Затворный клапан против шарового клапана: Ключевые отличия & Как выбрать

A Клапан затвора закрывается, поднимая клиновидные ворота из пути потока, и рассчитан на редкую изоляцию при полном открытии и полном закрытии практически без ограничения потока. A Шаровой кран закрывается, вращая пробитую сферу на четверть оборота, и создан для быстрого, Частая эксплуатация с пузырько-герметичным уплотнением.

На практике: Выберите затвор для большого диаметра, высокотемпературные линии, которые остаются открытыми большую часть времени — паровые коллекторы, Магистрали водоснабжения, Нефтегазопроводы. Выбирайте шаровой кран, когда нужен быстрый перекрой, Плотная герметизация, Частые езды на велосипеде, или простой автоматизации — линии процесса, сжатый воздух, Петли HVAC, и оборудование, установленное на санках.

В этом руководстве сравниваются два семейства клапанов по восьми инженерным критериям — с указанием стандартов и номеров, лежащих в основе каждого заявления — и завершается отборочной системой, которую можно применить непосредственно к вашим условиям труда.

Затворный клапан против шарикового клапана в одном взгляде

Как работает каждый клапан

Как работает клапан

Клапан поднимает или опускает плоский или клиновидный диск, перпендикулярный потоку. Поворот ручного колеса на несколько оборотов перемещает затвор через резьбовую стойку, пока он полностью не присоединяется к сиденьям кузова. Клин бывает трёх распространённых форм — твёрдых, гибкость, и split — каждый по-разному справляется с искажениями кузова и тепловым расширением. Стебли либо поднимаются (Визуальная индикация открытия/закрытия, Нужен запас для головы) или не поднимающийся (компактный, Пригоден для похоронной службы). См. DELCO Ручные затворные клапаны для строительных деталей и ограничений давления/температуры.

Как работает шаровой кран

Шаровой клапан вращает сферу с обработанным отверстием через центр. Когда отверстие совпадает с трубопроводом, Потоковые проходы; Поворот на 90° создаёт твёрдую поверхность потока и герметично прижимается к сиденьям. Дизайны следующими Плавающий шар (мяч нажимает вниз по течению на сиденье под давлением линии — лучше всего в меньших размерах) или На цапфу (шарик закреплён на подшипниках, Поэтому сиденья смотрят на меньшую нагрузку — используется в больших, Линии с более высоким давлением). Диаметр цилиндра может быть полным или уменьшенным, а материал сиденья определяет температурный рейтинг. См. DELCO Ручные шаровые клапаны для ассортимента.

Объяснение 8 ключевых различий

1. Скорость работы и циклирование

Многооборотный стержень клапана означает, что большие размеры могут пройти десятки полных оборотов ручного колеса для перехода от полностью открытого до полностью закрытого. Шаровой кран выполняет ту же функцию за один четвертный оборот — примерно за две-три секунды с помощью рычага. Это особенно важно в двух ситуациях: Частые езды на велосипеде (Изоляционные клапаны на санках, Дозировочные линии, Коммунальные коллекторы работают ежедневно) и Быстрая изоляция (Вентиляция, выборка, Аварийные линии). Если оператор касается клапана несколько раз в день, Операция на четверть оборотов быстро становится выбором по умолчанию.

2. Характеристики герметизации и класс утечки

Именно здесь эти два семейства наиболее различимы по измеримым параметрам. Шаровые клапаны с мягким сидением (PTFE или усиленные PTFE сиденья) предназначены для достижения ISO 5208 Rate A — нет визуально обнаруживаемых утечек В период тестирования — самый плотный приемный класс в стандарте. Клапаны с металлическим сидением, с жёстким контактом металла с металлом на двух поверхностях сидений, обычно принимаются по более свободным ставкам (Ставка B и ниже), то есть допустима небольшая определённая утечка; API 598 охватывает эквивалентные методы тестирования для вентиля, Глобус и обратные клапаны. Последствия для спецификации: Если ваш процесс требует настоящей изоляции без утечек — загрузка/разгрузка, Токсичные СМИ, Требования к двойной изоляции — мягкий шаровой клапан является более безопасным отправным пунктом. Для водопроводных сооружений, Упругие клиновидные клапаны с эластомерным покрытием также плотно герметизируют и являются настоящим исключением.

