Трехходовые регулирующие клапаны с электро или пневмоприводом. Управление трехходовым клапаном с электроприводом


Как работают трехходовые клапаны и сервоприводы.

Оглавление статьи

Привет всем читателям этого блога! В данной статье будут обсуждаться трехходовые клапаны и сервоприводы. Написана статья на уровне ликбеза, поэтому специалистов попрошу громко не смеяться над обсуждаемыми здесь вопросами. Начнем обсуждение с трехходовых клапанов, а потом перейдем к сервоприводам. Переходим к делу.

Что такое трехходовой клапан и зачем он нужен?

Из названия трехходового клапана понятно, что он имеет три резьбовых или фланцевых соединения. Существуют два вида таких клапанов:

  • Термосмесительные — применяются для организации подмеса холодного теплоносителя из «обратки» к горячему теплоносителю «подачи». Используется это в водяных теплых полах, тепловых узлах зданий и для защиты теплообменников котлов. Такие «трехходовики» отличаются по диаметру резьбового соединения и диапазону регулировки температуры.
  • Переключатели потока — они изменяют направление течения теплоносителя, а точнее сказать они меняют контур, по которому он протекает. Так, например, переключатели потока широко используются для подключения бойлеров косвенного нагрева к отопительным котлам. В такой схеме трехходовой клапан через сервопривод подключен к термостату бойлера и при достижении пороговой температуры происходит переключение клапана и включение загрузочного насоса. После этого горячий теплоноситель начинает течь через теплообменник бойлера и нагревать воду внутри него.

Если вам интересно, то есть отдельная статья о бойлерах косвенного нагрева и схемах его подключения. Читайте и расширяйте свой кругозор.

Внутреннее устройство трехходовых клапанов.

Теперь давайте рассмотрим техническое устройство трехходовых клапанов. Начнем по порядку с устройства термосмесительного клапана. Для того, чтобы иметь наглядное представление о его внутреннем строении, посмотрите на следующий рисунок:

  1.  Маховичок клапана.
  2. Вход горячей воды.
  3. Термочувствительный элемент.
  4. Выход смешанной воды.
  5. Вход холодной воды.

 

 

Термочувствительный элемент расширяется или сжимается в зависимости от температуры. Это позволяет выдерживать определенную температуру на выходе подмеса (4). Колебания температуры обычно лежат в пределах двух или трех градусов в зависимости от разности давлений горячей и холодной воды. Наличие в термосмесительном клапане накипи также уменьшает точность его регулировки. Температура воды на выходе клапана может быть задана жестко при изготовлении клапана, либо может изменяться в некоторых пределах. Делается это при помощи вращения регулировочного колеса.

Теперь перейдем к рассмотрению другого вида клапанов — переключателей направления потока. Собственно, такие клапаны могут работать и как смесительные, но управляются они при помощи ручной настройки или сервопривода. Для большей наглядности смотрите рисунок ниже:

По сути своей такой клапан — шаровой кран, у которого отверстия в шаре не находятся на одной линии, а сделаны под прямым углом друг к другу. Для полного переключения потока необходим поворот шара на 90°. Давайте посмотрим вид такого клапана сверху:

Угловая шкала указывает на то в каком положении находится шар внутри клапана. Как я уже говорил, чаще всего такие клапана используют для подключения бойлера косвенного нагрева к котлу. Схема подключения будет выглядеть следующим образом:

В этой схеме теплоноситель будет циркулировать либо через теплообменник бойлера, либо через радиаторы отопления. Сервопривод клапана будет управляться термостатом бойлера. Теперь давайте поговорим о наиболее важных технических характеристиках таких клапанов:

  • Диаметр подключения — диаметр резьбы в дюймах.
  • Рабочая температура — температура теплоносителя, при которой клапан отработает весь срок эксплуатации.
  • Материал корпуса и уплотнений — чаще всего, такие клапаны изготавливаются из латуни, а в качестве уплотнений может быть использован эластомер (резина) типа EPDM.
  • Номинальный поток — измеряется в кубических метрах за час и определяет предел пропускной способности клапана. Номинальный поток прямо пропорционален диаметру подключения клапана.
  • Рабочая среда — этот параметр определяет то, в какой среде может работать данный узел. Например, это может быть только вода, либо растворы гликолей (антифризов для отопления).

Давайте двигаться дальше, следующая остановка — сервопривод!

Что такое сервопривод и как он устроен?

Давайте начнем с определения. Сервопривод — это электродвигаетль, управляемый через отрицательную обратную связь. В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла. Чтобы наглядно себе представлять сервопривод, смотрите ниже на картинку:

Внутреннее устройство сервопривода.

