Nowa generacja zaworów firmy Danfoss do przemysłowych

POLITECHNIKA GDAŃSKA
WYDZIAŁ MECHANICZNY
Przedmiot: Automatyka chłodnicza i
klimatyzacyjna
Temat: Nowa generacja zaworów firmy Danfoss
do przemysłowych instalacji chłodniczych
Wykonał:
Jakub Doroszkiewicz
Studia: magisterskie
Kierunek: SiUEC
Rok akademicki 2005/2006
Semestr IX
Prowadzący Przedmiot
Dr inż. Zenon Bonca
Gdańsk 2006
Spis treści:
1. Wprowadzenie
2. Typoszereg zaworów ICV
3. Zawory ICS
4. Zawory ICM
5. Podsumowanie
6. Literatura
Rys.1 Nowe zawory ICV [1]
2
1.Wstęp
Ciągłe zmiany oraz postęp technologiczny wymagają od producentów
spełniania coraz większych wymagań w stosunku do ich produktów. W branży
chłodniczej ciągle następują różnego rodzaju zmiany w stosowanej technologii
wywołane rosnącymi wymaganiami związanymi z oddziaływaniem instalacji
chłodniczej na środowisko, względami bezpieczeństwa oraz stosowaniem coraz
to innych czynników (tj. dwutlenek węgla, który charakteryzują dużo wyższe
ciśnienia pracy od powszechnie stosowanych czynników chłodniczych).
Firma Danfoss w związku z powyższymi wymaganiami wprowadziła na
rynek we wrześniu 2004 roku nowy typoszereg zaworów - ICV
2.Typoszereg zaworów ICV
Na typoszereg zaworów ICV składają się dwie grupy zaworów:
• Zawory serwosterowne typu ICS
• Zawory silnikowe typu ICM
Zawory te mają zastąpić uniwersalne zawory regulacyjne typu PM,
wprowadzone na rynek w 1979 roku.
Zarówno zawory typu ICS jak i ICM mają taki sam uniwersalny korpus
wykonany z odkuwki stalowej odpornej na niskie temperatury.
Typoszereg zaworów ICV charakteryzuje się:
- są wspawywane (lub wlutowywane) bezpośrednio w rurociągi
- jedno połączenie typu kołnierzowego (typ PM – dwa takie połączenia) –
większa szczelność
- zmniejszenie wagi nawet o 60% w stosunku do PM
( zawory PM 1-32 waga 13,7 kg, natomiast ICS 1-32
waga 4,5 kg, PM 1- 65 waga 28 kg, ICS 1-65 waga 13,4 kg)
- większa wytrzymałość
3
3.Zawory ICS
Zawory typu ICS mają za zadanie zastąpić zawory grupy PM. ICS są to
zawory serwosterowne o działaniu identycznym jak zawory PM, lecz nieco
innej konstrukcji i szerszym zakresie zastosowań. Zawór ICS składa się z trzech
podstawowych elementów: z uniwersalnego korpusu (Rys. 1), elementu
wykonawczego oraz pokrywy (w zależności od wersji przystosowanej do
współpracy z jednym lub trzema zaworami pilotowymi).
Zasada działania (Rys 2.)
Nadciśnienie (Pl w stosunku do P4) w króćcu wlotowym powoduje przepływ
czynnika kanałami la, 1b do kanału obwodowego 2g, z którego czynnik jest
rozdzielany do gniazd zaworów pilotowych SI i P (kanałami oznaczonymi 2f). Z
gniazda Sl czynnik przepływa kanałem 2e do gniazda SII, a następnie z gniazd
SII i P przepływa odpowiednio kanałami 2a i 2d do przestrzeni nad
serwotłokiem 2g. Odpowiednia różnica ciśnień nad i pod serwotłokiem 2g
przeciwdziałająca sile sprężyny 3d powoduje przesunięcie serwotłoka a w
konsekwencji także popychacza 3g i grzybka zaworowego 3e a w konsekwencji
otwarcie zaworu.