3. Падение давления

Общее утверждение "Затворные клапаны имеют минимальное падение давления" это верно когда оба клапана работают на полный диаметр. Полностью открытый клапан — это прямой провод; Полноканалный шаровой клапан практически идентичен по эффективности потока. Тонкость, которую упускает почти каждая сравнительная статья: Шаровые клапаны с уменьшенным диаметром — стандартное и более дешёвое предложение во многих каталогах — имеет диаметр на один или несколько размеров меньше, чем труба, и их коэффициент расхода (Резюме) обычно На 20–40 % ниже чем полноразмерная версия того же размера линии. На линиях, питаемых гравитацией, Всасывающие стороны насосов, Или в любом месте, где вы уже принимаете эффективность потока затвора, Указание уменьшенного диаметра цилиндра для экономии может тихо стоить производительности вашей системы. Всегда сравнивайте значения CV, не категории клапанов.

4. Дросселирование: почему ни один из клапанов не предназначен для этого

Оба семейства клапанов — это устройства включения/выключения, и оба страдают при регулировании потока. Затворный клапан, удерживаемый частично открытым, заставляет полную скорость потока проходить через узкий зазор между затвором и сиденьем: Диск вибрирует (Болтовня), а высокоскоростной поток размывает поверхности сидячих мест, Поэтому клапан теряет способность герметизировать при окончательном закрытии. Стандартный шариковый клапан, регулируемый при частичном открытии, повреждает мягкие седла аналогичным образом — концентрированный поток через небольшую зону контакта с сиденьем. Если вашему приложению действительно нужна модуляция, Укажите V-портовый шариковый клапан или управляющий клапан Созданный для этого; см. DELCO Диапазон управляющих клапанов для модуляционных задач.

5. Размер и возможность давления

Клапаны доминируют там, где диаметр и класс давления вместе поднимаются. Литые стальные клапаны API 600 регулярно поставляются в классах 150–2500, а клапаны конвейера по API 6D охватывают очень большие диаметры — геометрия масштабируется экономично, потому что затвор представляет собой просто большую пластину. Конструкции с плавающими шарами остаются практичными примерно до NPS 10–12 до того, как нагрузка на сиденья становится чрезмерной; далее вы переходите к шарам, установленным на цапке, которые добавляют подшипники, Печати и стоимость. Вот почему построены магистрали водоснабжения, Линии печей на нефтеперерабатывающих заводах и системы подачи воды электростанций остаются «затворными клапанами», в то время как шариковые клапаны владеют малыми и средними размерами.

6. Температурные пределы

Практический потолок для шарового клапана обычно представляет собой полимер седла, не его тело. Количество мест в PTFE ограничено примерно 200 °C Непрерывная служба, стеклянный/усиленный PTFE примерно 230 °C, и PEEK примерно 300 °C — кроме того, нужны шаровые краны с металлическим сидением, В идеале с Проектирование огнебезопасной для API 607 (которая подтверждает вторичную герметизацию металла с металлом, если мягкие сиденья уничтожаются в пожаре). Затворные клапаны герметизируют металл в металл, поэтому они регулярно обрабатывают насыщенный и перегретый пар — обслуживание при температуре 425–550 °C является стандартной территорией, при этом фактически допустимое давление при температуре определяется номиналом фланца/материала в ASME B16.34. Общее правило: непрерывно выше ~250 °C, Начинайте с клапана, если у вас нет конкретной причины для металлического шарового фурнитуры.

