромагнитный клапан удерживается с помощью электромагнита. Использование такого режима работы электромагнитного клапана позволяет существенно снизить мощность, потребляемую приводом клапана. Например, в электромагнитных клапанах с полуавтоматическим управлениеми
КЗМЭМ-3С(3СД), КЗМЭФ-4С(СД), КЗМЭФ-6С(СД) изготавливаемых в ООО НПП «ТАН-ИТ», удалось снизить мощность электромагнита до 0,15 Вт. Клапан с таким электропотреблением может работать вечно и без отказов.
Режим полуавтоматического управления часто используется в отсечных и предохранительных электромагнитных клапанах.
2. Для снижения потребляемой мощности в автоматических электромагнитных клапанах иногда применяют устройство форсировки. Оно позволяет подать на электромагнит максимальную мощность, необходимую для перевода клапана в рабочее состояние, а затем автоматически снизить уровень, подводимой мощности, до значения, достаточного для удержания клапана в рабочем состоянии. Основной показатель подобных устройств – коэффициент форсировки, который показывает отношение мощности, потребляемой клапаном в момент его включения к мощности, потребляемой в установившемся режиме.
В электромагнитных клапанах типа КЭФ (клапан электромагнитный с форсировкой), КЗМЭМ-3АФ, КЗМЭФ-4АФ, КЗМЭФ-6АФ, изготавливаемых в ООО НПП «ТАН-ИТ» коэффициент форсировки близок к 100. Это означает, что в рабочем состоянии к электромагниту клапана подводится напряжение не более 20В. При этом мощность, потребляемая приводом клапана, составляет ~1Вт. Соответственно в рабочем состоянии привод такого клапана остается холодным, и его функциональная надежность многократно возрастает.
2.2 Клапан электромагнитный мембранный. В клапанах этого типа управление положением запорного органа осуществляется с помощью рабочей среды. Здесь запорный орган располагается на мембране, а для управления положением запорного органа используется сервопривод. Сервопривод по сути это клапан прямого действия, с малым проходным сечением, как правил, от 0,5 до 4,0 мм. Рабочий ход якоря , соответственно, мощность, потребляемая электромагнитом, здесь невелики. Сервопривод может изменять направление прохода рабочей среды в подмембранную либо надмембранную области и за счет этого изменять положение мембраны, и соответственно, положение запорного органа.
Достоинством клапана электромагнитного мембранного является малое энергопотребление. Например, в мембранных клапанах типа КЗМЭФ, выпускаемых в ООО НПП «ТАН-ИТ», используются сервопривода мощностью 8 – 10Вт. Мембранные клапана незаменимы при давлениях рабочей среды более 1 кг/см². К недостаткам клапанов этого типа следует отнести ограничение их использования при низких давлениях ( 0,8 – 2 кПА) рабочей среды. Связано это с тем, что при низких давлениях рабочей среды, усилия, создаваемого на мембране, может оказаться недостаточно для полного открывания клапана.
2.3. Клапан электромагнитный с комбинированным управлением. (КЗМЭФ-4АФ, КЗМЭФ-6АФ)
В клапанах этого типа используются одновременно принципы прямого и мембранного управления. Управление положением запорного органа здесь осуществляется с использованием сил электромагнита и мембраны. Часто вместо мембраны здесь используют плунжер. Совместное использование принципов прямого и мембранного управления позволяет снять ограничение на использование мембранных клапанов на низких давлениях и несколько снизить мощность электромагнитного привода, соответственно повысить его надежность. К недостаткам клапанов этого типа следует отнести усложнение конструкции и повышение требований к технологии их изготовления.
2.4 Клапан электромагнитный с импульсным управлением.
Электромагнитные клапана с импульсным управлением широко используются в качестве отсечного устройства в составе систем контроля загазованности.
К достоинствам клапанов этого типа следует отнести высокую функциональную надежность и низкую цену. В рабочее состояние клапан с импульсным управлением устанавливается вручную. Удержание клапана в рабочем состоянии осуществляется без подачи напряжения питания, с помощью механической защелки либо с помощью постоянного магнита. Соответственно в рабочем режиме клапан не потребляет электроэнергии. Для перевода клапана в исходное ( например, закрытое ) состояние на катушку электромагнита подается импульс напряжения.
Вместе с тем, клапанам этого типа присущи и недостатки, важнейшими из которых являются:
- потеря управляемости при обрыве линии связи между устройством, формирующим управляющий импульс, и клапаном,
- наличие фактора нестабильного выключения клапана при подаче управляющего импульса.
Не останавливаясь на причинах появления указанных недостатков отметим, что на отечественном рынке существуют электромагнитные клапана с импульсным управлением типа КЗМЭМ-3.1 СИД, КЗМЭМ-5.1 СИД, которые в значительной мере свободны от перечисленных недостатков. Достигнуто это несколькими путями:
1. В составе указанных клапанов всегда присутствует датчик положения запорного органа. Это позволяет постоянно контролировать исполнение команды на закрытие клапана в аварийной ситуации.
2. Схема управления клапаном находится непосредственно в самом клапане. Благодаря этому исключена ситуация потери управляемости импульсным клапаном. При этом, любое нарушение линии связи между сигнализатором и клапаном не остается незамеченным для системы контроля загазованности. В подобной ситуации сигнализатор выдает (звуковое, световое) сообщение аппаратной аварии, а сам клапан без команды из вне автоматически переходит в закрытое состояние.
3. Размещение схемы управления клапаном непосредственно в самом клапане снимает также проблему потери части мощности управляющего импульса на соединительных проводах и тем самым существенно поднимает надежность управления импульсным клапаном. Это, в частности, позволяет удалять электромагнитный клапан с импульсным управлением от сигнализатора загазованности на большое расстояние - 100 м. и более без какого-либо снижения надежности управления клапаном. Необходимость удаления отсечного клапана от сигнализатора загазованности часто возникает, когда в системе контроля загазованности используется несколько точек контроля наличия взрывоопасных и токсичных газов. В подобных случаях, если схема управления клапаном расположена в сигнализаторе загазованности, требуется обязательное использование дополнительного устройства, которое воспринимало бы аварийные сообщения от сигнализаторов и далее формировало бы команду на выключение клапана. Это, соответственно, влечет за собой увеличение стоимости системы контроля загазованности. В системах контроля загазованности с сигнализатором МАГ1 дополнительных устройств для управления клапаном не требуется.
|