Stopień otwarcia elementu wykonawczego jest proporcjonalny do różnicy
ciśnień wylotowego P4 i wlotowego Pl dostarczonego poprzez zawory pilotowe
znajdujące się w gniazdach SI, SII i P nad serwotłok.
Rys.2 Przekroje zaworu ICS [1]
4
Rys.3 Przekrój zaworu serwotłokowego typu PM1
z elektronicznym zaworem pilotującym
typu CVQ [2]
Różnice Zaworów ICS w stosunku do zaworów PM
• Uszczelnienie serwotłoka w cylindrze sprężystym pierścieniem
teflonowym (mniejsze tarcie, większa szczelność)
• Grzybek koronowy - nowy kształt grzybka zaworowego (bardziej stabilna
regulacja)
• Łatwiejszy dostęp do elementu wykonawczego gniazdo - grzybek
• Rezygnacja z filtru chroniącego uszczelnienie grzybka zaworowego w
gnieździe (ogólne stosowanie filtrów przed zaworem regulacyjnym)
• Większa uniwersalność zaworów – przy tym samym korpusie większy
wybór przyłączy
Zawory ICS mogą współpracować ze wszystkimi zaworami pilotowymi
stosowanymi dotąd z zaworami typu PM, jak również innymi akcesoriami tj.
przyłącza zewnętrznego ciśnienia sterującego, zaślepki typu A+B oraz
wszystkie rodzaje przyłączy manometrycznych.
5
Rys. 4 Element wykonawczy zaworów ICS z grzybkiem koronowym [1]
4. Zawory ICM
Zawory ICM należące do typoszeregu ICV mają zastąpić zawory silnikowe
MRV i MEV. Zawory typu MRV były stosowane jako zawory regulacyjne bez
zmiany stanu skupienia czynnika, np. do regulacji ciśnienia parowania,
natomiast zawory MEV były stosowane jako zawory regulacyjne pozwalające
na zmianę stanu skupienia.
Zawory MEV były najczęściej stosowane jako zawory dławiące na
zasilaniu czynnikiem chłodniczym części nisko ciśnieniowej instalacji
chłodniczej, do zasilania poziomych oddzielaczy cieczy lub chłodnic
międzystopniowych.
Zawory ICM składają się z korpusu, takiego samego jak w przypadku
zaworów typu ICS (Rys 1), elementu roboczego (zespół gniazdo + grzybek) i
pokrywy silnika krokowego. Stalowy korpus zaworów jest przystosowany do
pracy w odpowiednio niskich temperaturach (do -60°C) i wysokich ciśnień
(ciśnienie robocze do 52 bar). Zawór łączony jest na stałe z instalacją chłodniczą
przez spawanie lub lutowanie. Pokrywa, w której znajduje się element roboczy,
łączona jest czterema śrubami z korpusem zaworu. Zawór typu ICM pozwala
przy odpowiednim napędzie na ciągłą i bardzo precyzyjną regulację w zakresie
od 1% o do 100% pełnej przepustowości zaworu ( również zastosowanie
grzybka koronowego rys.4)
6
Nowym rozwiązaniem w tej grupie zaworów jest sposób przeniesienia
napędu z silnika krokowego na ruch elementu roboczego w gnieździe zaworu.
Przeniesienie napędu odbywa się w sposób bezdławicowy, co pomimo pracy
przy wysokim ciśnieniu pozawala na zachowanie szczelności. Napęd
wyposażony jest w tuleję ( wewnątrz której znajduje się zespół wielu
pojedynczych magnesów) na stałe połączoną z silnikiem. Wewnątrz elementu
roboczego znajduje się wirnik, który na powierzchni zewnętrznej posiada zespół
odpowiednich magnesów, które wraz z magnesami z tulei napędowej stanowią
sprzęgło magnetyczne. Pomiędzy obydwoma elementami wyposażonymi w
magnesy znajduje się pokrywa zamykająca korpus zaworu. Siła przyciągania
pomiędzy przeciwnymi biegunami magnesów pozwala na przekazanie momentu
obrotowego silnika na trzpień znajdujący się wewnątrz zaworu, którego ruch
obrotowy jest zamieniany na przesuw pionowy grzybka w gnieździe
zaworowym. Ze względu na dużą siłę przyciągania magnesów, odwzorowanie
ruchu silnika jest przekazywane precyzyjnie na ruch grzybka w gnieździe
zaworu. Należy zwrócić uwagę na fakt, że magnetyczne sprzęgło nie wymaga
konserwacji, w przeciwieństwie do układów dławicowych, dzięki czemu zawór
jest bardziej szczelny i nie wymaga obsługi serwisowej.