7. Стоимость и общая стоимость владения

В небольших размерах (до примерно 4"), шаровой кран обычно является дешевле чем аналогичный клапан — более простой кузов и мягкие сиденья превосходят обработанный клин и два кузова. Экономика обратна в больших диаметрах, где точная сфера и большие седла у шарового клапана становятся дорогими. Но цена покупки — это лишь часть картины. Учитывайте:

(a) Стоимость автоматизации — актуатор на четверть оборота меньше, проще и дешевле, чем многооборотный актуатор с преобразованием тяги, необходимый клапану;

(b) Стоимость простоя — трёхкомпонентный шариковый кран может обслуживаться по линии, хотя многие затворные клапаны требуют снятия для работы с седлом;

(c) Стоимость энергии — на системах с ограничением по необходимости, потери при уменьшенном диаметре Cv ежегодно увеличиваются. На автоматических линиях, Шаровые клапаны часто выигрывают по общей стоимости владения даже при одинаковых ценах на ручные клапаны.

8. Техническое обслуживание и ремонтируемость

Клапан в чистом порядке, Редкие рейсы могут работать десятилетиями; Обычный износ — упаковка на ножки (заменяется через железу) и, В конечном итоге, поверхности сидений — что в большинстве конструкций означает, что клапан отрывается от трубы. Мягкие седла и уплотнения штанга шарикового клапана — это полимеры с ограниченным сроком службы, Но архитектура важна: Трёхкомпонентные шариковые краны откручиваются от трубы и позволяют заменить седло и уплотнение без нарушения линии, Именно поэтому они доминируют в системах, чувствительных к обслуживании, таких как отопление и контуры охлаждённой воды. Два специфики шарикового крана для проверки на этапе спецификации: Захвачённое давление в полости (жидкость, содержащаяся в полости тела между закрытыми сиденьями, расширяется с температурой — спецификации саморазрядных сиденьй по API 6D, где это применимо) и Водяной удар от быстрого закрытия на четверть оборота на длинных жидкостных линиях (Решай с помощью шестерни, или привод с регулируемым временем закрытия).

Как выбрать: 6 вопросов, которые стоит задать перед заказом

1. Изоляция или модуляция? Модуляция исключает оба семейства — переходите к V-портовому шару или клапанам управления.
2. Как часто это будет циклично? Ежедневная эксплуатация отдаёт предпочтение шаровым клапанам; Клапан, который стоит открытым месяцами, предпочитает клапан.
3. Что такое медиа, Температура и давление? Температура выше 200 °C непрерывно, Мягкие сиденья сняты; выше 250 °C, Свинцовые клапаны. Проверьте характеристики ASME B16.34 при вашей реальной температуре.
4. Насколько туго должно быть выключение? Отсутствие видимых утечек → мягко сидящего шарового крана (ISO 5208 Rate A). Приемлемая утечка → клапана с металлическим седлом — это нормально и дешевле.
5. Какой диаметр и площадь для установки? Автоматизированная процессная линия NPS 2–10 → шарового крана. NPS 12 или класс высокого давления → стоимость обоих; Клапаны с подъёмным стержнем нуждаются в запасе, Неподнимающиеся стержни помещаются в закопанные камеры.
6. Автоматизация — сейчас или позже? Если актуатор вообще возможен в будущем, Выберите шаровой кран; Модернизация автоматизации на четверть оборота значительно дешевле.

Выбор клапанов по рабочему состоянию

Автоматизация затворных клапанов и шаровых клапанов: Сравнение приводов

Автоматизация — это когда механическое различие становится решением о закупках. Затворный клапан требует Многооборотный актуатор (ISO 5210): Двигатель вращает вынос на несколько оборотов, а актуатор должен преобразовать вращение в высокую тягу, необходимую для снятия и пересадки клина при полном перефлекторном давлении. Это значит, что коробка передач будет больше., Мониторинг крутящего момента/тяги, Более медленные перемещения — и заметно более высокая цена.

Шаровой клапан нуждается в Актуатор с четвертью оборота (ISO 5211): 90° вращения, Компактный корпус, Стандартный крепящий фланец. Единицы на четверть оборота дешевле, быстрее, и — что критично для пневматических версий — легко настраивается как Отказохранительный механизм с пружинным возвратом (Отказ при открытии или закрытии воздуха). Это одна из причин, почему шаровые краны доминируют в автоматизированных технологических заносах.

