Регулирующие клапаны на электроприводе – назначение и разновидности

Регулирующие клапаны на электроприводе – назначение и разновидности

Регулирующий клапан с приводом

Среди многообразия трубопроводной арматуры особой популярностью пользуется регулирующий клапан. Он предназначен для контроля параметров перемещаемой среды в трубопроводных магистралях разного назначения. Регулировка осуществляется за счет изменения пропускной способности клапана. Для автоматизированного управления регулирующей арматурой применяют различные типы приводов. Они используются в трубопроводах, отдельные элементы которых подвергаются значительным нагрузкам, и могут быть электрическими или пневматическими.

Устройства с электроприводами востребованы в котельных, сетях отопления и вентиляции и на тепловых пунктах. Клапаны с пневмоприводами устанавливают на производствах, где управление осуществляется воздухом. Также клапаны с пневматическим приводом используются на взрывоопасных трубопроводах и для регулировки вне помещений.

Назначение и конструктивные особенности наркозных аппаратов

Наркозный аппарат относится к медицинскому оборудованию, без которого невозможно обойтись в анестезиологической практике. С его помощью регулируют состав газовой смеси, которую вдыхает пациент при анестезии, и управляют, таким образом, его газообменом. От исправности аппарата для анестезии в немалой степени зависит безопасность больного. Любые нарушения в работе наркозного оборудования влекут за собой серьезные последствия, вплоть до летального исхода.

Общие сведения об устройстве наркозного аппарата

Многофункциональность наркозно-дыхательного аппарата обусловлена наличием следующих компонентов:

• входные порты, предназначенные для подачи газовой смеси;
• редукторы, регулирующие давление газа;
• система безопасности, подающая звуковой сигнал в случае снижения давления кислорода;
• газовые вентили, через которые подается медицинская смесь для анестезии;
• дозиметры, позволяющие регулировать скорость потока газовой смеси;
• испарители, в которых происходит смешивание медицинских газов с испарениями ингаляционных анестетиков;
• патрубок, посредством которого осуществляется подача медицинского газа в дыхательный контур.

Измерение дыхательного объема и минутного объема дыхания производится с помощью спирометров. Наркозно-дыхательные аппараты снабжены также манометрами — специальными датчиками, показывающими уровень давления в дыхательном контуре, респираторами, реагирующими на разгерметизацию, кислородными анализаторами, а также системой, которая улавливает и отводит отработанные газы.

Иногда между аппаратом для наркоза и дыхательным контуром подключают небулизаторы. Они выполняют увлажняющую и распыляющую функции. Некоторые аппараты для анестезии последнего поколения имеют дополнительные встроенные мониторы (пульсоксиметр, электрокардиограф, капнограф и др.).

Входные порты для подачи газовой смеси

К аппарату для анестезии подсоединяются баллоны, которые являются источником сжатой газовой смеси. Соединение обеспечивается посредством так называемой подвесной скобы. Ее составными элементами являются:

• индексированные штуцеры;
• прокладка;
• газовый фильтр;
• контрольный клапан, не допускающий ретроградного потока газа.

Манометр измеряет давление в баллоне. Гибкая трубка в манометре под действием давления расправляется и приводит стрелку в движение. Если внутри баллона создается чрезмерно высокое давление, то управление потоком газовой смеси затрудняется, что повышает риск появления различных осложнений у больного. Обеспечить безопасность при использовании наркозного аппарата помогают редукторы, снижающие давление медицинской газовой смеси на выходе из баллона до оптимального уровня.

Рис. 1 Наркозно-дыхательный аппарат

Редукторы, регулирующие давление газа

Наличие в наркозно-дыхательном аппарате двух одиночных, последовательно соединенных редукторов позволяет избежать колебаний давления на выходе из газового баллона.

Стационарный газораспределительный блок сообщается с аппаратом для анестезии с помощью безопасной системы, включающей патрубки с типовым диаметральным индексом. Так как в газораспределительном блоке давление поддерживается на приемлемом уровне, то понижать его еще больше нет необходимости. Пройдя через манометры и контрольные клапаны, газовая смесь из баллонов смешивается с газом из газораспределительного блока.

Система безопасности

Линии подачи воздуха и закиси азота соединяются напрямую с дозиметрами, а линия, по которой поступает кислород, оснащена устройством, обеспечивающим безопасность в случае снижения давления, аварийным вентилем и превмоприводом респиратора. При падении давления ниже допустимого уровня, срабатывает специальный клапан, который автоматически перекрывает подачу газовой смеси. При этом включается звуковая сигнализация.

Важно отметить, что система безопасности срабатывает лишь при понижении давления в линии, по которой подается кислород. Однако это не оберегает пациента от других причин, вызывающих гипоксию.

Вентили подачи газовой смеси

Медицинская смесь газов поступает в дыхательный контур из наркозно-дыхательного аппарата непрерывно. Скорость потока регулируется положением вентилей, а объем поданной смеси газов измеряется дозиметрами.

При повороте вентиля против хода часовой стрелки происходит смещение штифта по резьбе, открывая проход для подачи газа. Специальные стопоры, размещенные в крайних положениях, предохраняют вентиль от повреждения. Ручки вентилей имеют характерные очертания и маркированы цветом, что исключает случайные ошибки при эксплуатации наркозного аппарата.

Дозиметры, регулирующие скорость потока газа

Аппараты для анестезии оборудованы дозиметрами постоянного давления. Внутрь измерительной трубки с коническим сечением помещен индикаторный поплавок. Потоком газа он поддерживается на весу. Трубка имеет наименьший диаметр в нижней части. Поток газа, даже если скорость его невелика, создает под поплавком давление, способное поднять его. Диаметр трубки увеличивается к верху, поэтому поплавок, поднимаясь выше по трубке, пропускает больше газа.

