Большинство систем пневматической транспортировки проектируются от воздуходувки в обратном направлении. Рассчитывается диаметр трубы, подсчитываются отводы, подбирается размер фильтра, а клапаны встраиваются в оставшееся пространство. Затем система работает с расходом воздуха на 20 процентов больше, чем обещал расчёт, и клапан становится подозреваемым. Эта заметка о том, куда на самом деле уходит это давление, что добавляет каждый тип клапана и как сравнить два варианта до покупки, а не после ввода в эксплуатацию.

Клапан — это небольшой элемент на длинной линии, и в системе разбавленной фазы он действительно составляет малую часть общего бюджета давления. Проблема в том, что это часть с наименее предсказуемой геометрией. Труба — это труба: изготовитель знает диаметр прохода и радиус изгиба. Клапан имеет корпус, седло, привод, препятствие в потоке и, в случае распределителя, ответвление, которое меняет направление движения материала. Всё это находится в линии, и ничто из этого не появляется в расчёте пневматического транспортирования, если кто-то не внесёт это туда.

В результате получается система, в которой воздуходувка выбрана под давление, которое линия фактически не обеспечивает. Обычное быстрое решение — увеличить объём воздуха, что повышает скорость, что повышает износ каждого отвода ниже по потоку от клапана. Именно так проблема перепада давления превращается в проблему обслуживания восемнадцать месяцев спустя.

Перепад давления имеет значение только относительно базовой линии, а базовая линия определяется режимом транспортировки.

Высокая скорость, низкая загрузка твёрдыми частицами и давление в системе обычно ниже 1 бар. Материал движется во взвешенном состоянии со скоростью от 15 до 30 м/с, а давление падает довольно равномерно вдоль линии, поскольку трение распределено. В этом режиме клапан может отвечать за несколько процентов от общего перепада, но поскольку вся система работает при низком давлении, эти несколько процентов — это разница между стандартным воздуходувным агрегатом и следующим типоразмером.

Низкая скорость, высокая загрузка твёрдыми частицами и давление в системе от 1 до 6 бар. Материал движется пробками или волнами со скоростью от 3 до 8 м/с. Профиль давления неравномерный: он растёт, пока формируется пробка, держится, пока пробка движется, и падает, когда она проходит. Доля клапана в общем перепаде в процентном выражении меньше — абсолютные значения просто больше — но теперь клапан находится в области высокого давления и должен выдерживать это давление при работе, что является механическим требованием, а не требованием к потоку.

Если вы всё ещё решаете, какой режим подходит для вашего материала, общее сравнение приведено на нашей странице пневматические транспортные клапаны; остальная часть этой заметки предполагает, что вы уже выбрали один из них.

Приведённые ниже значения — это порядок величин, который мы наблюдаем на практике, выраженный как эквивалентная длина прямой трубы того же проходного сечения. Они нужны, чтобы вы могли сравнивать типы между собой. Они не заменяют проверку вашей собственной линии и предполагают полностью открытый клапан.

Из этой таблицы следуют два вывода. Первый: полнопроходной шланговый клапан не просто имеет низкие потери — он почти незаметен для системы, поэтому его часто применяют на абразивных средах, где нельзя допускать высокой скорости потока. Второй: в переключателе потока потери давления определяются геометрией ответвления, а не самим клапаном, поэтому изменение положения ответвления или удлинение переходного участка может иметь большее значение, чем замена клапана.

Наш пневматический шланговый клапан серии VF представляет собой полнопроходной вариант: DN40–DN300, корпус из алюминия с фланцами, уплотнение обеспечивает шланг, а проход остаётся непрерывным. Для переключения линий выбор между шаровым переключателем KFQ, KFZ plug diverter и VAB flap diverter обычно изготавливается с учетом герметизирующей функции и абразивного износа материала, а не только перепада давления. Там, где требуется компактное отсечное устройство между фланцами, PZD inflatable seated butterfly valve обеспечивает небольшие постоянные потери при очень короткой длине от торца до торца.

Воздух — дорогая часть пневматической системы, и его стоимость пропорциональна давлению. Воздуходувка или компрессор, подающие заданный объём против более высокого давления, потребляют больше мощности, и эта зависимость близка к линейной в пределах диапазона конкретной машины. Увеличьте перепад давления в линии на 10 процентов при неизменном объёме — и вы платите примерно на 10 процентов больше за работу системы подачи воздуха, каждый час, на протяжении всего срока службы предприятия.

Это честный аргумент в пользу клапана с низкими потерями. Его редко выигрывают за счёт цены покупки, потому что полнопроходной клапан обычно стоит дороже, чем поворотная заслонка. Его выигрывают за счёт эксплуатационных расходов и того факта, что клапан, не добавляющий скорости, не добавляет износа отводам за ним.

Плотная фаза меняет арифметику. Там компрессор работает при нескольких барах, и сжатый воздух при таком давлении стоит значительно дороже за кубический метр, чем воздух от низконапорного воздуходувки. В плотной фазе аргумент в пользу снижения любого сопротивления сильнее, а не слабее.

Расположение имеет такое же значение, как и тип, и это та часть, которую чаще всего игнорируют, потому что компоновка определяется заводом, а не инженером по транспортировке.

Перепад давления на клапане не является постоянным на весь срок службы. Его изменяют две вещи.

Первое — износ седла. Эластомерное седло, подвергшееся воздействию абразивного материала, теряет свой профиль, линия уплотнения расширяется, и клапан, который герметично закрывался в начале кампании, начинает пропускать внутрь. На переключателе это хуже, чем на запорном клапане, потому что протекающая холостая ветвь отбирает воздух у транспортной ветви, не проявляясь как видимая утечка.

Второе — набухание и затвердевание гильзы или седла. Натуральный каучук твердеет от нагрева и от некоторых масел; EPDM устойчив к обоим, но набухает в некоторых углеводородных средах. Затвердевшая гильза открывается не так полно при том же давлении воздуха, что незаметно дросселирует линию. Если производительность системы снижается в течение года, проверьте гильзу, прежде чем винить воздуходувку.

Именно поэтому мы рассматриваем гильзу и седло как планово заменяемые изнашиваемые детали, а не как отказы. Выбор материала для этих деталей более подробно рассматривается в нашем руководство по клапанам для порошков и сыпучих материалов.

Перед выбором запишите эти четыре числа в одну строку:

Если ответ на третий пункт — нет, аргумент о перепаде давления уже проигран: переходник на клапан меньшего размера стоит дороже, чем экономит клапан. Эта единственная проверка отсеивает большинство неудачных вариантов, которые мы видим.

Если вы пришлёте материал, расход в тоннах в час, расстояние транспортировки и эскиз линии с отмеченными позициями клапанов, мы скажем, какой клапан мы бы установили в каждой точке и где, по нашему мнению, фактически будет теряться давление. Если ответ будет таким, что наш клапан — неправильный выбор для данной позиции, мы так и скажем. Пишите на zjxnjx@126.com, или ознакомьтесь с полным ассортиментом в нашем списке продукции.

ZHEJIANG XINGNENG MACHINERY CO., LTD. производит шланговые клапаны, переключающие клапаны, ирисовые клапаны и дисковые поворотные затворы с надувным уплотнением для работы с порошками, сыпучими материалами и пневмотранспортом.