Zawory w instalacjach energetycznych

© Pixabay

Udostępnij:

 

Zawory w instalacjach energetycznych mają do spełnienia dwie zasadnicze funkcje: regulują natężenie przepływu i/lub odcinają część instalacji. Obie mają na celu dostosowanie parametrów instalacji do bieżących potrzeb, tj. zapewnienie odpowiedniego natężenia przepływu płynu przez daną jej część lub regulację ciśnienia panującego za zaworem. 

Konstrukcja większości zaworów umożliwia bezstopniową regulację parametrów. Oznacza to, że zamykając zawór można zmniejszać natężenie przepływu od maksymalnego do zera, zaś otwierając go – wymusić działanie odwrotne. Należy przy tym pamiętać, że parametry przepływowe w tym samym położeniu zaworu będą się nieco różniły w zależności od tego, czy go zamykamy czy otwieramy (histereza). Jest to spowodowane przede wszystkim luzami występującymi w ruchomych elementach konstrukcyjnych zaworu. Zjawisko to należy uwzględnić przy projektowaniu układów i aparatury kontrolno-pomiarowej oraz automatyki (AKPiA) dla instalacji wyposażonych w zawory.



Parametry zaworów
Podstawowymi parametrami zaworów są: średnica nominalna zaworu/instalacji (DN) oraz ciśnienie nominalne zaworu (PN). Dobierając zawór do konkretnej aplikacji, należy ponadto uwzględnić także własności i parametry czynnika, w tym jego rodzaj, właściwości chemiczne, zakres temperatury czynnika i otoczenia, a także to, czy ma on charakter jedno-, dwu- czy wielofazowy (np. woda mechanicznie czysta lub zanieczyszczona). W przypadku cieczy lub gazu zawierającego ciała stałe (stosowanego w transporcie hydraulicznym lub pneumatycznym) należy również określić maksymalną wielkość ziaren ciał stałych oraz przeanalizować ich właściwości erodujące. W przypadku instalacji specjalnego przeznaczenia trzeba ponadto wziąć pod uwagę m.in. wymagania norm higienicznych lub stref zagrożonych wybuchem (ATEX).



Wymagane cechy zaworów
Niezależnie od funkcji i parametrów instalacji istnieje szereg wymogów, które powinien spełniać każdy zawór przez cały okres eksploatacji, w tym: szczelność w położeniu „zamknięty”, możliwość otwarcia przy użyciu określonego momentu obrotowego przy maksymalnej różnicy ciśnień między dopływem a odpływem, szczelność szczelność wyjścia pokrętła z korpusu zaworu oraz konstrukcja uniemożliwiająca gromadzenie się ciał stałych pod elementem zamykającym. Ten ostatni wymóg jest istotny zwłaszcza w przypadku zaworów przeznaczonych do instalacji zawierających ciała stałe: jego niespełnienie będzie skutkowało trudnościami w utrzymaniu szczelności zamkniętego zaworu.

W szczególnych rozwiązaniach konstrukcyjnych zwraca się też uwagę na dodatkowe cechy zaworów, np. niski poziom ciśnienia akustycznego (hałasu) przy przepływie czynnika lub niewielkie wartości momentów obrotowych koniecznych do jego przesterowania (w zaworach odciążonych).

Zawory odcinające i zwrotne
Z uwagi na pełnione funkcje można wyróżnić kilka głównych typów zaworów: odcinające, zwrotne, bezpieczeństwa, przelewowe, mieszające, manometryczne i napowietrzające.

Jeżeli zawór umożliwia jedynie połączenie dwóch części instalacji bądź odcięcie tego połączenia (przepływu), nazywamy go odcinającym. Ten typ zaworu należy zatem do zaworów dwupołożeniowych: jest albo otwarty albo zamknięty. Zawory odcinające powinny charakteryzować się całkowitą szczelnością, aby w położeniu „zamknięty” natężenie przepływu wynosiło zero (brak przecieku). Dotyczy to zwłaszcza zaworów separujących wnętrze instalacji od otoczenia (np. czerpalnych).

Zawory odcinające mogą nieznacznie różnić się konstrukcyjnie od zaworów regulacyjnych i dlatego nie należy ich stosować w tej funkcji. Ich praca w położeniu niecałkowicie otwartym może bowiem prowadzić do szybkiego zużycia erozyjnego elementów konstrukcyjnych, a tym samym do utraty szczelności w położeniu zamkniętym. Natomiast zawory regulacyjne mogą pełnić funkcję zaworów odcinających pod warunkiem zachowania całkowitej szczelności w położeniu zamkniętym.

Funkcję zaworu odcinającego pełnią także zawory zwrotne. Ich zadaniem jest przepuszczanie przepływu w jedną stronę rurociągu i uniemożliwienie przepływu w drugą stronę. Stosuje się je m.in. w instalacjach pompowych tłoczących w celu zapobieżenia wystąpieniu przepływu powrotnego po niekontrolowanym zatrzymaniu pompy (np. po zaniku zasilania silnika napędowego), w instalacjach pompowych ssących dla umożliwienia napełnienia wnętrza pompy wodą przed jej uruchomieniem, a także w instalacjach spożywczych oraz medycznych (zawory antyskażeniowe). Głównym zadaniem tych ostatnich jest zapewnienie higieniczności i hermetyczności instalacji przez odcięcie dostępu czynników zewnętrznych, uniemożliwienie przepływu powrotnego bądź oddzielenie różnych części instalacji.