Чем выше по трубке поднимается поплавок, тем больше газовой смеси он пропускает. Движение поплавка к верху продолжается, пока он удерживается на весу благодаря разнице давления между основанием трубки и ее верхней частью. При увеличении потока давление снизу возрастает, и поплавок перемещается в трубке все выше и выше, пока не наступит равновесие между его весом и разницей в давлении.

Следует иметь в виду, что разница давления не зависит ни от скорости газового потока, ни от положения поплавка внутри трубки. Имеет значение лишь вес поплавка и его поперечное сечение.

Калибровка дозиметров выполняется, как правило, под определенные газы, поскольку скорость потока в областях сужения напрямую связана с вязкостью газа, когда речь идет о малых ламинарных потоках, и его плотности, если потоки высокие и турбулентные. Особенности конструкции заставляют поплавок непрерывно вращаться в потоке и самоцентрироваться, что позволяет снизить его трение о внутреннюю поверхность трубки, которая заземлена и имеет токопроводящее покрытие. Такая конструктивная особенность не дает скапливаться статическому электричеству.

Нарушить работу дозиметра может грязь, попавшая внутрь измерительной трубки, ее отклонение от строго вертикальной ориентации или заклинивание поплавка вверху трубки.

Испарители для смешивания газовой смеси с парами анестетиков

Используемые в наркозных аппаратах анестетики, до того как поступить к пациенту, должны изменить свое состояние с жидкого на газообразное, или попросту испариться. При определенной температуре молекулы этих веществ, находясь в закрытой емкости, распределяются между двумя фазами — жидкой и газообразной. Молекулы газов атакуют внутреннюю поверхность емкости. При этом создается давление насыщенного пара, то есть образуется газ, который находится в равновесии с жидкой фазой этого же вещества. С повышением температуры переход молекул из жидкого состояния в газообразное становится активнее, а значит, увеличивается давление насыщенного пара.

Процесс испарения требует немалых энергетических затрат, и достигается это в результате потери тепла жидким веществом. Температура жидкости снижается по мере испарения, а давление насыщенного пара (при отсутствии поступления тепла извне), напротив, уменьшается.

Испаритель оборудован камерой, где происходит насыщение газа-носителя парами летучего анестетика. Его передозировка крайне опасна, поэтому необходимо точно рассчитывать его концентрацию в медицинской газовой смеси.

От колонны к колонне

Ректификационная колонна — вертикальный цилиндр, внутри которого расположены специальные перегородки (тарелки или насадки). Пары нагретой нефти подаются в колонну и поднимаются вверх. Чем более легкие фракции испаряются, тем выше они поднимутся в колонне. Каждую тарелку, расположенную на определенной высоте, можно рассматривать как своего рода фильтр — в прошедших ее парах остается все меньшее количество тяжелых углеводородов. Часть паров, конденсировавшихся на определенной тарелке или не достигнув ее, стекает вниз. Эта жидкость, носящая название флегмы, встречается с поднимающимся паром, происходит теплообмен, в результате которого низкокипящие составляющие флегмы снова превращаются в пар и поднимаются вверх, а высококипящие составляющие пара конденсируются и стекают вниз с оставшейся флегмой. Таким образом удается достичь более точного разделения фракций. Чем выше ректификационная колонна и чем больше в ней тарелок, тем более узкие фракции можно получить. На современных НПЗ высота колонн превышает 50 м.

Простейшую атмосферную перегонку нефти можно провести путем обычного нагревания жидкости и дальнейшей конденсации паров. Весь отбор здесь заключается в том, что собирается конденсат паров, образовавшихся в разных интервалах температуры кипения: сначала выкипают и затем конденсируются легкие низкокипящие фракции, а затем средние и тяжелые высококипящие фракции углеводородов. Конечно, при таком способе говорить о разделении на узкие фракции не приходится, так как часть высококипящих фракций переходит в дистиллят, а часть низкокипящих не успевает испариться в своем температурном диапазоне. Чтобы получить более узкие фракции, применяют перегонку с ректификацией, для чего строят ректификационные колонны

50
метров и больше может достигать высота ректификационных колонн на современных нпз

Отдельные фракции могут подвергаться и повторной атмосферной перегонке для разделения на более однородные компоненты. Так, из бензинов широкого фракционного состава получают бензольную, толуольную и ксилольную фракции — сырье для получения индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола). Повторной перегонке и дополнительному разделению могут подвергать и дизельную фракцию.

Перегонка нефти на современных атмосферных установках может осуществляться как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения.

Перегонка нефти на современных атмосферных установках и на атмосферных секциях комбинированных установок может осуществляться разными способами: как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения. Также ректификационные колонны могут быть вакуумными, где конденсация паров происходит при минимальном давлении.

Фракции, кипящие при температуре свыше 360°C, при атмосферной перегонке (перегонке при атмосферном давлении) не отделяются, так как при более высокой температуре начинается их термическое разложение (крекинг): крупные молекулы распадаются на более мелкие и состав сырья меняется. Чтобы этого избежать, остаток атмосферной дистилляции (мазут) подвергают перегонке в вакуумной колонне. Так как в вакууме любая жидкость кипит при более низкой температуре, это позволяет разделить и более тяжелые составляющие. На этом этапе выделяются фракции смазочных масел, сырье для термического или каталитического крекинга, гудрон.

В ходе первичной переработки получают разные виды сырья, которые затем будут подвергаться химическим преобразованиям в рамках вторичных процессов. У них уже привычные названия — бензин, керосин, дизель, — но они еще не соответствуют требованиям к товарным нефтепродуктам. Их дальнейшая трансформация необходима, чтобы улучшить потребительские качества, очистить, создать продукты с заданными характеристиками и повысить глубину переработки нефти.