Как работают трехходовые клапаны и сервоприводы.


Привет всем читателям этого блога! В данной статье будут обсуждаться трехходовые клапаны и сервоприводы. Написана статья на уровне ликбеза, поэтому специалистов попрошу громко не смеяться над обсуждаемыми здесь вопросами. Начнем обсуждение с трехходовых клапанов, а потом перейдем к сервоприводам. Переходим к делу.

Что такое трехходовой клапан и зачем он нужен?

Из названия трехходового клапана понятно, что он имеет три резьбовых или фланцевых соединения. Существуют два вида таких клапанов:

  • Термосмесительные — применяются для организации подмеса холодного теплоносителя из «обратки» к горячему теплоносителю «подачи». Используется это в водяных теплых полах, тепловых узлах зданий и для защиты теплообменников котлов. Такие «трехходовики» отличаются по диаметру резьбового соединения и диапазону регулировки температуры.
  • Переключатели потока — они изменяют направление течения теплоносителя, а точнее сказать они меняют контур, по которому он протекает. Так, например, переключатели потока широко используются для подключения бойлеров косвенного нагрева к отопительным котлам. В такой схеме трехходовой клапан через сервопривод подключен к термостату бойлера и при достижении пороговой температуры происходит переключение клапана и включение загрузочного насоса. После этого горячий теплоноситель начинает течь через теплообменник бойлера и нагревать воду внутри него.

Если вам интересно, то есть отдельная статья о бойлерах косвенного нагрева и схемах его подключения. Читайте и расширяйте свой кругозор.

Внутреннее устройство трехходовых клапанов.

Теперь давайте рассмотрим техническое устройство трехходовых клапанов. Начнем по порядку с устройства термосмесительного клапана. Для того, чтобы иметь наглядное представление о его внутреннем строении, посмотрите на следующий рисунок:

  1.  Маховичок клапана.
  2. Вход горячей воды.
  3. Термочувствительный элемент.
  4. Выход смешанной воды.
  5. Вход холодной воды.

 

 

Термочувствительный элемент расширяется или сжимается в зависимости от температуры. Это позволяет выдерживать определенную температуру на выходе подмеса (4). Колебания температуры обычно лежат в пределах двух или трех градусов в зависимости от разности давлений горячей и холодной воды. Наличие в термосмесительном клапане накипи также уменьшает точность его регулировки. Температура воды на выходе клапана может быть задана жестко при изготовлении клапана, либо может изменяться в некоторых пределах. Делается это при помощи вращения регулировочного колеса.

Теперь перейдем к рассмотрению другого вида клапанов — переключателей направления потока. Собственно, такие клапаны могут работать и как смесительные, но управляются они при помощи ручной настройки или сервопривода. Для большей наглядности смотрите рисунок ниже:

По сути своей такой клапан — шаровой кран, у которого отверстия в шаре не находятся на одной линии, а сделаны под прямым углом друг к другу. Для полного переключения потока необходим поворот шара на 90°. Давайте посмотрим вид такого клапана сверху:

Угловая шкала указывает на то в каком положении находится шар внутри клапана. Как я уже говорил, чаще всего такие клапана используют для подключения бойлера косвенного нагрева к котлу. Схема подключения будет выглядеть следующим образом:

В этой схеме теплоноситель будет циркулировать либо через теплообменник бойлера, либо через радиаторы отопления. Сервопривод клапана будет управляться термостатом бойлера. Теперь давайте поговорим о наиболее важных технических характеристиках таких клапанов:

  • Диаметр подключения — диаметр резьбы в дюймах.
  • Рабочая температура — температура теплоносителя, при которой клапан отработает весь срок эксплуатации.
  • Материал корпуса и уплотнений — чаще всего, такие клапаны изготавливаются из латуни, а в качестве уплотнений может быть использован эластомер (резина) типа EPDM.
  • Номинальный поток — измеряется в кубических метрах за час и определяет предел пропускной способности клапана. Номинальный поток прямо пропорционален диаметру подключения клапана.
  • Рабочая среда — этот параметр определяет то, в какой среде может работать данный узел. Например, это может быть только вода, либо растворы гликолей (антифризов для отопления).

Давайте двигаться дальше, следующая остановка — сервопривод!

Что такое сервопривод и как он устроен?

Давайте начнем с определения. Сервопривод — это электродвигаетль, управляемый через отрицательную обратную связь. В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла. Чтобы наглядно себе представлять сервопривод, смотрите ниже на картинку:

Внутреннее устройство сервопривода.

Как обычно, для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

Как видно, внутри сервопривода расположены следующие составные части:

  • Электрический мотор.
  • Редуктор, состоящий из нескольких шестеренок.
  • Выходной вал, которым привод вращает клапан или другое устройство.
  • Потенциометр — эта та самая отрицательная обратная связь, с помощью которой осуществляется управление углом поворота вала.
  • Управляющая электроника, которая расположена на печатной плате.
  • Провод, по которому подводятся напряжение питания (220 или 24 В) и управляющий сигнал.

Управляющий сигнал сервопривода.


Давайте теперь подробно остановимся на управляющем сигнале. Сервопривод управляется импульсным сигналом с изменяемой шириной импульса. Для тех, кто не знает о чем идет речь привожу еще одну картинку:

То есть ширина импульса (по времени) определяет величину угла поворота  вала. Настройка таких управляющих сигналов дело нетривиальное и зависит от конкретного привода. Количество управляющих сигналов зависит от того, сколько положений может занимать выходной вал. Сервопривод может быть двухпозиционным (2 управляющих сигнала), трехпозиционным (3 управляющих сигнала) и так далее.

Заключение статьи.

В этой статье я рассмотрел (очень кратко) трехходовые клапана и сервоприводы. Главное для чего они нужны — автоматизация управления инженерными сетями (водоснабжением, отоплением и так далее). Они стоят дорого и во многих случаях без них можно обойтись, но все же есть случаи когда без них не обойтись, например при описанной выше схеме подключения бойлера. На этом все, пишите свои вопросы в комментариях и нажимайте кнопки социальных сетей.

Добавить комментарий