Как обычно, для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

Как видно, внутри сервопривода расположены следующие составные части:

  • Электрический мотор.
  • Редуктор, состоящий из нескольких шестеренок.
  • Выходной вал, которым привод вращает клапан или другое устройство.
  • Потенциометр — эта та самая отрицательная обратная связь, с помощью которой осуществляется управление углом поворота вала.
  • Управляющая электроника, которая расположена на печатной плате.
  • Провод, по которому подводятся напряжение питания (220 или 24 В) и управляющий сигнал.

Управляющий сигнал сервопривода.

Давайте теперь подробно остановимся на управляющем сигнале. Сервопривод управляется импульсным сигналом с изменяемой шириной импульса. Для тех, кто не знает о чем идет речь привожу еще одну картинку:

То есть ширина импульса (по времени) определяет величину угла поворота  вала. Настройка таких управляющих сигналов дело нетривиальное и зависит от конкретного привода. Количество управляющих сигналов зависит от того, сколько положений может занимать выходной вал. Сервопривод может быть двухпозиционным (2 управляющих сигнала), трехпозиционным (3 управляющих сигнала) и так далее.

Заключение статьи.

В этой статье я рассмотрел (очень кратко) трехходовые клапана и сервоприводы. Главное для чего они нужны — автоматизация управления инженерными сетями (водоснабжением, отоплением и так далее). Они стоят дорого и во многих случаях без них можно обойтись, но все же есть случаи когда без них не обойтись, например при описанной выше схеме подключения бойлера. На этом все, пишите свои вопросы в комментариях и нажимайте кнопки социальных сетей.

Поделись статьей!

Похожее

znayteplo.ru

Трехходовой регулирующий клапан с электро или пневмоприводами

Трехходовой регулирующий клапан относится к регулирующей арматуры непрямого действия. Она отличается тем, что привод получает управляющий сигнал не от рабочей среды, как клапаны прямого действия, а от внешнего управления. В зависимости от типа привода управление может быть как с помощью электро , так и пневмопривода.

Конструкция трехходового клапана

Трехходовой регулирующий клапан седельный обычно располагается в вертикальной плоскости, где вход и выход располагаются в одной горизонтальной оси, а подмес (вход или выход) располагается снизу. Однако такая конструкция позволяет располагать клапан не только вертикально, но и горизонтально плоскости земли.Трехходовой регулирующий клапан конструктивно выполняется либо в седельной конструкции - при этом распределение потоков идет за счет перемещения тарелки в вертикальной оси, либо сегментную конструкцию плунжера – в таком случае распределение потоков идет за счет поворота сегмента по оси вращения. трехходовой клапан с электроприводом

Трехходовой клапан с электроприводом сегментной конструкции позволяет выполнить все входы и выходы в одной горизонтальной плоскости с вертикальным расположением привода. Такие имеют преимущество в пропускной способности, однако обладают несколько большим внутренним сопротивлением, требуют установки четвертьоборотного привода, отсутствует возможность установки пневмопривода и не могут устанавливаться вертикально.

Трехходовой регулирующий клапан так же разделяется по типу действия – на смешение или на разделение потоков. Это следует учитывать при заказе, так как некоторые модели не имеют универсальной конструкции и должны устанавливаться либо на смешение потоков рабочей среды, либо на разделение. Причина этого кроется во внутренней конструкции.

Кроме конструкции седла и плунжера, трехходовой регулирующий клапан так же отличается и конструкцией уплотнения по штоку. Для различных сред, а также их температур существуют варианты исполнения с уплотнением из графита и PTFE, а также с конструкцией защищающей от протечек типа TA-LUFT.

Применение

Трехходовой клапан с электроприводом нашел основное применение в системах отопления и кондиционирования. При установке на системах отопления в большинстве случаев устанавливается на обратный трубопровод в качестве смесительного, когда рабочая среда с теплообменного оборудования смешивается с рабочей средой из прямой линии. Так же смесительный клапан может устанавливаться на прямой ветке, когда подмес осуществляется с обратного трубопровода. Такая установка позволяет сразу редуцировать давление за клапаном. Трехходовой регулирующий клапан с разделением потоков так же применяется в системах отопления, но при этом устанавливается только на прямом участке трубопровода. Системы кондиционирования в равной степени применяют как клапана со смешением потока, так и с разделением.