W przypadku instalacji hydrauliki siłowej i sprężonego powietrza zawory zwrotne (zwane potocznie zamkami hydraulicznymi) służą do blokowania objętości cieczy w określonej części instalacji (np. w komorze siłownika).

Zawory bezpieczeństwa
Bardzo ważną rolę w instalacjach energetycznych pełnią zawory bezpieczeństwa. Ich podstawową funkcją jest zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem ciśnienia przez umożliwienie przepływu w określonym kierunku (np. wypływu części czynnika roboczego do zbiornika lub otoczenia) po przekroczeniu w przestrzeni roboczej określonego ciśnienia (ciśnienia otwarcia zaworu bezpieczeństwa). Wymagania dotyczące montażu zaworów bezpieczeństwa i zasady ich doboru (wartość ciśnienia otwarcia, przepustowość) określają szczegółowe przepisy dotyczące eksploatacji konkretnego typu instalacji energetycznej, w tym normy, dyrektywy oraz przepisy Urzędu Dozoru Technicznego.

Zawory przelewowe, mieszające i manometryczne
Ciekawymi pod względem konstrukcyjnym typami zaworów są zawory o konstrukcji trójdrogowej: przelewowe i mieszające. Pierwsze z nich mają na celu przepuszczenie w kierunku instalacji z góry określonego natężenia przepływu oraz odprowadzenie pozostałej części z powrotem do zbiornika. W instalacjach hydrauliki siłowej i pneumatyki stosuje się zawory przelewowe np. w celu ograniczenia prędkości wysuwu siłowników bądź regulacji prędkości obrotowej silników hydraulicznych i pneumatycznych.

Zadaniem zaworów mieszających jest z kolei uzyskanie mieszaniny płynu o pożądanych własnościach. Zawór taki posiada zwykle dwa dopływy mieszane w określonej proporcji, w wyniku czego na wypływie otrzymujemy płyn o innych parametrach. Przykładem może być bateria wodociągowa mieszająca dopływającą wodę zimną z ciepłą.

Innym rodzajem zaworów trójdrogowych są zawory (kurki) manometryczne stosowane między instalacją a manometrem. W zależności od położenia elementu sterującego mogą one spełniać różne zadania: odcięcie (odizolowanie) manometru od instalacji w celu jego ochrony przed nadmiernym wzrostem i pulsacjami ciśnienia podczas rozruchu, połączenie manometru z instalacją (zwykle przez przewód impulsowy) w celu dokonania pomiaru, odpowietrzenie/odwodnienie przewodu impulsowego łączącego manometr z instalacją przed dokonaniem pomiaru, a także sprawdzenie zerowania się manometru przez odcięcie go od instalacji i połączenie z atmosferą.

Zawory odpowietrzające i specjalne
W przypadku instalacji, w której podstawowym czynnikiem roboczym jest ciecz, znajdują z kolei zastosowanie zawory odpowietrzające służące do usunięcia fazy gazowej. Montuje się je zwykle w najwyższym punkcie instalacji lub jej części. W przypadku spuszczania wody z instalacji zawory te umożliwiają także jej napowietrzenie.

Funkcje regulacyjne w instalacjach energetycznych mogą pełnić także zawory specjalne, np. utrzymujące stałą różnicę ciśnienia, stałe natężenie przepływu lub stałe ciśnienie na odpływie (zawory redukcyjne) bądź regulujące natężenie przepływu w zależności od temperatury (powszechnie stosowane przy grzejnikach).

MM INFO
Pneumatyczna wyspa zaworowa
Oprócz instalowania pojedynczych zaworów w złożonych instalacjach wymagających zastosowania większej liczby tych elementów coraz częściej stosuje się tzw. wyspy zaworowe z podłączeniem typu multipol lub elektroniką G3. Te ostatnie, np. produkcji ASCO Numatics, mogą współpracować z całym szeregiem protokołów komunikacyjnych – od DeviceNet, przez Midbus TCP/IP, po Profinet i Canopen. Ich zaletą jest modułowa budowa umożliwiająca podłączenie do wyspy do 16 modułów z 256 wejściami i 544 wyjściami, a nawet połączenie wysp w jeden zespół z wyspą główną. Na każdą składa się obowiązkowy moduł komunikacyjny, a także moduły wejść/wyjść, opcjonalny moduł ARM zapamiętujący ustawienia oraz moduł łączenia wysp. Każdy z nich wyposażony jest w wyświetlacz ułatwiający konfigurację, a także diagnostykę elementu. Najbardziej rozbudowany jest wyświetlacz modułu komunikacyjnego informujący m.in. o numerze IP wyspy, napięciu zasilania, błędach oraz zwarciach.
www.asconumatics.pl

Udostępnij:

Drukuj



Andrzej Wilk




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również