Tauriņvārstus izmanto, lai iedarbinātu, apturētu vai regulētu šķidrumu vai gāzu plūsmu caur caurulēm. Savu nosaukumu tie ieguvuši spārnveida diska dēļ, kas grozās vārsta korpusā, atgādinot tauriņa kustību. Starp dažādajiem tauriņvārstu veidiem visizplatītākie ir augstas veiktspējas tauriņvārsti (HPBV) un koncentriskie tauriņvārsti. Šajā salīdzinājumā tiks analizētas atšķirības starp abiem vārstiem no vairākiem aspektiem, lai noskaidrotu to lomu rūpnieciskos un komunālos pielietojumos.
| Funkcija | Koncentrisks tauriņa vārsts | Augstas veiktspējas tauriņa vārsts |
| Dizains | Centrālais kāts un disks | Nobīdīts kāts ar metāla sēdekli |
| Blīvēšanas mehānisms | Mīksts elastomēra sēdeklis | RPTFE sēdeklis |
| Spiediena vērtējums | Līdz 250 PSI | Līdz 600 PSI |
| Temperatūras vērtējums | Līdz 180°C (356°F) | Līdz 260 °C (536 °F) |
| Nolietojums | Augstāks sēdekļa kontakta dēļ | Zemāks nobīdītā dizaina dēļ |
| Piemērotība pielietojumam | Zemspiediena šķidrumi | Vidēja spiediena, augstas temperatūras šķidrumi |
| Izmaksas | Zemāks | Augstāks |
1. Projektēšana un būvniecība
Galvenā atšķirība starp koncentriskiem tauriņvārstiem un augstas veiktspējas tauriņvārstiem ir to konstrukcijas konstrukcijā, īpaši vārsta kāta un vārsta diska novietojumā attiecībā pret vārsta korpusu un izmantotajos materiālos.
1.1 Koncentriskie tauriņu vārsti
Koncentriskā konstrukcija ir pazīstama kā "nulles nobīdes" vai "elastīgā sēdekļa" vārsts, kas vārsta kātu un vārsta disku novieto tieši pretī vārsta korpusa un caurules urbuma centram. Šim centra novietojumam nav novirzes.
1.1.1 Diska kustība
Disks griežas par 90° ap vārsta kāta asi un visā kustības diapazonā pārvietojas no pilnībā atvērta stāvokļa (paralēli caurulei) uz pilnībā aizvērtu stāvokli (perpendikulāri caurulei).
1.1.2 Blīvēšanas mehānisms
Blīvējums tiek panākts, pateicoties spiediena savienojumam starp vārsta diska malu un elastīgo gumijai līdzīgo vārsta ligzdu (piemēram, EPDM, akrila vai fluorgumijas), kas izklāj vārsta korpusa iekšējo virsmu.
1.1.3 Materiāli
Vārsta korpuss parasti ir izgatavots no augstas stiprības un korozijizturīgiem materiāliem, piemēram, čuguna, kaļamā čuguna vai pat nerūsējošā tērauda mazāk prasīgiem lietojumiem, jo gumijas vārsta ligzda novērš šķidruma saskari ar vārsta korpusu.
Disks var būt izgatavots no nerūsējošā tērauda, alumīnija bronzas, pārklāta kaļamā čuguna vai pilnībā izklāts ar metālu atkarībā no šķidruma korozivitātes.
1.2 Augstas veiktspējas tauriņvārsti
Parasti dubultās nobīdes dizains ar divām galvenajām nobīdēm:
Stublājs atrodas aiz diska, nevis caur diska centru, un
Diska un kāta mezgls ir nobīdīts no caurules urbuma centra līnijas.
Dažās uzlabotās versijās ir trīskārša nobīde, bet dubultā nobīde ir standarta aprīkojumā augstas veiktspējas modeļiem.
1.2.1 Diska kustība
Nobīdes dēļ disks griežas izciļņa formā, samazinot saskari ar sēdekli.