Управление

Трехходовой регулирующий клапан управляется либо с помощью электропривода, либо пневмоприводом. В пищевой промышленности, а так же на предприятиях, где наиболее развито управление воздухом применяются клапаны с пневмоприводом, в ИТП, котельных и системах отопления трехходовые комплектуются электроприводами. Для более точного управления, а также для связи с АСУ применяются позиционеры с различными протоколами связи и типами управления.

Схема установки трехходового клапана с электроприводом

Как подбирается трехходовой регулирующий клапан:

Расчет регулирующего клапана всегда осуществляется по его пропускной способности и никогда не подбирается по диаметру. Кроме этого учитывается тип рабочей среды, её перепад на клапане, место установки, так же материал корпуса и тип присоединения к трубопроводу. После выбора самого клапана осуществляется подбор привода исходя из его типа и мощности, необходимой для работы клапана, управляющего сигнала и типа взрывозащиты. Так же учитываются дополнительные требования по безопасности и коммуникации с АСУ. 

Компания Академия Тепла поставляет трехходовой регулирующий клапан следующих заводов изготовителей:

  1. ГРАНРЕГ, компания АДЛ, Россия – регулирующие из латуни или углеродистой стали до Ду 300 включительно. Линейка дешевых и надежных клапанов с электро или пневмоприводом для систем отопления и кондиционирования.
  2. POLNA Польша. – Регулирующие от известного производителя регулирующей арматуры на любые среды, в том числе слабо и средне агрессивные, на высокие давления и температуры до 630С.

Как Вы видите трехходовой регулирующий клапан подбирается с учётом многих параметров. Компания Академия Тепла поможет Вам произвести правильный выбор регулирующего клапана под Ваши требования. Для этого Вам необходимо заполнить опросный лист и выслать его нам по электронной почте. Сотрудники нашей компании предоставят Вам оборудование, наиболее подходящее под Ваши требования.

a-tepla.ru

Трехходовой клапан для теплого пола: Устройство и механизм функционирования

В комбинированных системах обогрева трехходовой клапан для теплого пола выполняет роль регулятора теплоносителя не по количественному расходу, а по температуре. Точная подача теплоносителя необходимой температуры позволяет ощутимо экономить и поддерживать необходимый климат в помещении. Также, трехходовые краны осуществляют и некоторые другие функции, но для начала необходимо понять, как он функционирует и как он устроен внутри.клапан в разрезе

Разновидности клапанов по принципу выполняемой функции

Все варианты трехходовых клапанов, в зависимости от их устройства, можно разделить на типы:

  • смешивающие;
  • разделяющие;
  • перенаправляющие.

Как можно судить из названия, первый вид смешивает два разных потока в один общий. Второй тип разделяет один общий поток на пару разных, а третий вид перенаправляет поток просто на разные направления. Определить какой тип по внешнему виду достаточно просто, на кране присутствует маркировка, в виде рисунка со стрелками. На нем изображена одна исходящая и две входящие стрелочки или наоборот — две исходящие и одна входящая. На перенаправляющих кранах обозначения может и не быть, но они имеют заметные отличия во внешнем виде.

Смешивание или разделение потоков теплоносителя используется для поддерживания заданной температуры в теплых полах, а также, для разведения высокотемпературных потоков теплоносителя к разным элементам отопительной системы. Перенаправляющие краны в основном применяются в котлах с двухконтурным нагревателем, там горячий теплоноситель поочередно перенаправляют в разные контуры.

Устройство и механизм функционирования клапана и термостатической головки

схема отопления с клпаномТрехходовые краны еще можно разделить на:

  • седельный — присутствует втулка, которая двигается вверх-вниз, и тело на ней, которое перекрывает проходы;
  • шаровой — перекрытие происходит за счет вращения по кругу перекрывающего тела.

Понять, из чего состоит и как функционирует, можно на примере самого популярного термостатического клапана для теплого пола седельного типа. Его корпус выполнен методом литья из латуни, три патрубка располагаются по бокам симметрично. Внутри, соответственно, три камеры и проход между ними, который может перекрываться клапаном в виде тарелки. Иногда этих тарелок может быть две. Они находятся на общем штоке, он выходит наружу с четвертой стороны клапана.

трехходовой клапан из латуниПорядок функционирования клапана такой, на примере холодной и горячей воды: при движении штока вверх-вниз увеличивается поток с горячего патрубка и уменьшается с холодного, вплоть до полного перекрытия, и наоборот. В камере эти потоки смешиваются, и на выходе, через третий патрубок, получается вода нужной температуры. Такую регулировку производит термоголовка с датчиком температуры.

