Válvulas de mariposa telescópicas hidráulicas de cierre lento de gran diámetro (Primera parte)
La válvula de mariposa de cierre lento controlada hidráulicamente y telescópica de gran diámetro adopta la forma integrada de maquinaria, control hidráulico, control eléctrico y computadora, que puede reemplazar válvulas de compuertaVálvulas de retención y válvulas reguladoras que ahorran materiales, energía, consumo y espacio. Este tipo de válvula se abre y cierra en diferentes etapas. Por lo tanto, el golpe de ariete se puede controlar eficazmente durante la apertura de la válvula y se elimina eficazmente cuando la bomba está cerrada, protegiendo así la seguridad de las tuberías y los equipos. La válvula de mariposa telescópica es muy práctica. Sin embargo, la válvula tradicional solo tiene una función: la válvula de compuerta y la válvula de retención, por lo que no pueden controlar eficazmente el golpe de ariete al abrir y cerrar la tubería. La válvula de mariposa telescópica de cierre lento con control hidráulico se utiliza ampliamente en centrales eléctricas y plantas de tratamiento de agua.
1. Principios de diseño
1.1 El análisis de las condiciones de funcionamiento de la válvula
Las válvulas de mariposa de cierre lento con control hidráulico se dividen en dos tipos: de martillo pesado y de almacenamiento de energía. Existen dos condiciones de operación principales: bombas centrífugas y turbinas hidráulicas. En las bombas centrífugas con apertura de válvula, incluidas las bombas centrífugas de flujo mixto, se arranca primero la bomba y se abre la válvula tras un tiempo predeterminado. En las turbinas con válvula abierta, primero se abre la válvula de derivación para equilibrar la presión y luego se abre la válvula; finalmente, se abre la turbina. Diversas condiciones de operación requieren que la válvula se cierre en caso de parada o corte de energía.
1.2 Tipos de válvulas
(1) Tipos de martillos pesados
Al abrir la válvula, se invierte la dirección de la electroválvula y se activa la bomba de aceite. El aceite hidráulico entra en el cilindro a través de la válvula de control de flujo y la manguera de alta presión, empujando el pistón para abrir la válvula. Tras abrir la válvula, se activa el sistema automático de mantenimiento de presión; el motor continúa generando energía para mantener la presión y se detiene cuando la presión alcanza el punto de ajuste de alta presión. Gire el volante de la electroválvula para ajustar el tiempo de apertura. Al cerrar la válvula, cambia la dirección de la electroválvula y el aceite presurizado del cilindro regresa al depósito de combustible a través de las válvulas de mariposa rápida y lenta, las mangueras de alta presión y las electroválvulas. Al caer el martillo, la mariposa gira para cerrar la válvula, cortando rápidamente la mayor parte del flujo de agua en el primer 70 % de la carrera y cerrando lentamente el último 30 %. El ángulo de cierre rápido y lento, así como el tiempo de cada etapa, se pueden ajustar según las condiciones de trabajo de la tubería, lo que elimina eficazmente el golpe de ariete.
(2) Tipos de almacenamiento de energía
Al abrir la válvula, la electroválvula cambia de dirección y el acumulador libera energía. El aceite hidráulico ingresa al cilindro a través de la válvula reguladora de velocidad, la válvula unidireccional y la manguera de alta presión, impulsando el pistón. La válvula se abre según el procedimiento establecido y la mariposa se abre hasta el límite mecánico. Ajuste la posición de apertura total.
Cuando la válvula está cerrada, la electroválvula invierte su dirección, el acumulador libera energía y empuja la acción inversa del cilindro de aceite para impulsar la placa de mariposa y cerrar la válvula a la posición completamente cerrada según el procedimiento establecido. En el proceso de apertura y cierre, cuando la presión de aceite del sistema es inferior al límite inferior establecido por el controlador de presión, la bomba de aceite se abre automáticamente para almacenar energía para el acumulador. Cuando la energía del acumulador se almacena hasta el límite superior establecido por el controlador de presión, la bomba de aceite deja de funcionar. Los componentes eléctricos e hidráulicos forman un sistema de control, que puede realizar la vinculación bomba-válvula, control remoto, operación de control de programación PLC y proporcionar una interfaz de contacto DCS para la gestión informática.
2. Parámetros principales
Tabla 1 Parámetros técnicos
1. Principios de diseño
1.1 El análisis de las condiciones de funcionamiento de la válvula
Las válvulas de mariposa de cierre lento con control hidráulico se dividen en dos tipos: de martillo pesado y de almacenamiento de energía. Existen dos condiciones de operación principales: bombas centrífugas y turbinas hidráulicas. En las bombas centrífugas con apertura de válvula, incluidas las bombas centrífugas de flujo mixto, se arranca primero la bomba y se abre la válvula tras un tiempo predeterminado. En las turbinas con válvula abierta, primero se abre la válvula de derivación para equilibrar la presión y luego se abre la válvula; finalmente, se abre la turbina. Diversas condiciones de operación requieren que la válvula se cierre en caso de parada o corte de energía.
