Содержание
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: зачем нужен и как работает?
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.
Устройство трехходового клапана котла
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:
- Вход горячей воды.
- Термочувствительный элемент.
- Выход смешанной воды.
- 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.
Трехходовой клапан отопления: принцип работы
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.
Трехходовой клапан: схема подключения к котлу
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 работает?
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:
Сервопривод: устройство и принцип работы
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.