Как выбрать и установить правильный трехходовой смесительный клапан с электроприводом

Приветствую моего дорогого постоянного читателя! 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.

Таблица для заказа кранов T-порт

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).

Трёхходовой клапан с электроприводом

Для того чтобы управлять трёхходовым краном автоматически, на него устанавливают электропривод, который позволяет позволяет поворачивать кран на необходимый угол.

Сигналы управления формирует интеллектуальное устройство (контроллер или регулятор), примеры которых будут рассмотрены ниже.

Привод крана может управляться напряжением 220 В или 24 В.

По типу сигнала управления различают два вида приводов трёхходовых клапанов:

• привод с импульсным управлением
• привод с управлением аналоговым сигналом 0-10 В или 4-20 мА

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.

Габаритные размеры:

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.

Таблица для заказа кранов L-порт

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.

Примерная цена

На термовентиль для радиатора:

На трехходовой клапан с электроприводом для обвязки твердотопливного котла:

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.