Регулирующие клапаны DANFOSS: технические характеристики, принцип действия и область применения

Регулирующие клапаны Danfoss представляют собой ключевые элементы систем автоматического регулирования расхода теплоносителя (воды, гликолевых растворов, пара) в инженерных сетях зданий и промышленных объектов. Их основная функция — точное дросселирование потока рабочей среды в соответствии с сигналом от контроллера или термостата для поддержания заданных параметров (температуры, давления, расхода) в системах отопления, вентиляции, кондиционирования и холодоснабжения. Продукция Danfoss в данном сегменте характеризуется высокой надежностью, точностью, широким диапазоном типоразмеров и усовершенствованными конструктивными решениями.

Классификация и конструктивные особенности

Клапаны Danfoss можно систематизировать по нескольким ключевым признакам: тип привода, назначение, конструкция корпуса и пропускная способность.

1. По типу приводного механизма:

• Электроприводные (электрические): Оснащены электромеханическим или электротермическим приводом. Получают сигнал управления (0-10 В, 2-10 В, 0(2)-20 мА) от контроллера. Наиболее распространены для централизованных систем автоматики. Примеры серий: VF3, VF5, VF6 с приводами AMV, AME, AMH.
• Прямого действия (термостатические): Управляются термостатической головкой, заполненной чувствительным элементом (жидкость, газ, парафин). Изменение температуры окружающей среды или теплоносителя вызывает изменение объема наполнителя и перемещение штока клапана. Применяются в локальных системах, например, для регулирования температуры теплообменника или радиатора. Примеры: серии RA, RA-N, RAV.

2. По назначению и функциональности:

• Двухходовые (двухходовые): Имеют один вход и один выход. Регулируют поток, изменяя проходное сечение. Применяются в системах с переменным расходом, где требуется качественное регулирование.
• Трехходовые смесительные: Имеют два входа (А, В) и один общий выход (АВ). Предназначены для смешивания двух потоков с разными температурами (например, прямой и обратной сетевой воды) для поддержания заданной температуры на выходе.
• Трехходовые разделительные: Имеют один вход (АВ) и два выхода (А, В). Направляют поток по двум направлениям, разделяя его в необходимой пропорции. Используются, например, для байпасирования.

3. По конструкции корпуса и присоединению:

• Угловые и прямые.
• Фланцевые и резьбовые (муфтовые). Фланцевые (серии VF, VFG) применяются для больших диаметров (как правило, от DN50 и выше), резьбовые (серии VF3, VRB, VRG) — для малых и средних (до DN50).
• Сбалансированные. Имеют конструкцию, минимизирующую влияние перепада давления на расходную характеристику, что обеспечивает стабильное регулирование. Пример — серия VFG.

Ключевые технические параметры и их подбор

Правильный выбор регулирующего клапана критически важен для эффективной работы системы. Основные параметры для подбора:

• Kvs (м³/ч): Пропускная способность клапана при полностью открытом положении и перепаде давления в 1 бар. Это основной параметр для гидравлического расчета. Номинальный Kvs подбирается таким образом, чтобы рабочий расход проходил в диапазоне 20-80% хода штока.
• Диаметр условного прохода (DN): Не должен определяться исключительно по диаметру трубопровода. Подбор ведется по расчетному Kvs.
• Перепад давления (ΔP): Разность давлений между входом и выходом для двухходового клапана. Клапан должен выдерживать рабочий и максимальный перепад.
• Расходная характеристика: Зависимость относительного расхода от относительного хода штока.
  • Линейная: Изменение расхода пропорционально ходу штока. Применяется для регулирования параметров, пропорциональных расходу (например, давления).
  • Равнопроцентная (логарифмическая): Наиболее распространена для регулирования температуры. Обеспечивает точное регулирование на малых расходах, где теплосъем наиболее чувствителен.
• Рабочая среда и температура: Клапаны Danfoss рассчитаны на воду, гликолевые растворы, пар. Максимальная температура для стандартных серий — до 200°C.
• Утечка в закрытом положении (класс герметичности): Определяется стандартом EN 60534-4. Класс IV (0.01% от Kvs) является стандартным для клапанов Danfoss, класс VI (пузырьковая герметичность) доступен для специальных исполнений.

Таблица: Сравнительный обзор популярных серий регулирующих клапанов Danfoss

Серия клапана	Тип и назначение	Присоединение / DN	Диапазон Kvs (м³/ч)	Ключевые особенности
VF3	Двухходовой, угловой, с электроприводом	Резьба (G), DN 15-50	1.6 — 63	Компактная конструкция, равнопроцентная характеристика, для систем ОВК.
VFG/VF5	Двухходовой, прямоточный, сбалансированный, с электроприводом	Фланец, DN 15-200	1.6 — 800	Сбалансированный шток для работы при высоких перепадах давления, низкий уровень шума.
VRB3/VRG3	Трехходовой, смесительный/разделительный, с электроприводом	Резьба/Фланец, DN 15-50	2.5 — 100	Универсальная конструкция корпуса, может работать как в смесительном, так и в разделительном режиме.
RA / RAV	Двухходовой, термостатический, для радиаторов	Резьба, M30x1.5 и др.	Малые значения	Прямое действие, для индивидуального регулирования в системах отопления, с выносным или встроенным датчиком.
EV250B	Двухходовой, электромагнитный, запорно-регулирующий	Резьба, DN 15-50	До 63	Регулирование по ШИМ-сигналу (широтно-импульсная модуляция), энергоэффективность.