1.2.2 Blīvēšanas mehānisms
Sēdeklis ir izgatavots no izturīgākiem materiāliem, piemēram, pastiprināta teflona, lai izturētu augstāku spiedienu un temperatūru. Atšķirībā no gumijas sēdekļa koncentriskā vārstā, blīvējums ir blīvāks un mazāk atkarīgs no deformācijas.
1.2.3 Materiāli
Korpuss un disks ir izgatavoti no izturīgiem metāliem, piemēram, nerūsējošā tērauda, oglekļa tērauda vai sakausējumiem, lai izturētu skarbus apstākļus.
1.3 Kopsavilkums: Dizaina ietekme
Koncentriskā vārsta vienkāršība padara to vieglu un kompaktu, padarot to ideāli piemērotu tiešai uzstādīšanai. Tomēr tā atkarība no deformējama gumijas blīvējuma ierobežo tā elastību.
Augstas veiktspējas vārstu nobīdītā konstrukcija un izturīgākie materiāli uzlabo to izturību un pielāgojamību, taču tas notiek uz lielākas sarežģītības un svara rēķina.
---
2. Veiktspējas iespējas
Veiktspēja ir šo vārstu mainīgākais aspekts, ko lietotāji visvairāk novērtē un par ko rūpējas visvairāk. Konkrēti, tā tiek analizēta spiediena, temperatūras, blīvēšanas efekta un kalpošanas laika ziņā.
2.1 Koncentriskie tauriņvārsti
2.1.1 Spiediena vērtības
Koncentriskie tauriņvārsti parasti var izturēt spiedienu līdz PN16, taču tas atšķiras atkarībā no izmēra un materiāla. Virs šī spiediena gumijas blīvējums var deformēties vai salūzt.
2.1.2 Temperatūras parametri
Maksimālā temperatūra ir 180 °C (356 °F), ko ierobežo gumijas vai PTFE ligzdas termiskie ierobežojumi. Augsta temperatūra pasliktinās elastomēra veiktspēju un pasliktinās blīvējumu.
2.1.3 Blīvējuma veiktspēja
Tas var nodrošināt uzticamu aizvēršanos zemspiediena sistēmās, taču nepārtrauktā berze starp vārsta disku un vārsta ligzdu izraisīs nodilumu, kas samazinās efektivitāti.
2.1.4 Droseļvārsta ierobežošana
Tā kā tauriņvārsti ir piemērotāki pilnīgai atvēršanai un aizvēršanai, ja tos izmanto plūsmas regulēšanai, ilgstoša droselēšana paātrinās vārsta ligzdas nodilumu, padarot to mazāk precīzu un izturīgu.
2.1.5 Izturība
Tā kā metāla vai pastiprinātas vārstu ligzdas ir elastīgākas, tās ir izturīgākas nekā gumijas. Nobīdītā konstrukcija vēl vairāk pagarina kalpošanas laiku, ierobežojot berzi.
2.2 Augstas veiktspējas tauriņvārsts
2.2.1 Spiediena vērtējums
Pateicoties tā izturīgajai konstrukcijai un nobīdītajai konstrukcijai, kas samazina slodzi uz vārsta ligzdu, tas var izturēt spiedienu līdz PN16.
2.2.2 Temperatūras vērtējums
Tā kā vārsta ligzdā tiek izmantota RPTFE tehnoloģija, tā var efektīvi darboties temperatūrā līdz 280 °C (536 °F).
2.2.3 Blīvējuma veiktspēja
Pateicoties precīzajai nobīdītā vārsta diska un izturīgā vārsta ligzdas piegulšanai, noplūde ir gandrīz nulle un parasti ir tuvu hermētiskam noslēgumam. Tas padara to ideāli piemērotu kritiskiem lietojumiem.
2.2.4 Droseļvārsta ierobežošana
Augstas veiktspējas tauriņvārstu konstrukcija un materiāli ļauj tiem precīzi kontrolēt plūsmu pat pie augsta spiediena. Samazināta kontakta ar vārstu samazina nodilumu un saglabā blīvējuma integritāti vairāku ciklu laikā.
2.2.5 Izturība
Tā kā metāla vai pastiprinātie sēdekļi ir izturīgāki, tie ir izturīgāki nekā gumijas sēdekļi. Nobīdītā konstrukcija vēl vairāk pagarina kalpošanas laiku, ierobežojot berzi.
