Urządzenia te przeznaczone są do zamykania otworów, wylotów oraz do regulowania przepływu cieczy lub gazów w przewodach.
W zakładach przemysłowych najczęściej montowane są zawory zwrotne i kulowe. Armatura ta spełnia przede wszystkim funkcję zaporową, ale wykonuje też zadania regulacji, dławienia i zwrotu, funkcje zaporowo-zwrotne i bezpieczeństwa.
Na etapie wyboru należy przede wszystkim odróżnić model kulowy od tłokowego. Jak wiadomo, konstrukcja zaworu kulowego bazuje na obracającej się kuli z przelotem, zatem obracanie kurkiem powoduje otwarcie lub zamknięcie zaworu przez zmianę ustawienia osi przelotu względem korpusu. W przypadku zaworu tłokowego kręcenie kurkiem powoduje wsuwanie i wysuwanie tłoka, który zamyka przepływ.
W procesie doboru zaworów bardzo często popełniane są błędy w postaci nieprawidłowego określenia wydajności przepływowej zaworu i ciśnień przed i za zaworem w pozycjach pracy oraz w pozycji zamkniętej. Należy zwrócić uwagę na właściwy dobór materiału korpusu oraz jego ciśnienia nominalnego, uwzględniającego maksymalne ciśnienie i temperaturę medium. Błędem przy doborze typu zaworu jest z kolei nieuwzględnianie kawitacji, flashingu, przepływu zdławionego oraz hałasu, a także nieprawidłowy dobór wymaganych sił dostępnych przy doborze napędu.
W zależności od aplikacji, do zastosowań przemysłowych wybierane są zawory regulacyjne, zamykające, rozdzielcze, bezpieczeństwa i zwrotne. Zawory zamykające są przeznaczone do pracy w skrajnych położeniach zawieradła. Uwzględnia się więc całkowite otwarcie lub zamknięcie otworu przepływającego.
Biorąc pod uwagę rodzaj ruchu zawieradła i sposoby zmiany przekroju otworu przepływowego, wyróżnia się kilka rodzajów zaworów. Pierwszy to zawory przykrywające, gdzie zawieradło przemieszcza się w kierunku prostopadłym do powierzchni uszczelniającej gniazda. Niejednokrotnie też zastosowanie znajdują zawory wzniosowe, klapy oraz zawory membranowe. Ponadto dostępne są zawory zasłaniające, gdzie zawieradło przesuwa się stycznie do powierzchni uszczelniającej gniazda. Z kolei zawory zasuwowe są stosowane do przewodów o większych średnicach w rurociągach, gdzie konieczne jest odcinanie przepływu medium. Zawory zasuwowe nie pozwalają na regulowanie przepływu ze względu na występowanie znacznych oporów przepływu oraz charakterystykę odbiegającą od charakterystyki liniowej. Z kolei zaletą zaworów zasuwowych jest prostoliniowy przepływ. Warto przy tym podkreślić, że ewentualne próby dławienia przepływu zasuwami przyspieszają proces zużycia zaworu, wynikający z korozyjnej działalności kawitacji.
W fabrykach zastosowanie znajdują również zawory kurkowe, gdzie elementem zamykającym jest obrotowy stożek lub walec o osi obrotu prostopadłej do kierunku przepływu. Z kolei zawory motylkowe to tzw. przepustnice.
Zawory regulacyjne
Są to urządzenia wykonawcze stosowane w automatyzacji procesów technologicznych. Zadaniem zaworu regulacyjnego jest regulacja ilości przepływającego czynnika, co jest realizowane przez zmianę przekroju otworu przepływającego. Zawory tego typu są przeznaczone do dławienia jako zawory przelewowe, odprowadzające nadmiar cieczy. Zawory regulacyjne bardzo często są elementem wykonawczym, instalowanym w zamkniętej pętli regulacyjnej, np. regulatora PID.
Na etapie wyboru zaworu regulacyjnego należy pamiętać o odpowiedniej charakterystyce urządzenia. Dostępne są urządzenia o charakterystyce szybko otwierającej, liniowej oraz stałoprocentowej (logarytmicznej).
