Rodzaje zaworów regulacyjnych
Zawory regulacyjne to kluczowe elementy instalacji hydraulicznych. Służą one do kontrolowania przepływu cieczy lub gazu w rurociągach. Istnieje kilka podstawowych typów tych urządzeń. Zawory grzybkowe są najpopularniejsze ze względu na prostą konstrukcję. Kulowe zapewniają szczelne zamknięcie przepływu. Przepustnice sprawdzają się przy dużych średnicach rur. Każdy z nich ma swoje zalety i zastosowania.
Wybór odpowiedniego zaworu zależy od parametrów instalacji. Kluczowe są: medium robocze, ciśnienie, temperatura i wymagana dokładność regulacji. Dla wody stosuje się zwykle zawory grzybkowe lub kulowe. Do pary wodnej lepsze będą zawory grzybkowe z uszczelnieniem dławnicowym. Przy agresywnych chemikaliach sprawdzą się zawory z tworzyw sztucznych.
Istotna jest również charakterystyka przepływu zaworu. Może być ona liniowa, równoprocentowa lub szybko otwierająca. Liniowa sprawdza się w prostych układach. Równoprocentowa zapewnia dokładną regulację w szerokim zakresie. Szybko otwierająca jest stosowana rzadziej, głównie w układach on/off.
Nowoczesne zawory regulacyjne często wyposażone są w siłowniki. Umożliwiają one zdalne sterowanie z poziomu systemu automatyki. Popularne są siłowniki elektryczne, pneumatyczne i hydrauliczne. Wybór zależy od wymaganej szybkości działania i dostępnych mediów zasilających.
Dobór średnicy zaworu
Prawidłowy dobór średnicy zaworu regulacyjnego jest kluczowy dla jego poprawnego działania. Zbyt mały zawór nie zapewni wymaganego przepływu. Zbyt duży będzie pracował w niekorzystnym zakresie otwarcia. Podstawą doboru jest obliczenie współczynnika przepływu Kv. Określa on przepływ wody w m³/h przy spadku ciśnienia 1 bar.
Do obliczenia Kv potrzebne są dane: maksymalny przepływ, spadek ciśnienia na zaworze i gęstość medium. Dla wody o temperaturze 20°C wzór na Kv to: Kv = Q / √Δp, gdzie Q to przepływ w m³/h, a Δp spadek ciśnienia w barach. Dla innych mediów stosuje się współczynniki korekcyjne. Producenci podają charakterystyki Kv dla poszczególnych średnic i typów zaworów.
Optymalny zakres pracy zaworu to 20-80% otwarcia. Przy mniejszym otwarciu regulacja jest niedokładna. Przy większym spada autorytet zaworu. Dlatego zaleca się dobór średnicy tak, aby maksymalny przepływ był uzyskiwany przy około 80% otwarcia. Warto też uwzględnić możliwość przyszłej rozbudowy instalacji.
Dla precyzyjnej regulacji stosuje się często zawory z podwójnym gniazdem. Mają one charakterystykę zbliżoną do liniowej w szerokim zakresie przepływów. Sprawdzają się szczególnie przy dużych różnicach ciśnień przed i za zaworem. Ich wadą jest wyższy koszt i większe gabaryty.
Montaż i konserwacja
Prawidłowy montaż zaworu regulacyjnego ma duży wpływ na jego działanie. Należy zachować odcinki proste przed i za zaworem. Dla zaworów grzybkowych to minimum 5 średnic przed i 2 za zaworem. Zapewnia to stabilny przepływ i dokładny pomiar. Zawór powinien być zamontowany zgodnie ze strzałką kierunku przepływu na korpusie.
Istotna jest też pozycja montażu. Dla cieczy zaleca się montaż z trzpieniem pionowo do góry. Ułatwia to odpowietrzanie i smarowanie dławnicy. Przy parze wodnej lepszy będzie montaż poziomy. Zapobiega to gromadzeniu się kondensatu w komorze siłownika. Zawsze należy zapewnić łatwy dostęp do zaworu w celu konserwacji.
Zawór regulacyjny Danfoss wymaga regularnych przeglądów. Obejmują one kontrolę szczelności, sprawdzenie luzów i stan uszczelek. Dla zaworów z siłownikiem ważna jest kalibracja. Należy ją przeprowadzać co najmniej raz w roku. Częstotliwość przeglądów zależy od warunków pracy. Przy mediach agresywnych lub wysokich temperaturach powinny być one częstsze.
W trakcie eksploatacji mogą pojawić się problemy z zaworem. Najczęstsze to nieszczelności i zakleszczanie grzybka. Przyczyny to zwykle zużycie uszczelek lub osady na elementach ruchomych. W takich przypadkach konieczna jest wymiana uszczelek lub czyszczenie zaworu. Przy poważniejszych uszkodzeniach lepiej wymienić cały zawór na nowy.
Nowoczesne rozwiązania
Rozwój technologii przynosi nowe rozwiązania w dziedzinie zaworów regulacyjnych. Coraz popularniejsze stają się zawory z wbudowaną elektroniką. Mają one zintegrowane czujniki ciśnienia i przepływu. Pozwala to na precyzyjną regulację bez dodatkowych urządzeń pomiarowych. Takie zawory łatwo integrują się z systemami automatyki budynkowej.
Innym trendem są zawory wielofunkcyjne. Łączą one w sobie funkcje regulacji, odcinania i pomiaru. Upraszcza to instalację i zmniejsza koszty. Przykładem są zawory i akcesoria typu kombi stosowane w instalacjach grzewczych i klimatyzacyjnych. Pozwalają one na równoważenie hydrauliczne i pomiar przepływu.
Dla precyzyjnej regulacji przy zmiennych ciśnieniach stosuje się zawory niezależne od ciśnienia. Mają one wbudowany regulator różnicy ciśnień. Zapewnia to stały przepływ niezależnie od wahań ciśnienia w instalacji. Są one szczególnie przydatne w rozległych sieciach ciepłowniczych.
Warto też wspomnieć o zaworach bezpieczeństwa z funkcją regulacji. Łączą one ochronę przed nadciśnieniem z możliwością regulacji przepływu. Znajdują zastosowanie w kompaktowych węzłach cieplnych i kotłowniach. Ich zaletą jest oszczędność miejsca i uproszczenie instalacji.