2.3 Kopsavilkums: Veiktspējas svarīgākie rādītāji
Koncentriskie vārsti ir piemēroti zema spiediena, stabiliem apstākļiem, bet tie sabojājas vidējā un augstā spiedienā.
Augstas veiktspējas vārsti piedāvā izcilu uzticamību un kalpošanas laiku par augstākām sākotnējām izmaksām.
---
3. Pieteikumi
Izvēle starp viduslīnijas tauriņvārstiem un augstas veiktspējas tauriņvārstiem ir atkarīga no sistēmas, kurā tie tiek uzstādīti, īpašajām vajadzībām.
3.1 Koncentriskie tauriņvārsti
Zema līdz vidēja spiediena/temperatūras sistēmām, kur prioritāte ir izmaksas un vienkāršība.
Bieži sastopamie lietojumi:
- Ūdens un notekūdeņi: Pašvaldību ūdensvadi, apūdeņošanas un kanalizācijas sistēmas gūst labumu no to ekonomijas un šķidrumu izolācijas.
- Pārtika un farmācija: Gumijas blīves novērš jutīgu šķidrumu piesārņošanu ar vārsta korpusu.
- Gāzes padeve: Zemspiediena gāzes vadi to izmanto ieslēgšanas/izslēgšanas vadībai.
- Ugunsdrošība: Sprinkleru sistēmas izmanto to ātro darbību un uzticamību vidējā spiedienā.
- Zemspiediena tvaiks: tvaikam līdz 250 PSI un 350°F.
3.2 Augstas veiktspējas tauriņvārsti
Zema vai vidēja spiediena vai kritiskām sistēmām, kurām nepieciešama precizitāte un izturība.
Bieži sastopamie lietojumi:
- Nafta un gāze: Darbojas ar agresīvām ķīmiskām vielām, naftas ķīmijas produktiem un strādā jūras apstākļos ar augstu spiedienu un kodīgiem šķidrumiem.
- Enerģijas ražošana: pārvalda augstspiediena tvaiku un dzesēšanas ūdeni turbīnās un katlos.
- Ķīmiskā apstrāde: Iztur pret kodīgiem šķidrumiem un nodrošina hermētisku noslēgumu gaistošā vidē.
- HVAC: Lielām sistēmām, kurām nepieciešama precīza plūsmas kontrole.
- Kuģu būve: Iztur jūras apstākļus un augstspiediena šķidrumu pārvaldību.
3.3 Lietojumprogrammu pārklāšanās un atšķirības
Lai gan abi vārsti regulē plūsmu, koncentriskie vārsti dominē izmaksu ziņā jutīgās, mazāk prasīgās vidēs, savukārt augstas veiktspējas vārsti ir vēlamāki rūpnieciskos procesos, kur kļūmei var būt nopietnas sekas.
---
4. Darbības apsvērumi
Papildus dizainam un pielietojumam lomu spēlē arī tādi praktiski faktori kā uzstādīšana, apkope un sistēmas integrācija.
4.1 Uzstādīšana
- Koncentrisks: Vienkāršāka uzstādīšana, pateicoties vieglākam svaram un vienkāršākai atloku saderībai.
- Augsta veiktspēja: nobīdītā dizaina dēļ ir nepieciešama precīza izlīdzināšana, un tā svaram ir nepieciešams spēcīgāks atbalsts.
4.2 Apkope
- Koncentrisks: Apkope koncentrējas uz gumijas blīvējuma nomaiņu, kas ir salīdzinoši ātra un lēta remonta metode. Tomēr bieža nodilšana var palielināt dīkstāves laiku sistēmās ar augstu ciklu.
- Augsta veiktspēja: Apkope ir nepieciešama retāk, pateicoties izturīgajam sēdeklim, taču remonts (piemēram, sēdekļa nomaiņa) ir dārgāks un tehniskāks, parasti prasa profesionālu apkopes personālu ar specializētiem instrumentiem.
4.3 Spiediena kritums
- Koncentrisks: Centrēti diski daļēji atvērtā stāvoklī rada lielāku turbulenci, samazinot efektivitāti droseļvārsta lietojumos.
