Для чего нужен пилотный клапан?
Пилотом называют не только летчика, но и устройство, управляющее другим.
Пилотный клапан
Усилие действующие на запорно-регулирующий элемент клапана, обычно пропорционально площади проходного сечения клапана.
В клапанах с большим проходным сечением для перемещения или удержания запорно-регулирующего элемента клапана могут потребоваться значительные усилия.
Устройства с пилотными клапанами целесообразно использовать в системах с большим расходом рабочей среды, при этом используется пилот, который значительно меньше основного клапана. Проходное сечение пилотного клапана значительно меньше проходного сечения основного клапана, для управления запорно-регулирующим элементом пилота потребуется небольшое усилие. Пилот позволяет управлять потоком рабочей среды (воздуха в пневмоприводе, масла в гидроприводе). Поток будет воздействовать на запорно-регулирующий элемент основного клапана и заставлять его перемещаться.
Пилот используется в редукционных и предохранительных клапанах непрямого действия.
Пилотный распределитель
Пилотный распределитель используется в многокаскадных распределителях, сервоклапанах. Как и клапан пилотный распределитель имеет меньшие размеры по сравнению с аппаратами, которыми он управляет. Пилотный распределитель позволяет направлять поток жидкости для управления золотниками распределителей последующих каскадов. Такая схема позволяет управлять большими потоками рабочей среды при малом управляющем воздействии.
В сервоклапанах в качестве пилотного часто применяются специальные распределители со струйной трубкой или сопло-заслонка. Которое обеспечивают регулирование, пропорциональное входному сигналу.
Пилотный клапан. Виды, принцип работы
Трубопроводы всех типов (бытовые, промышленные, магистральные) оснащаются запорной арматурой. Она позволяет регулировать давление в системе, открывать и перекрывать полностью рабочий просвет, увеличивать и уменьшать подачу рабочей среды.
При помощи специального вентиля можно опустить/поднять задвижку, повернуть ее на 90° или поставить в иное положение. Но по мере увеличения диаметра трубопровода приходится прикладывать большие усилия для управления запорной арматурой. Они пропорциональны площади проходного сечения самого клапана.
Можно установить электродвигатель, чтобы не приходилось вручную крутить вентили. Но он будет расходовать значительные объемы электроэнергии. Решением проблемы может стать пилотный клапан.
О том, что он собой представляет, о доступных видах речь и пойдет далее. На чтение статьи потребуется всего несколько минут.
Пилотный клапан: принцип работы
Пилотным называют небольшой клапан, размещаемый поверх основного. Его проходное сечение в несколько раз, а порой и в десятки раз, меньше аналогичного параметра основного рабочего узла запорной арматуры.
Пилотный и основной клапаны функционируют в единой связке. Пользователь или оператор трубопровода проворачивает пилот (вручную или при помощи сервопривода). Далее управляющее воздействие передается на основной клапан. Последний уже проворачивает задвижки, золотники, шаровые системы.
Как следствие, при минимальных усилиях можно управлять практически любыми потоками рабочей среды. Это может быть горячая и холодная вода, пар, газ, нефть, масло, воздух и т. д. Перекачиваемый поток под влиянием пилотного клапана воздействует на основной запорно-регулирующие узлы основного клапана, заставляя его смещаться в нужное положение.
В устройствах с электроприводами для передачи управляющего сигнала между пилотным и рабочим клапанами применяются импульсные трубки. Участие человека-оператора в этом случае минимально. Рабочий узел занимает точно заданное положение.
Виды пилотных клапанов
На данный момент времени пользователям доступны следующие варианты пилотных клапанов:
Помимо этого, для обустройства трубопровода можно приобрести пилотные клапаны EVM: NC и NO. Первые в стандартном положении закрыты, вторые открыты.
