Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка эффективности применения обратных клапанов на базе их технико-коммерческих характеристик

К. т.н. А.Г. Вакулко, почетный энергетик РФ, генеральный директор,

В.М. Пенкин, ведущий технолог, ООО «Интехэнерго-МРС»;

Ю.А. Сорокин, генеральный директор, ООО «ТруАрМ», г. Москва

Введение

В России на объектах тепло- и водоснабжения установлено несколько миллионов обратных клапанов. Ежегодная плановая замена клапанов по капитальному и текущему ремонту составляет около 15% от общего количества, при принятом ресурсе работы клапанов 6 лет. Фактически замена клапанов происходит гораздо чаще - каждые 1-2 года, по причине несовершенной конструкции этих клапанов.

В настоящее время на российском рынке появилось большое количество обратных клапанов различных конструкций, производимых отечественными и зарубежными фирмами.

Широкий ассортимент применяемых обратных клапанов на российском рынке обусловлен нечетким представлением их технико-экономических показателей, а также несовершенной системой закупок.

Как известно, закупка любой продукции в последние годы происходит на конкурсной основе. Конкурсная система имеет преимущества перед обычной закупкой, т.к. подразумевает под собой участие в конкурсе разных производителей одной и той же продукции.

Реально в конкурсах разыгрываются сотни лотов, в один из них, например, «Запорная арматура», входит несколько позиций обратных клапанов, а таких позиций в лоте несколько сотен. Лот выигрывает та организация, которая может закупить всю предложенную в лоте продукцию за минимальную цену.

Таким образом, решается общая задача по закупке продукции, но не решается задача по оптимальному выбору каждого вида продукции, кроме того, как говорилось ранее, для обратных клапанов нет установившихся критериев оценки.

Многообразие обратных клапанов на российском рынке представлено в таблице, в которую вошла продукция стран, занимающих ведущее положение по производству запорной арматуры, таких как Дания, Германия, Италия.

В таблице приведены технические параметры обратных клапанов: диаметры Dу=50-200 мм (наиболее ходовые); максимальное давление Рн=16 атм, максимальная температура воды Тн=130ОС - величины, которые приняты за единицу (1). За единицу принято гидравлическое сопротивление Rг клапанов с плоской подъемной тарелкой (в таблице обозначены позициями 11-15) и цена клапана «ОКТАМ» диаметром Dу=150 мм. Возможность возникновения автоколебаний гидравлического удара в таблице обозначены: 1 -возможно возникновение, 0 - нет.

Обратные клапаны можно разделить на три группы:

¦ с поворотным запирающим элементом-тарелкой;

¦ с двухстворчатой складной тарелкой;

¦ с подъемной тарелкой.

Внутри каждой группы возможны некоторые конструктивные различия, но они не оказывают существенного влияния на положительные и отрицательные качества клапанов в целом.

Обратные клапаны с поворотной тарелкой

К этой группе относятся обратные клапаны (1-4), см. таблицу.

Клапан 19ч21бр (1) изготовлен из чугуна с латунным уплотнительным кольцом. Поворотная тарелка располагается внутри цилиндрического корпуса. Клапан допускает установку на восходящих и горизонтальных потоках.

Клапаны CV-35 и WKR-1 (2, 4) представляют собой стальной диск - седло, к которому прижимается поворотно-подъемная тарелка. При открытии клапана тарелка поворачивается по оси на 70-80О и при этом входит в трубопровод.

Клапаны BR06 (3) такой же конструкции, но выполнены из чугуна.

Основным и главным недостатком клапанов этой группы является следующее: при открытом клапане тарелка устанавливается почти параллельно потоку жидкости, но из-за флуктуации давления с разных сторон тарелки у нее возникают автоколебания.

Тарелка постоянно покачивается, что приводит к повышенному износу оси тарелки и гнезд, в которых вращается ось. Так как этот процесс идет непрерывно, то клапан выходит из строя в течение 1 -2 лет.

Таблица. Технические параметры различных типов обратных клапанов ряда производителей.

Примечание: сравнение обратных клапанов по стоимости производилось по ценам 2008 г.; все клапаны, рассмотренные в таблице, сертифицированы, клапаны поз. 16-19 защищены патентами.

Разрушение оси приводит к тому, что тарелка «улетает» в трубопровод со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Обратные клапаны с двухстворчатой складной тарелкой, типа «бабочка»

К этой группе относятся обратные клапаны (5-10), см. таблицу.

Конструкция этих клапанов заимствована из авиации. Половинки тарелки (крылья бабочки) в открытом состоянии располагаются внутри клапана.

Изготовление этих клапанов необходимо производить с высокой точностью, а рабочая жидкость должна быть высокой степени очистки. Работа клапанов на «российской воде» приводит к их частым отказам из-за карбонатных отложений как на деталях клапана, так и в трубопроводах.