Два инженерных заметки из нашего опыта на заводе DELCO: Первый, Определите размер привода для клапанов Крутящий момент отрыва с запасом безопасности, Не крутящий момент на беге; секунда, на длинных жидкостных линиях, Время закрытия программного электрического привода (или установить редукторный привод) Чтобы держать гидроудар, то же самое быстрое закрытие, которое делает шаровой клапан привлекательным, может ударить по защищаемому трубопроводу.

DELCO производит обе семьи, сопоставленные с нашими собственными актуаторами — см. наш Электрические шаровые клапаны, Электрические затворные клапаны и пневматически приводимые диапазоны, или Скачать технические листы для размерностей и пределов P/T.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать затворной клапан для троттлинга??

Нет. Частично открытый затвор образует узкий зазор, где концентрируется скорость потока, вибрируя диск и размывая поверхности сидений. Клапан может не полностью герметизироваться при закрытии. Затворные клапаны — это защитные клапаны — полностью открытые или полностью закрытые. Для модуляции, Используйте V-портовый шариковый клапан или управляющий клапан.

Какой клапан более герметичный?

Шаровой кран с мягким сидением. Её сиденья из PTFE достигают стандарта ISO 5208 Rate A — отсутствие видимых протечек — поскольку мягкий полимер соответствует полированной поверхности шарика. Клапаны с металлическим седлом основаны на контакте металла с металлом и принимаются при более слабых уровнях утечек. Для задач с нулевыми утечками, Укажите шаровой клапан с мягкими седлами, или упругий клиновидный клапан в водоснабжении.

Что дешевле, Затворный клапан или шаровой клапан?

До примерно 4", Шариковые клапаны обычно стоят дешевле. В больших диаметрах и классах высокого давления, Выходные клапаны побеждают — точная сфера шарового клапана и большие сиденья становятся дорогими. Для автоматизированных линий, Добавьте привод: Четвертьоборотная автоматизация шаровых клапанов стоит дешевле, чем многооборотный актуатор, необходимый затворному клапану.

Могут ли шаровые клапаны выдерживать пар?

Не со стандартными мягкими сиденьями. PTFE ограничен примерно 200 °C и разрушается при длительном воздействии горячей воды и пара. Для паровой машины, Используйте металлический шаровой клапан, рассчитанный на обслуживание — или, чаще и с экономической точки зрения, затворной клапан, это традиционный клапан для паровой изоляции до ~550 °C.

Какой клапан проще автоматизировать?

Шаровой клапан, Очевидно. Его движение на 90° соответствует компактным четвертьоборотным актуаторам ISO 5211, которые стоят дешевле, быстрее и доступно как пневматический пружинный возврат с отказозащитой. Затворный клапан требует многооборотного привода ISO 5210 с преобразованием тяги — более крупный, медленнее и дороже. Если автоматизация вероятна, Выберите шаровой клапан.

Какой клапан служит дольше?

Зависит от обязанности. Клапан, открывающийся дважды в год на чистой водопроводной магистрали, может служить десятилетиями. Шариковый клапан, который ежедневно циклируется, сохранился, потому что его конструкция выдерживает частую эксплуатацию, а сиденья заменяются в ряде (Трёхкомпонентные кузова). Долговечность отслеживает совпадение между частотой циклирования и дизайном — несоответствие, Не бренд, это то, что убивает клапаны.

Всё ещё решаю? Поговорите с инженером по клапанам

Самый быстрый способ решить между воротами и мячом для вашей линии — это пятиминутный разговор о вашем медиа, температура, Давление и частота циклирования. Инженеры DELCO разрабатывают и производят оба семейства клапанов — ручные и приводные — с 2005 года. Пришлите нам свои условия труда И мы порекомендуем модель с техническими характеристиками (Центр загрузки) — или запросить смету на готовый комплект клапана и привода.