W przemyśle najczęściej znajduje zastosowanie charakterystyka stałoprocentowa, pozwala bowiem na liniową regulację przepływu. Zawory regulacyjne z charakterystyką stałoprocentową można stosować w zakresie od 10% do 90% otwarcia. Z kolei charakterystyka liniowa znajduje zastosowanie w zakresie mieszczącym się pomiędzy 30 a 70%, przy czym regulacja w zaworach tego typu nie jest dokładna.
Przykłady oferty rynkowej
Zawór DN300, CL600 Zakładów Automatyki Polna został zaprojektowany z myślą o pracy w bardzo niskich temperaturach. Urządzenia tego typu sprawdzają się np. w instalacjach gazu ziemnego na Syberii. W konstrukcji urządzenia przewidziano grzyb odciążony, a elementy odlewane zaworu i siłownika są wykonane ze staliwa. Części elastomerowe siłownika, czyli membrana i uszczelnienia, bazują na silikonie.
Ten sam producent oferuje również zawory minimalnego przepływu (Typ ZM1). Urządzenia tego typu są przeznaczone do pracy w układach recyrkulacji pomp zasilających kotły energetyczne. Ważne jest bowiem zapewnienie ochrony pompy przed hydraulicznym i cieplnym przeciążeniem w przypadku małego odbioru wody przez kocioł, zapewniając minimalny przepływ w obwodzie obejściowym pompy (by-pass). Zawory minimalnego przepływu bazują na wykonaniu antykawitacyjnym, z czynnymi i biernymi strukturami dławiącymi, które umożliwiają pracę w funkcji regulacyjnej i on-off. Korpus zintegrowany jest z dławnicą, dzięki czemu zmniejszana jest ilość potencjalnych źródeł nieszczelności. Drugą stronę korpusu zabezpieczono zamknięciem samouszczelniającym. Wysoką szczelność zamknięcia uzyskano dzięki funkcji FTC (ciśnienie zamyka).
Zawory motylkowe M&S są używane do częściowego lub całkowitego otwierania oraz zamykania odcinków rurociągu. Znajdują one zastosowanie w rurociągach, armaturach oraz zbiornikach i pojemnikach.
Modele ZMA40 to zawory zaporowe z uszczelnieniem mieszkowym. Są przeznaczone do otwarcia i przerwania przepływu medium, gdzie wymagana jest całkowita szczelność. Istotne jest, aby urządzeń tych nie stosować jako zawory regulacyjne do dławienia przepływu. Medium mogą stanowić kwasy i ługi, substancje żrące i cuchnące oraz inne substancje neutralne ciekłe i gazowe, a także woda, para wodna i paliwa ropopochodne.
Nie tylko zawory
Zawory są nieodzownym elementem instalacji i armatury niemal każdego zakładu przemysłowego. Nie bez znaczenia pozostają jednak i inne jej elementy, takie jak odwadniacze. Najczęściej stosowane urządzenia tego typu to modele dzwonowe, bimetaliczne, pływakowe, termodynamiczne oraz przeznaczone do sprężonego powietrza. Na przykład odwadniacze dzwonowe działają na zasadzie różnicy wyporności dzwonu wypełnionego parą lub kondensatem. Wewnętrzny zawór jest otwierany lub zamykany dzięki ruchowi dzwonka. Zawór umieszczony jest w górnej części odwadniacza, dzięki czemu nigdy nie zbierają się w nim zanieczyszczenia.
Istotnymi elementami armatury przemysłowej są również przepustnice. Mają one za zadanie regulować i odcinać media, takie jak woda przemysłowa i pitna, para wodna czy powietrze. Przepustnice są niezastąpione w instalacjach przemysłu energetycznego, chemicznego, petrochemicznego, a także rafineryjnego i koksochemicznego.
Z kolei osadniki zapewniają ochronę urządzeń technologicznych przed zanieczyszczeniami mechanicznymi. Zatrzymują wszystkie cząstki stałe, których rozmiary przekraczają wymiary oczek filtra. Niektóre modele są wyposażone w korek spustowy.
Autor: Damian Żabicki – dziennikarz, redaktor, autor tekstów, specjalizujący się w tematyce technicznej i przemysłowej. Specjalista public relations firm z branży technicznej.
Fot. Zakłady Automatyki Polna