Преимущества пилотного клапана
Для пользователя наиболее важны следующие плюсы оборудования:
Недостатки пилотных клапанов
Пилоты можно использовать не везде из-за следующих ограничений:
Регулирующая арматура пилотного принципа действия: решение практических задач управления водоснабжения
Горащенков Д.В., Носырев А.А., инженеры-технологи НПЦ ПромВодОчистка
Публикация в журнале «Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения» №5, 2018
Современный пилотный метод регулирования давления/расхода позволяет реализовать решение множества задач для разнообразных потребителей.
В статье сделан обзор практических задач управления водоснабжением с помощью пилотных регуляторов. Базовые решения, как правило, недороги. Комбинация такой арматуры обеспечивает выполнение самых сложных задач управления водоснабжением.
Одной из важнейших задач водоснабжения является обеспечение необходимого давления и объема воды. Человеку не комфортно, если в квартиру подается высокое магистральное давление воды, сопровождающееся скачками напора. Крупному предприятию для разнообразного оборудования требуется различный объем жидкости под определенным давлением. Наконец, особенности рельефа местности также усложняют водоснабжение и водоотведение на больших площадях. Со всеми перечисленными проблемами позволяет справиться регулирующая арматура, особенности которой рассмотрены в предлагаемой вниманию читателей публикации.
Виды регулирующей арматуры
Для решения задач водоснабжения существует множество вариантов разнообразной арматуры, ниже приведем основные устройства:
Рис. 1. Рычажный регулятор
1. Регуляторы давления/расхода – делятся на несколько типов по принципу регулирования и назначению на регуляторы прямого действия и пилотные регуляторы. Одним из примеров регуляторов прямого действия являются рычажные регуляторы (рис. 1). В этой конструкции проточная часть клапана перекрывается штоком с пробкой. Шток связан с мембраной в мембранной коробке, в которую, в свою очередь, подводится импульсная трубка, а так же с системой противовесов. В случае изменения количества жидкости, проходящей через регулирующее устройство, нарушится равновесие давления жидкости, подающегося через импульсную трубку в мембрану и системы противовесов. Шток поднимается/опускается, изменяя расход через регулятор, вместе с изменением расхода меняется и давление, до тех пор, пока система вновь не уравновесится.
Рис. 2. Пружинный регулятор
Пружинные регуляторы устроены похожим образом (рис. 2), но систему противовесов заменяет одна или несколько мощных пружин.
Из плюсов регуляторов прямого действия можно отметить возможность работы как с жидкой так и с газообразной средой, устойчивость к высоким температурам (вплоть до 300°С). Минусы – высокие потери давления, большие габариты, необходимость монтажа в вертикальном положении, низкая точность регулировки и долгий процесс изменения заданного давления (дополнительные грузы, смена пружин).
2. Пилотные регуляторы – современное изящное решение проблемы регулирования давления (рис 3).
Рис. 3. Пилотный регулятор Рис. 4. Схема одного из вариантов пилота
В пилотных регуляторах (внешний вид одного из вариантов показан на рис. 4) задатчиком величины выходного давления выступает энергия рабочей среды, подающаяся на небольшой управляющий клапан, гидравлически связанный с трубопроводом, называемым пилотом.
Используется несколько вариантов исполнения корпуса основного клапана, отличающиеся способом перекрытия проточной части.
Для крупных сетей с постоянным расходом, небольших трубопроводах с нерегулярным водоразбором и систем полива используются регуляторы с гибкой диафрагмой (см. схему на рис. 5).
Рис. 5. Схема клапана-регулятора с гибкой диафрагмой
Как следует из названия, седло клапана перекрывает резиновая диафрагма (1). При изменении расхода жидкости меняется давление на выходе клапана, в итоге изменяется положение запирающего элемента в пилоте (подробнее описано далее), в результате подается, либо отключается давление в камере управления (2). Камера либо наполняется, либо опустошается, за счет чего изменяется диаметр проточной части клапана, что обеспечивает выполнение требуемой функции.