1.2 Tipos de válvulas
(1) Tipos de martillos pesados
Al abrir la válvula, se invierte la dirección de la electroválvula y se activa la bomba de aceite. El aceite hidráulico entra en el cilindro a través de la válvula de control de flujo y la manguera de alta presión, empujando el pistón para abrir la válvula. Tras abrir la válvula, se activa el sistema automático de mantenimiento de presión; el motor continúa generando energía para mantener la presión y se detiene cuando la presión alcanza el punto de ajuste de alta presión. Gire el volante de la electroválvula para ajustar el tiempo de apertura. Al cerrar la válvula, cambia la dirección de la electroválvula y el aceite presurizado del cilindro regresa al depósito de combustible a través de las válvulas de mariposa rápida y lenta, las mangueras de alta presión y las electroválvulas. Al caer el martillo, la mariposa gira para cerrar la válvula, cortando rápidamente la mayor parte del flujo de agua en el primer 70 % de la carrera y cerrando lentamente el último 30 %. El ángulo de cierre rápido y lento, así como el tiempo de cada etapa, se pueden ajustar según las condiciones de trabajo de la tubería, lo que elimina eficazmente el golpe de ariete.
(2) Tipos de almacenamiento de energía
Al abrir la válvula, la electroválvula cambia de dirección y el acumulador libera energía. El aceite hidráulico ingresa al cilindro a través de la válvula reguladora de velocidad, la válvula unidireccional y la manguera de alta presión, impulsando el pistón. La válvula se abre según el procedimiento establecido y la mariposa se abre hasta el límite mecánico. Ajuste la posición de apertura total.
Cuando la válvula está cerrada, la electroválvula invierte su dirección, el acumulador libera energía y empuja la acción inversa del cilindro de aceite para impulsar la placa de mariposa y cerrar la válvula a la posición completamente cerrada según el procedimiento establecido. En el proceso de apertura y cierre, cuando la presión de aceite del sistema es inferior al límite inferior establecido por el controlador de presión, la bomba de aceite se abre automáticamente para almacenar energía para el acumulador. Cuando la energía del acumulador se almacena hasta el límite superior establecido por el controlador de presión, la bomba de aceite deja de funcionar. Los componentes eléctricos e hidráulicos forman un sistema de control, que puede realizar la vinculación bomba-válvula, control remoto, operación de control de programación PLC y proporcionar una interfaz de contacto DCS para la gestión informática.
2. Parámetros principales
Tabla 1 Parámetros técnicos
| Proyectos Presión nominal/MPa |
Parámetros 0,6 a 4,0 |
| Diámetro nominal/mm | DN300 a 2000 |
| Eliminación del golpe de ariete provocado por una bomba parada/% Fugas en estado completamente cerrado |
Mayor o igual a 80 Cero fugas |
| Ruido/db Control por computadora |
A menos de 80 (a 1 metro de distancia) Interfaz de control de unión de línea de contacto pasiva DCS |
3. Diseño estructural
La válvula de mariposa de cierre lento con control hidráulico se compone de tres partes principales: el cuerpo de la válvula, el dispositivo de accionamiento hidráulico y el sistema de control eléctrico. Según la potencia de cierre, se divide en dos tipos: de martillo pesado y de acumulador. La Figura 1 muestra la estructura de la válvula de mariposa de cierre lento con control hidráulico de martillo, y la Figura 2, la de acumulador.
1. Cuerpos de válvulas 2. Placas de mariposa 3. Vástagos de válvulas 4. Martillos pesados 5. Interruptores de recorrido
6. Estaciones hidráulicas 7. Armarios de control eléctrico 8. Cilindros hidráulicos
Figura 1 Válvulas de mariposa de cierre lento con control hidráulico de martillo pesado
1. Cuerpos de válvulas 2. Placas de mariposa 3. Vástagos de válvulas 4. Interruptores de recorrido 5. Armarios de control eléctrico
6. Estaciones hidráulicas 7. Acumuladores 8. Cilindros hidráulicos
Figura 2 Válvulas de mariposa de cierre lento con control hidráulico de tipo acumulación
El tipo de martillo pesado es una estructura de transmisión temprana, caracterizada por la acumulación de energía potencial al elevarse. En caso de parada de emergencia, el martillo pesado cae rápidamente, liberando la energía potencial, aumentando la energía cinética y cerrando rápidamente la mariposa. La ventaja es que la acumulación de energía es fiable y la velocidad de cierre es estable. Sin embargo, la desventaja es que ocupa un gran espacio (el radio de rotación del peso) y es muy pesado. Durante el funcionamiento, si la cadena de transmisión está suelta, se producirán vibraciones intensas.
El tipo acumulador es un nuevo tipo de mecanismo de accionamiento, y su apertura y cierre son liberados por la energía almacenada en el tanque de almacenamiento de energía. Tiene ventajas de tamaños pequeños y pesos ligeros, y el sistema hidráulico es muy confiable para mantener la presión. Tiene desventajas de altos costos, mayores requisitos para el sistema hidráulico. El cuerpo de la válvula y el dispositivo de accionamiento hidráulico están instalados firmemente como un todo, lo que se llama un tipo unido, y cuando se instalan por separado, se llama un tipo dividido. El tipo integral tiene una estructura estructural compacta. La distancia entre las tuberías de aceite de salida es corta; la resistencia al flujo es pequeña y el tiempo de parada de emergencia es corto. La estación hidráulica está sujeta a mucha vibración y es inconveniente para el mantenimiento y el desmontaje. El tipo dividido coloca la estación hidráulica fuera del cuerpo de la válvula para evitar que las piezas de la estación hidráulica trabajen en vibración continua. Al mismo tiempo, no es necesario desmontar y montar la enorme estación hidráulica para mantener el cuerpo principal de la válvula, pero su desventaja es que ocupa un gran espacio, la tubería de transporte es larga y la resistencia al flujo es grande, lo que afecta fácilmente la velocidad de apertura y cierre.