Rys.5 Zawór regulacyjny ICM 20 z silnikiem krokowym [1]
7
Rys.3 Zawór silnikowy pilotowy o działaniu
proporcjonalnym, typu CVMM, firmy Danfoss
Napęd z silnika 16 jest przenoszony na wał 18 za
pomocą przekładni [2]
Zawory typu ICM w odniesieniu do poprzednich zaworów
silnikowych (MRV, MEV):
• Bezdławicowe przeniesienie napędu z silnika krokowego na ruch
elementu roboczego za pomocą sprzęgła magnetycznego - ruch
przekazywany jest za pomocą magnesów.
• Odpowiednia konstrukcja zapewniająca oddziaływanie czynnika na dolną
i górną powierzchnię grzybka – zrównoważenie sił działających na
grzybek, mniejsze zużycie energii potrzebnej do działania zaworu.
• Napęd ICAD (o napięciu zasilania 24V) – wyposażony w dwa
przekaźniki dwunastawne, jeden informujący o pełnym otwarciu albo
zamknięciu zaworu, drugi sygnalizujący sytuacje alarmowe.
- pełen skok grzybka 250 -1200 kroków
- możliwość podłączenia zasilania awaryjnego
- możliwość regulacji prędkości (w układzie jako zawór regulacyjny)1-100%
- możliwość zastosowania w układzie z sygnałem zwrotnym
- współpraca z dowolnymi rodzajami sterowników, które udostępniają
sygnały napięciowe lub prądowe
8
Proponowane przez firmę Danfoss sterowniki :
- sterownik EKC 361 - regulacja temperatury medium ochładzanego
- sterownik EKC 347 - regulacja poziomu czynnika chłodniczego
- sterownik EKC 315 - sterowanie zaworem termostatycznym
5. Podsumowanie
Nowa generacja zaworów typoszeregu ICV firmy Danfoss oprócz
przystosowania do pracy w nowych warunkach (np. z czynnikami tj. dwutlenek
węgla), wnosi wiele ulepszeń w stosunku do rozwiązań stosowanych w
poprzedniej generacji. Do produkcji tych zaworów stosowane są nowego
rodzaju materiały o większej wytrzymałości a zarazem mniejszej wadze.
Zawory nowej generacji mają budowę łatwiejszą do montażu i demontażu, są
bardziej szczelne i charakteryzują się bardziej stabilną i dokładną regulacją
( zastosowanie grzybka koronowego, duża rozdzielczość pełnego ruchu
grzybka, możliwość ustawiania prędkości otwierania zaworu w zakresie 1100%). Nowe zawory są bardziej uniwersalne ze względu na możliwe
zastosowania jak i wymiary przyłączy, pracują z nowymi jak i starymi typami
zaworów pilotujących. Nowy napęd typu ICAD wyposażony jest w dwa
przekaźniki dwunastawne, przekaźnik alarmowy umożliwia po zaniku napięcia
na ustawienie zaworu w stanie alarmowym w zaprogramowanej pozycji.
Wszystkie te unowocześnienia w typoszeregu zaworów ICV mają za
zadanie zwiększenie niezawodności, szczelności, ułatwienie montażu jak i
napraw, jednakże jak będzie naprawdę okaże się w praktyce w czasie
współpracy z instalacją chłodniczą.
9
6. Literatura
[1] „Technika chłodnicza i klimatyzacyjna” Nr.4/2005r.
[2] Bonca Zenon.: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna .Wyd. Uczelniane
WSM Gdynia 1993
[3] www.danfoss.com/poland
10