Как выбрать и установить правильный трехходовой смесительный клапан с электроприводом

Автор статьи: Оксана Киселева (vseotrube.ru)

Эта статья посвящена рассказу о том, что представляет трехходовой клапан с электроприводом — вид трубопроводной арматуры, позволяющий смешивать или разделять два потока среды и регулировать параметры этого смешения с помощью электропривода и автоматики.

Мир вокруг нас стремится до минимума уменьшить нагрузку на человека и даже его присутствие при производственных процессах, и автоматические системы управления производством и инженерными системами зданий требуют применения современного автоматического оборудования.

Что это такое и для чего он нужен

Клапан — вид запорной арматуры для трубопроводов, имеющий три патрубка для подключения к трубопроводам. Трехходовой клапан является регулирующей арматурой, с его помощью можно:

• Регулировать подачу одновременно двух сред.
• Контролировать их расход.
• Полностью перекрывать трубопровод.

Электропривод применяется при использовании трехходовой арматуры в автоматизированных системах отопления, вентиляции, производственных устройствах подачи химических реагентов и т.д. Применение электропривода обязательно при эксплуатации арматуры на трубопроводах больших диаметров.

При отоплении частного дома термовентили помогают экономить расход тепла — при правильной регулировке нагрева экономия топлива может достигать 30%.

Подсчитав, сколько стоит оборудовать радиаторы трехходовыми клапанами и сравнив это с экономией финансов на топливе, можно сделать вывод, что выгоднее применить современные терморегуляторы с электроприводом.

Назначение и область применения

Трехходовые клапаны широко применяются в быту и во всех отраслях народного хозяйства.

Раньше в любом доме стоял смеситель — трехходовой клапан. Сейчас такие устройства заменили более удобными кранами-смесителями с электроприводами. Но инженерные коммуникации домов постоянно усложняются, и сегодня невозможно обойтись без регулирующих клапанов при организации современных инженерных систем зданий. Трехходовые устройства в частных домах применяются в основном для регулировки нагрева радиаторов отопления, отопления в целом и системы теплого пола.

Не обходятся без трехходовых клапанов с электроприводом и системы кондиционирования и вентилирования жилья. В последние годы такие регуляторы устанавливают на трубопроводы для горячей воды.

В промышленности без регулирующих трехходовых клапанов с электроприводом не обойтись — они распространены на многих производствах, на которых необходима транспортировка и дозированная подача газов и жидкостей. Регулирующая трехходовая арматура с электроприводом используется:

• В химической промышленности.
• В машиностроении.
• В металлургии.
• На горно-обогатительных предприятиях.
• В сельском хозяйстве.
• В пищевой промышленности.

Применяются клапаны с электроприводом и в многочисленных гидравлических транспортных трубопроводах и рабочем оборудовании (такие имеются почти на всех производствах).

Характеристики

Основные характеристики клапанов трехходовых:

• Разделительный или смесительный.
• Диаметр патрубков для подключения.
• Пропускная способность.

Из каких материалов изготавливают

Материалы для изготовления трехходовой арматуры с электроприводом:

1. Обычная углеродистая сталь. Стальные изделия прочны, дешевы, достаточно долговечны. Серьезный недостаток — сталь подвержена коррозии. Для защиты применяют покрытие из никеля или хрома.
2. Нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома и никеля. Нержавейка долговечна, прочна, химически инертна (не подвержена коррозии). Существенный недостаток — дороговизна.
3. Латунь — сплав меди с цинком. Латунь не ржавеет, прочна, долговечна, но теряет прочность уже при 200 °C — это ограничивает ее применение на производстве.
4. Бронза — сплав меди с оловом (иногда с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом). По технологическим свойствам бронза похожа на латунь.
5. Титан. Легкий и прочный долговечный материал, но дорогой.
6. Керамика. Новый материал. Долговечный, химически инертный, дорогой и хрупкий. Пока для изделий с электроприводом (и регуляторов вообще) практически не применяется.
7. Чугун. Архаизм, но еще встречается.
8. Силумин. Сплав алюминия с добавкой кремния. Качество и долговечность отсутствуют, на производстве не применяется. В быту продавцам иногда удается «втюхать» невнимательному или суперэкономному покупателю (поэтому будьте осторожны — скупой платит дважды).

Для инженерных систем в жилье обычно применяют трехходовые латунные изделия (реже бронзовые) — надежные, долговечные, нержавеющие и вполне доступные по цене.

Принцип работы и устройство

Трехходовые клапаны всегда имеют три патрубка для подключения. Принцип действия смесительной арматуры с электроприводом — смешивать две среды в одну с заданными параметрами (нужной температурой, нужным химическим составом газа или жидкости). Принцип действия разделительной арматуры — перераспределять поток среды на два выхода.