- Augsta veiktspēja: Nobīdīti diski uzlabo plūsmas raksturlielumus, samazinot kavitāciju un spiediena kritumu, īpaši lielā ātrumā.
4.4 Aktivizēšana
Abus vārstus var izmantot ar manuāliem, pneimatiskiem vai elektriskiem izpildmehānismiem, taču augstas veiktspējas vārsti bieži tiek savienoti pārī ar modernām vadības ierīcēm, lai nodrošinātu precīzu automatizāciju rūpnieciskos apstākļos.
---
5. Izmaksu un dzīves cikla analīze
5.1 Sākotnējās izmaksas
Koncentriskie vārsti ir ievērojami lētāki, jo tos ir salīdzinoši vienkārši izgatavot un tajos tiek izmantots mazāk materiālu. Tas neattiecas uz augstas veiktspējas tauriņvārstiem.
5.2 Dzīves cikla izmaksas
Augstas veiktspējas vārsti parasti ir ekonomiskāki laika gaitā, jo tie retāk jāapkopj un jānomaina. Kritiskās sistēmās to uzticamība var arī samazināt dīkstāves izmaksas.
---
6. Secinājums: priekšrocību un trūkumu kopsavilkums
6.1 Koncentrisks tauriņa vārsts
6.1.1 Priekšrocības:
- Izmaksu efektivitāte: Zemākas ražošanas un materiālu izmaksas sniedz budžeta priekšrocības.
- Vienkāršs dizains: Viegli uzstādīt, lietot un uzturēt, ar mazāk kustīgām detaļām.
- Šķidruma izolācija: Gumijas ligzdas aizsargā vārsta korpusu, ļaujot izmantot lētākus materiālus un saglabājot šķidruma tīrību.
- Viegls svars: ideāli piemērots lietojumiem, kuros svars ir svarīgs.
6.1.2 Trūkumi:
- Ierobežots diapazons: augšējās robežas ir 250 PSI un 356°F, kas ierobežo tā lietošanu skarbos apstākļos.
- Pakļauts nodilumam: Pastāvīga sēdekļa berze var izraisīt veiktspējas pasliktināšanos, kas prasa biežāku apkopi.
- Slikta augstspiediena droseļvārsta veiktspēja: zem spiediena zūd precizitāte un hermētiskums.
6.2 Augstas veiktspējas tauriņvārsti
6.2.1 Priekšrocības:
- Augsta ietilpība: Var izturēt vidēju līdz augstu spiedienu (līdz 600 PSI) un temperatūru (līdz 536°F).
- Ilgs kalpošanas laiks: Samazināts sēdekļa nodilums un izturīgi materiāli pagarina kalpošanas laiku.
- Precizitāte: Lieliska droseļvārsta un izslēgšanas regulēšana pat sarežģītos apstākļos.
- Daudzpusība: Piemērots plašam šķidrumu un vides klāstam.
6.2.2 Trūkumi:
- Augstākas izmaksas: Dārgi materiāli un sarežģīts dizains palielina sākotnējās investīcijas.
- Sarežģītība: uzstādīšanai un remontam nepieciešama lielāka pieredze.
- Svars: Smagāka konstrukcija var sarežģīt dažu sistēmu modernizēšanu.
Koncentriskie tauriņvārsti un augstas veiktspējas tauriņvārsti kalpo pārklājošām, bet atšķirīgām šķidrumu kontroles jomām. Koncentriskā vārsta nulles nobīdes gumijas ligzdas konstrukcija padara to par praktisku un pieejamu izvēli mēreniem pielietojumiem, piemēram, ūdensapgādei, pārtikas pārstrādei vai ugunsdrošībai. Ja veiktspēja un izturība nav apspriežama, tad augstas veiktspējas tauriņvārsts ir risinājums. Pazemes pielietojumiem (piemēram, pazemes cauruļvadiem) var izmantot abas metodes, taču koncentriskā vārsta vieglākais svars un zemākās izmaksas parasti ir noteicošās, ja vien ekstremāli apstākļi neprasa citādi.