Вот как этот процесс происходит со стороны. Подача холодной воды перекрыта, открыта полностью подача горячей. Начинается подача теплоносителя недостаточной температуры. Клапан пропускает его без помех. Датчик температуры наполнен жидкостью, чувствительной к перепадам температуры, и через трубку соединен с сильфоном в термоголовке. Когда температура теплоносителя растет, жидкость в датчике нагревается и расширяется, из-за чего сильфон начинает давить на шток крана.

Момент нажатия выставляется в зависимости от нужной температуры на самой термостатической головке, обычно там есть шкала.

После нажатия, в разогретый теплоноситель подмешивается холодная обратка. Таким образом, на выходе поддерживается желаемая температура. Если сам теплоноситель и далее повышает температуру, для выдерживания нужной на выходе, шток занимает крайнее положение и полностью перекрывает подачу с горячей стороны. Когда датчик почувствует снижение температуры теплоносителя, термостатическая головка немного приподнимет шток и начнет подмешивать горячий. Такой вариант регулировки с помощью термоголовки будет очень точным, легким и не требующим подключения питания.

Схема работы разделяющего крана абсолютно такая же. Только там, при движении штока, один общий поток делится на два различных или в граничных положениях направляется в разные патрубки. Только в переключающем типе направление меняется вручную или приводом.

На видео: правила выбора трехходового клапана.

Использование серво- и электроприводов для управления кранами

Кроме термоголовки, можно осуществлять управление краном и по-другому. Один из вариантов — это ручная регулировка глубины нажатия штока. Подходит только при условии постоянной температуры теплоносителя, да и не очень удобен, при любом изменении условий работы надо регулировать. Лучший вариант — регулировка с электроприводом, который получает сигналы со специального контроллера.

Для работы с приводами обычно применяют поворотные клапаны, принцип как у шаровых, только запирающий элемент имеет форму для пропускания теплоносителя сразу по двум направлениям. Принцип функционирования очень простой — привод вращает ось в нужное положение, согласно командам от контроллера, а он ориентируется по одному или нескольким датчикам. Такие приводы используют в очень сложных и разветвленных системах, а так же при автоматизации отопления в зависимости от погодных условий.клапан трехходовой

Сфера применения и нюансы установки

Монтаж смесительного клапана для теплого пола призван осуществлять такие цели:

  • защита твердотопливного котла от конденсата и перегрева вследствие внезапного отключений электричества;
  • снижение и поддержание необходимой температуры в теплых полах;
  • разделение подачи теплоносителя к разным элементам системы.

Температура теплоносителя в системе теплого пола не может превышать 45-50 градусов, во избежание различных повреждений, как системы, так и финишного покрытия.

Для защиты твердотопливного нагревательного элемента во время прогрева не допускают попадание холодного теплоносителя из обратки в котел. Используют такую схему: пока теплоноситель не прогрелся до 55-60 градусов, он циркулирует по малому кругу. При поднятии температуры до рабочего режима, клапан открывается и направляет весь поток в радиаторы.

клапан в системеВ теплых водяных полах клапан выполняет такую же, по сути, роль. Циркуляционный насос прокачивает горячий теплоноситель по трубопроводам, пока он не начнет остывать или перегреваться. Когда происходит то или иное, срабатывает датчик, и термостатическая головка либо привод начинает двигать шток крана и регулировать смешивание теплоносителя до нужной температуры.

Еще один пример. Чтобы быстро прогреть теплоаккумулятор нужна температура порядка 80-90 градусов, но такая температура абсолютно не приемлема для теплого пола и радиаторов. Трехходовой клапан с отдельным насосом, установленный после аккумулятора, помогает понизить температуру подачи в остальные элементы системы с помощью подмешивания.

Монтируя термостатический смесительный клапан, следует обращать внимание на расположение циркуляционного насоса, который всегда располагается со стороны открытого патрубка

.

В системе отопления наибольшая температура в бойлере, он подключается к котлу напрямую, а остальные элементы — через трехходовой клапан, так как им температуры нужны меньше исходной.

Существуют недорогие клапаны упрощенной конструкции, регулирующий элемент находится в корпусе и автономно удерживает фиксированную температуру, которая обычно указана на корпусе. Его преимущество — низкая цена, а недостаток — отсутствие возможности настройки. Трехходовой кран с термоголовкой или приводом – полезный, а иногда незаменимый элемент в системе теплого пола, да и во всей системе отопления. Он дает возможность эффективно и экономно использовать нагрев теплоносителя. В некоторых системах служит элементом, предохраняющим от повреждений и поломок.

 

Применение трехходового клапана (2 видео)

 

Как выглядит трехходовой клапан (25 фото)

Статьи которые читают другие:

education-web.ru


Смотрите также