В любом случае клапан имеет:

• Корпус с седлом.
• Регулирующий элемент (плунжер на штоке, двигающийся в вертикальном направлении).
• Уплотнители.

При опускании-поднимании плунжер частично или полностью перекрывает просвет арматуры и регулирует поток среды (распределяет между двумя выходами).

Сейчас все чаще и чаще в быту трехходовыми клапанами называют и устройства на основе крана — у него рабочий орган имеет форму шара, сегмента, конуса или цилиндра, для регулировки рабочий орган поворачивается вокруг своей оси. Результат у обоих видов трехходовой арматуры одинаковый, поэтому в дальнейшем в статье я буду для простоты называть такую арматуру с электроприводом словом клапан (или вентиль).

Преимущества и недостатки

Преимущества и достоинства трехходовых клапанов:

• Простая надежная конструкция обеспечивает долговечность.
• Высокая герметичность (возможность применения для газо- и пневмопроводов, особенно важно это свойство при использовании в химической промышленности).
• Большой диапазон рабочих давлений и температур — от вакуума до 250 Мпа, от -200 до +600 °C.
• Медленный износ уплотнительных элементов урежает необходимость ремонтов.
• Простое обслуживание и ремонт.
• Относительно компактные габариты (например, по сравнению с задвижкой).

Недостатки трехходовых изделий:

• Высокое гидравлическое сопротивление трехходовых конструкций.
• Конструкция корпуса обуславливает наличие застойных зон, которые могут служить местом скопления мусора, окалины, примесей.
• Сложность регулировки потока среды при ручном управлении, впрочем, конструкции с ручным управлением постепенно уходят в прошлое. Уступая место электроприводу.

Виды

По принципу действия трехходовые клапаны подразделяются на:

• Разделительные.
• Смесительные (см. на фото).

Смесительные — смешивают две среды в определенной пропорции (например, горячую и холодную воду). Имеют два патрубка для подвода сред и один патрубок — для выхода. Применение в быту — для регулирования температуры среды в системах теплого пола. Для пола очень важно не допустить попадания слишком горячего теплоносителя в трубы и перегрев пола. Обычно трехходовой вариант устанавливается в коллекторном узле, получает информацию от нескольких датчиков, работает в автоматическом режиме от электропривода.

Разделительные (или распределительные) — имеют один вход среды и два выхода. Регулирующий элемент обычно не перекрывает ток теплоносителя, как двухходовой вентиль, а полностью или частично перераспределяет его между двумя выводами.

В быту это обычно термовентили на радиаторах и клапаны с электроприводом в обвязке котла отопления, в теплообменниках в системах вентиляции и кондиционирования. В любой системе с нагревательным прибором в обязательном порядке устанавливается байпас и трехходовой вентиль (при применении газовых котлов эти составляющие вмонтированы в котел).

При поступлении слишком горячей воды терморегулятор срабатывает от электропривода, часть воды подается на байпас — мимо радиатора. При установке за котлом часть воды подается на байпас и через обратку поступает в котел, терморегулятор при поступлении из обратки горячей воды отключает котел или снижает температуру нагрева.

По способу приведения в действие трехходовые клапаны подразделяются на:

• Ручные.
• Автоматические.

Трехходовые автоматические в свою очередь подразделяются на:

• Термостатические — срабатывают от повышения давления при увеличении температуры. Это самый простой и недорогой тип термовентилей, его чаще используют для радиаторов.
• С термоголовкой — на клапане имеется датчик температуры.
• С электрическим приводом (поворот производится при помощи электродвигателя).

Привод может быть выполнен на основе соленоида (магнита) или электродвигателя:

• С механической передачей (сервоприводом).
• С пневматическим или гидроприводом (применяются на производстве в системах с большими давлениями).

Маркировка клапанов

На трехходовом клапане можно увидеть цифры и буквы. Сначала пишется название фирмы. Затем — серия и номер модели (в примере VTA 321). Затем условный диаметр в мм, например, DN 20. Затем температурный режим, например 20-43С — режим от 20 до 43 °С. Затем пропускная способность в кубах — KVS 1,6 — 1,6 м³/час. Для примера: полностью маркировка клапана с электроприводом фирмы ESBE выглядит следующим образом:

ESBE VTA 321 DN 20 20-43C, kvs 1,6

Типоразмеры ходовых вентилей (и с электроприводом, и без): ½", ¾", 1", 1¼" и так далее.

Срок службы

Срок службы запорной арматуры во многом зависит от режима работы (частоты срабатываний) и качества терморегулятора. В любом случае можно рассчитывать лет на пять, но при редком срабатывании трехходовой вентиль может проработать и больше. В первую очередь выходят из строя терморегулятор или электропривод, сам клапан может прослужить 10 лет и больше.