Данная конструкция имеет ограничения в эксплуатации. Диафрагма, находясь под температурой выше 80°С имеет свойство размягчаться и выгибаться, чем выше перепад давления – тем быстрее происходит этот процесс. Максимальное давление в трубопроводе для таких регуляторов не должно быть более 16 атмосфер. Также данный способ перекрытия на дает полной герметичности, при долговременном отсутствии расхода давление до и после регулятора будет выравниваться. Тем не менее, для систем с постоянным водоразбором, систем полива и систем водоснабжения жилых зданий эти регуляторы прекрасно подходят, так как просты в конструкции и обслуживании, как правило недороги и доступны.
Для магистральных трубопроводов крупного диаметра, систем с повышенной надежностью, где требуется долгое герметичное закрытие существуют Регуляторы с подвижным штоком (см. рис. 6).
Рис. 6. Клапан-регулятор с подвижным штоком
Примеры решения задач на регуляторах с пилотным управлением
Пилотное управление позволяет решить множество задач благодаря разнообразным методам подключения, обвязки и разнообразию пилотов, начиная от снижения/поддержания давления и заканчивая быстрым открытием для защиты трубопровода от гидроудара и управления уровнем жидкости в резервуарах. Приведем основные примеры функций, которое могут быть реализованы благодаря пилотному управлению.
Регулятор давления «после себя»
Как можно понять из названия, эти регуляторы предназначены для регулирования (снижения) давления в трубопроводе после регулятора. Схема приведена на рис. 7.
Рис. 7. Схема регулятора давления «после себя»
При повышении давления в трубопроводе выше заданного уровня давление жидкости преодолевает сопротивление пружины в пилоте, открывается отверстие (порт), связывающее импульсную трубку входа в регулятор и камеру управления клапана, происходит наполнение управляющей камеры, и диафрагма в клапане прикрывает основное проходное сечение, в результате чего давление на выходе из регулятора снижается. При снижении давления в трубопроводе после регулятора, порт в пилоте закрывается, входное давление вытесняет жидкость из камеры управления, и диафрагма в клапане приоткрывается, в результате чего давление увеличивается до заданного уровня. Работа регулятора показана на рис. 8.
 |  |  |
| Давление на выходе из регулятора соответствует требуемому | Давление на выходе из регулятора возрастает: клапан прикрывается | Давление на выходе из регулятора снижается: клапан открывается |
Рис. 8. Работа регулятора давления «после себя»
Задача
Кольцевая система водоснабжения с несколькими группами потребителей. Давление в системе 12 атм.
Для каждой группы потребителей необходимо обеспечить определенные значения давления:
Решение
Регуляторы давления «до себя»
Рис. 9. Схема регулятора давления «до себя»
 |  |  | ||||||
Поддерживать в емкости максимальный заданный уровень. Температура окружающей среды может опускаться до отрицательных отметок.
| | |
| Давление на выходе из регулятора соответствует требуемому | Давление на выходе из регулятора возрастает: клапан прикрывается | Давление на выходе из регулятора снижается: клапан открывается |
Рис. 8. Работа регулятора давления «после себя»
Задача
Кольцевая система водоснабжения с несколькими группами потребителей. Давление в системе 12 атм.
Для каждой группы потребителей необходимо обеспечить определенные значения давления:
Решение
Регуляторы давления «до себя»
Данные регуляторы предназначены для ограничения давления путем сброса излишка воды, а так же создания подпора жидкости на участках с перепадом высот. Клапан поддерживает давление даже в случае резких колебаний (скачков) давления. Клапан полностью закрывается, когда давление до него падает ниже установленного. Если давление до клапана превышает давление настройки, пилот открывает порт на выпуск жидкости из камеры управления, клапан приоткрывается и поддерживает давления «до себя» на установленном уровне (сбрасывает только избыточное давление). Когда давление до клапана становится ниже установленного, клапан снова закрывается. Схема конструкции клапана приведена на рис. 9, схема работы — на рис. 10.
Рис. 9. Схема регулятора давления «до себя»
| | |