Так как «крылья» тарелки клапана являются поворотным элементом, то для этой конструкции так же характерны автоколебания «крыльев» тарелки, что ускоряет износ обратного клапана.

В авиации регламентные работы проводятся через 100, 200, 500 ч и изношенные элементы клапана заменяются, а в системах тепло- и водоснабжения такая малая наработка недопустима.

Обратные клапаны с подъемной тарелкой

К этой группе относятся обратные клапаны (11-19), см. таблицу.

Конструкции обратных клапанов данной группы объединяет то, что тарелка при открытии клапана поднимается над седлом, оставаясь параллельно своему первоначальному положению. За счет скоростного напора жидкости тарелка прижимается к ограничителю тарелки, не испытывая при этом каких-либо перемещений относительно элементов конструкции клапана. Износ клапана минимизирован.

Клапаны (11-15) имеют плоскую тарелку, которая перемещается в наружных пластинчатых направляющих. К седлу клапана тарелка прижимается пружиной. Так как тарелка представляет из себя пластину, расположенную перпендикулярно потоку жидкости, то гидравлическое сопротивление Rг клапанов этой подгруппы весьма велико (в таблице принято за единицу).

Клапаны (16-18) выпускаются мировыми лидерами по производству запорной арматуры. Тарелка в этих клапанах движется по направляющей и выполнена в виде конуса с углом при вершине около 160-170О, что способствует уменьшению гидравлического сопротивления по сравнению с обратными клапанами (1-5), но величина его значительно выше, чем у клапанов с поворотной тарелкой.

Российский клапан «ОКТАМ» (19) был разработан в 2001 г. сотрудниками МЭИ, и модернизация его продолжалась до 2005 г. Клапаны сертифицированы в системе добровольной сертификации на соответствие ГОСТ 13252 и ТУ 3742-001-46868175-04. Конструкция обратного клапана защищена патентом на изобретение РФ № 2204074.

Конструкция данного клапана (см. фото) наиболее совершенна, т.к. включает в себя все положительные свойства клапанов этой группы, а благодаря наличию входного и выходного обтекателей на тарелке (с углом входа около 60О) гидравлическое сопротивление его такое же, как у клапанов с поворотной тарелкой.

Главным и отличительным достоинством этого клапана является наличие встроенного демпфера тарелки, которого не имеет ни один обратный клапан российского рынка.

Демпфер не позволяет тарелке резко открываться и закрываться, что исключает возникновение гидроударов в трубопроводах, которые приводят к их разрушению!

Из отзывов предприятий

Клапаны, разработанные специалистами МЭИ, находятся в эксплуатации на предприятиях, входящих в ОАО «МОЭК», с 2002 г., отзывы предприятий положительные.

Например, в отзыве директора О.А. Миронова (предприятие № 2 филиала № 5 ОАО «МОЭК») указывается надежная работа клапанов и отсутствие «ударов» при их открытии и закрытии.

В отзыве В.П.Третьякова (предприятие № 4 филиала № 4 ОАО «МОЭК») также говорится о надежности клапанов и об отсутствии протечек и т.д.

Опыт эксплуатации рассматриваемых клапанов позволил принять решение ОАО «МОЭК» от 28 мая 2008 г. об их закупке вместо ранее применяемых клапанов19ч21бр.

Из отзыва генерального директора ОАО «Мытищинская теплосеть» Ю.Н.Казанова следует, что данные клапаны, кроме хороших технических данных, имеют еще и низкую стоимость.

Технико-экономическое обоснование

На основании изложенного выше необходимо выделить основные технико-экономические показатели, которыми обладают клапаны «ОКТАМ».

1. Клапаны имеют одинаковые габаритные показатели с отечественными клапанами мод. 19ч21бр (90% от общего количества), что позволяет их устанавливать или менять без дополнительных работ, необходимых при установке клапанов зарубежных образцов.

2. Опыт промышленной эксплуатации рассматриваемых клапанов показал, что наличие демпфера в клапане исключает колебания тарелки клапана и гидравлические удары в системе.

3. За 5-летний период эксплуатации не было случаев выхода клапанов из строя, что существенно сократило эксплуатационные расходы эксплуатирующих предприятий. На фото показан обратный клапан, отработавший в системе теплоснабжения 3 года. Поверхности тарелки и седла клапана не имеют повреждений, что позволяет оценить ресурс работы клапана не менее 10 лет.

4. Цена данных клапанов сравнима с ценами на отечественные клапаны, зарубежные аналоги дороже.

обратный клапан гидравлический удар

Журнал «Новости теплоснабжения» №2 (102), 2009 г., http://www.ntsn.ru

Размещено на Allbest.ru