Советы по выбору

Арматура для регулировки отопления довольно дорога, поэтому не стоит гнаться за дешевизной и покупать ее на рынке или в интернет-магазинах. Лучше закупать оборудование для инженерных систем в строительном гипермаркете или в специализированных магазинах.

Обязательно наличие:

• Сертификата.
• Чека.
• Гарантии (и печатей на гарантии или паспорте с гарантией).

До покупки определитесь с диаметрами подсоединительных патрубков (они должны быть равны диаметру труб или отверстия в пробке радиатора), формой вентиля (Т- или Г-образная). Оптимальный выбор материала — латунь или нержавейка.

Проверить арматуру в магазине не удастся, но обязательно посмотрите, чтобы не было повреждений, трещин, сколов, неправильной формы, замятостей, особенно в месте терморегулятора. Если вся партия товара имеет неодинаковую форму или дефекты — ищите другой магазин.

Регулирующая аппаратура ( в том числе с электроприводом) окупается через несколько лет использования, поэтому не следует сильно экономить — продукция сомнительного качества выйдет из строя быстро, придется покупать новые термоголовки и трехходовые клапаны.

Популярные производители

Лучшее качество у трехходовых клапанов, в том числе с электроприводом, у продукции шведской фирмы ESBE. Основательность шведов и более чем столетняя история фирмы тому подтверждение.

На втором месте американская компания Honeywell. К сожалению, цена изделий этих фирм опережает даже их качество.

Стоит упомянуть фирмы HEIMEIER, HERZ, Навьен, Danfoss.

Несколько более демократична по цене, но не хуже по качеству продукция совместного итальянско-российского производителя Valtec.

Правила монтажа и эксплуатации

В трубопроводы и радиаторы трехходовые клапаны разделительного типа с электроприводом устанавливаются при помощи накидных гаек-американок с уплотнениями.

Термовентили (неважно, с электроприводом или без) устанавливаются очень просто:

• Монтируются в отверстие в пробке верхнего отверстия радиатора.
• К одному выходному патрубку подсоединяется байпас, к другому — подвод теплоносителя.

Подключение трехходового вентиля смесительного типа с электроприводом в систему теплого пола производится в коллекторном шкафу. К одному вводному патрубку подключается подача горячего теплоносителя от котла, к другому — прохладная обратка. На выходной патрубок и далее на насос при помощи электропривода подается теплая вода (45 °С) для трубопровода теплого пола.

В схеме обвязки твердотопливного котла также в обязательном порядке устанавливаются трехходовые клапаны разделительного типа с электроприводом. В момент включения котла теплая вода из трубопровода подачи через байпас направляется в котел — это предохраняет камеру котла от выпадения конденсата.

По мере прогревания воды до 50-60 °C клапан постепенно подмешивает к воде, поступающей в котел, холодную воду из обратки. После полного прогрева системы клапан переключает на подачу в котел воды из обратки (температурой не ниже 50 °С). При более сильном охлаждении воды в обратке клапан опять включается электроприводом и подмешивает горячую воду в обратку.

Допускать попадания холодной воды в камеру сгорания котла нельзя! В таких схемах обязательно используют клапаны с приводом.

Частые ошибки и проблемы при установке

Самая частая ошибка при установке — подсоединение трубопроводов не к тем патрубкам. Например:

• Подсоединение байпаса на вводной патрубок при подключении термовентиля к батарее.
• Расположение клапана не в соответствии со стрелками, указывающими ток воды.

Обычно такие ошибки при подключении происходят при неправильном выборе типа или формы вентиля с электроприводом.

Советы специалистов

Термовентили с электроприводом не стоит устанавливать на чугунные радиаторы — у них очень большая тепловая инерция, практически регулировка таких радиаторов бессмысленна. Проще в случае перегрева прикрутить обычный кран на вводе теплоносителя в радиатор.

Достаточно неэффективна установка термовентилей при однотрубной системе отопления и в многоэтажных домах (у нас не топят до жары, а если бывает, проще временно накрыть батарею одеялом или картоном).

Зато подключение труб теплого пола без трехходового клапана может привести к очень неприятным последствиям — перегреву системы и конструкций пола (в отдельных случаях — даже к растрескиванию стяжки).

Еще более неприятные последствия при отсутствии клапана с электроприводом в системе обвязки твердотопливного котла. Попадание холодной воды из обратки в камеру сгорания твердотопливного котла приведет к выпадению конденсата на теплообменнике и стенках котла и в итоге быстро выведет котел из строя.


Источник: vseotrube.ru