Комплектация и монтаж: важные аспекты

Клапаны Danfoss поставляются как в сборе с приводом, так и раздельно (корпус клапана и привод). Это позволяет гибко комплектовать систему. Для корректной работы необходимо:

• Установка фильтра-грязевика перед клапаном для защиты седла и плунжера от механических примесей.
• Соблюдение направления потока, указанного стрелкой на корпусе клапана.
• Обеспечение прямых участков трубопровода до и после клапана (обычно 5-10 DN) для стабилизации потока.
• Для трехходовых клапанов критически важно правильно подключить патрубки (A, B, AB) согласно схеме регулирования (смешение или разделение).
• Привод должен быть установлен в соответствии с монтажным руководством, защищен от влаги и вибрации.

Интеграция в системы автоматизации

Электроприводные клапаны Danfoss совместимы с контроллерами как самого Danfoss (например, серии ECL, RT), так и с устройствами других производителей, использующих стандартные сигналы управления по току или напряжению. Современные приводы (например, AME, AMH) имеют встроенную диагностику, функцию автоматической калибровки и могут управляться по цифровым протоколам.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двухходовой клапан от трехходового и как правильно выбрать?

Двухходовой клапан изменяет количество протекающего через него теплоносителя (количественное регулирование). Он устанавливается в системах с переменным расходом, например, на входе в теплообменник. Трехходовой клапан используется для смешивания или разделения потоков с целью поддержания постоянного суммарного расхода при изменении температуры (качественное регулирование). Выбор определяется гидравлической схемой. Если система рассчитана на постоянный суммарный расход — применяется трехходовой клапан; если расход может изменяться — двухходовой.

Как подобрать Kvs регулирующего клапана?

Подбор осуществляется на основе гидравлического расчета. Используется формула: Kvs = Q / √ΔP, где Q — расчетный объемный расход (м³/ч), ΔP — перепад давления на клапане при расчетном расходе (бар). Полученное значение округляется в большую сторону до ближайшего стандартного значения Kvs из каталога. Важно проверить, чтобы рабочий перепад давления не превышал максимально допустимого для выбранного клапана.

Что такое равнопроцентная характеристика и почему она предпочтительна для регулирования температуры?

При равнопроцентной характеристике каждое одинаковое приращение хода штока вызывает изменение расхода на одинаковый процент от текущего значения. Это означает, что на малых расходах (малом открытии) кривая более пологая, что обеспечивает высокую точность и плавность регулирования. Так как теплоотдача большинства теплообменников нелинейна, равнопроцентная характеристика клапана компенсирует эту нелинейность, обеспечивая приблизительно линейную зависимость между ходом штола и тепловой мощностью.

Можно ли использовать термостатический клапан прямого действия (например, RA) в системе с насосом?

Да, можно. Однако необходимо учитывать, что клапаны прямого действия имеют ограниченную пропускную способность и рассчитаны на определенный перепад давления (обычно до 0.1-0.2 МПа). При высоких перепадах давления в системе насос может создать шум или клапан не сможет полностью закрыться. В таких случаях требуется дополнительная балансировка контура или установка регулятора перепада давления.

Что происходит при отключении электропитания на приводе клапана Danfoss?

Поведение клапана при отказе питания зависит от типа привода. Большинство приводов Danfoss (AMV, AME) являются нормально закрытыми (NC) или нормально открытыми (NO). При снятии напряжения привод возвращает клапан в безопасное положение (закрытое или открытое) за счет встроенной пружины. Также существуют приводы с функцией сохранения последнего положения (FS). Этот параметр указывается в технических характеристиках и выбирается исходя из требований к безопасности технологического процесса.

Требуется ли техническое обслуживание регулирующих клапанов Danfoss?

Клапаны Danfoss рассчитаны на длительную работу без обслуживания. Однако для обеспечения надежности рекомендуется периодическая проверка:

• Визуальный осмотр на отсутствие протечек.
• Проверка корректности хода привода и реакции на управляющий сигнал.
• Очистка фильтра перед клапаном.
• При длительном простое — «прогон» клапана по всему диапазону хода для предотвращения залипания.

Заключение

Регулирующие клапаны Danfoss представляют собой высокотехнологичные изделия, обеспечивающие точное и энергоэффективное управление гидравлическими режимами в инженерных системах. Широкий модельный ряд позволяет подобрать решение для любой задачи — от индивидуального радиаторного регулирования до сложных промышленных процессов. Ключом к успешному применению является правильный гидравлический расчет, грамотный подбор по Kvs и характеристике, а также корректный монтаж и настройка в составе системы автоматизации. Надежность, подтвержденная длительной эксплуатацией, и развитая сервисная поддержка делают данную продукцию стандартом для многих проектов в сфере энергетики и ЖКХ.