Редукционный клапан — это регулирующая трубопроводная арматура прямого действия, которая предназначена для понижения давления воды. Клапан поддерживает постоянное давление воды в выходном патрубке без использования внешних источников энергии. С ростом давления относительно заданного значения, редукционный клапан автоматически закрывается до тех пор, пока давление в трубопроводе не сравняется с настроенной величиной.
Редукционные клапаны применяют в системах водоснабжения зданий для решения следующих задач:
 - Понижение давления воды
 - Сокращение водопотребления
 - Исключения шума на водоразборной арматуре
 - Защиты оборудования от высокого давления
Устанавливают редукционный клапан на вводе водопровода в квартиру или дом. В системах водоснабжения с давлением на вводе в квартиру превышающем 4.5 бара, установка редукционных клапанов обязательна по строительным нормам, кроме того, каждый собственник квартиры имеет право установить клапан по собственному усмотрению.

Достоинства:
 - Невысокая цена
 - Простая конструкция
 - Высокая надёжность
 - Пригоден для ремонта
 - Малая масса и габариты
 - Не требует технического обслуживания
 - Допускается монтаж в любом положении
 - Не требует внешних источников энергии
 - Давление настраивается вращением одного регулировочного винта

Недостатки:
- Низкая точность поддержания давления. Давление на выходе из редукционного клапана тем больше превышает настроенное значение, чем больше степень открытия затвора.

Устройство и конструкция редукционного клапана

   Устройство редукционного клапана бывает двух принципиально различных конструкций - это клапаны прямого и непрямого действия.
Редукционные клапаны непрямого действия — это устройства, в которых измерительный элемент (датчик давления) воздействует на командное устройство (контроллер), которое при помощи дополнительной энергии, воздействует на регулирующий клапан. Редукционные клапана непрямого действия могут быть собраны на базе любого регулирующего клапана и практически любого контроллера, поэтому в нашем каталоге они не представлены.
   Редукционный клапан прямого действия — это устройство, в котором измерительный элемент воздействует на регулирующий элемент, без дополнительных источников энергии используя энергию регулируемой среды. Конструкция редукционного клапана прямого действия может быть пружинной или мембранной.
   Пружинные редукционные клапаны (представлены в этом разделе) — поддерживают давление с меньшей точностью и отличаются простотой конструкции и меньшей стоимостью. Измерительным и регулирующим элементом в клапанах пружинного типа служит затвор, а задатчиком пружина.
   Мембранные редукционные клапана (регуляторы давления “после себя”) — поддерживают давление с высокой точностью. Измерительным элементом мембранных клапанах служит мембрана, регулирующим - седельный клапан, а задатчиком - пружина.

Принцип работы редукционного клапана

   Принцип работы редукционного клапана заключается в поддержании давления воды после него по ходу движения на заданном уровне. В конструкции клапана предусмотрен затвор на который с одной стороны действует давление воды отбираемое за клапаном и стремиться закрыть его, а с другой стороны действует усилие задатчика (пружины) и стремиться открыть затвор. Необходимое давление воды за клапаном задаётся силой сжатия пружины. Пока усилие пружины на затворе больше давления воды — клапан открыт, но как только давление воды превысит усилие сжатой пружины, затвор уменьшит проходное сечение частично перекрыв клапан, понизив давление воды. Редукционный клапан поддерживает давление с высокой погрешностью, поэтому если нужна точность следует применить регулятор давления “после себя”. Помните, редукционный клапан не повышает давление воды, он может только понизить его.

Схемы установки редукционных клапанов

   Схема установки редукционного клапана, как правило, одна - он устанавливается на вводе трубопровода водопровода к потребителю, хотя может использоваться и в других технологических схемах.
В системе водоснабжения с помощью редукционного клапана решаются следующие задачи:
 -  Чем ниже давление воды перед водоразборным краном, тем меньше её вытекает при его открытии. Снизив давление воды с помощью редукционного клапана, вы сможете сократить и водопотребление.
 - В разветвлённых системах водоснабжения многоэтажных домов давление воды, особенно на верхних этажах, сильно колеблется в течении суток. Редукционные клапана в таких системах стабилизируют давление воды.
 - Если проблема жителей верхних этажей многоэтажных домов, это низкое давление воды, то жители нижних этажей страдают от высокого давления. Редукционный клапан понизит давление воды до допустимого уровня.
 - Все мы знаем как могут гудеть краны, но в большинстве случаев проблема не в кранах, а в высоком давлении перед ними и тоже решается установкой редукционного клапана.

Настройка давления редукционным клапаном

    Настройка давления редукционным клапаном прямого действия выполняется после заполнения трубопровода водой во время пусконаладочных работ всего узла. В случае если точно известно давление настройки и чётко определена позиция на настроечной шкале, допускается настройка редукционного клапана до момента заполнения трубопровода водой. Настраивается редукционный клапан, вращением регулировочного винта сжимающего пружину до момента выравнивания давления в месте отбора импульса с заданным значением. Вращение регулировочного винта плавно изменяет давление настройки и каждому числу оборотов соответствует определённое давление в поддерживаемом диапазоне. Проверка редукционного клапана выполняется путём изменения расхода воды проходящего через него. Расход воды изменяют любой регулирующей или запорной арматурой установленной на том же трубопроводе, при этом обращают внимание на скорость срабатывания и точность поддержания давления клапаном. Для облегчения настройки давления и контроля за работой клапана в месте отбора импульса необходимо установить манометр. Помните, что редукционные клапаны могут только понизить давление. В случае установки на трубопровод, давление в котором будет меньше требуемого значения клапан полностью откроется и закрываться начнёт лишь при превышении давления в месте его установки над заданным значением.

Методика расчёта

   Расчёт редукционного клапана заключается в определении пропускной способности, требуемого диапазона настройки, проверке на возникновение шума и кавитации. Зависимость потерь напора от расхода называется пропускной способностью - Kvs. Kvs - пропускная способность численно равная расходу в м3/ч, через полностью открытый затвор редукционного клапана, при котором потери напора на нём равны 1 бар. Kv – то же, при частичном открытии затвора клапана. Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n» в квадрате раз не сложно определить требуемый Kv редукционного клапана подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора. Некоторые производители рекомендуют выбирать редукционный клапан с ближайшим большим значением Kvs от полученного значения Kv. Такой подход выбора позволяет с большей точностью регулировать расходы ниже заданного при расчёте, но не даёт возможности увеличить расход выше заданного значения, которое довольно часто приходится превышать. Мы не критикуем вышеописанный метод, но рекомендуем подбирать редукционные клапаны таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 50 до 70% хода штока. Редукционный клапан, рассчитанный таким образом, сможет с достаточной точностью как уменьшить расход относительно заданного, так и несколько увеличить его.
Выше приведенный алгоритм расчёта выводит список редукционных клапанов, для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 50 до 70%. В результатах подбора приведен процент открытия затвора редукционного клапана, при котором дросселируется заданный избыток напора на заданном расходе.

Подбор диапазона настройки

   Диапазон настройки редукционного клапана зависит от силы сжатия пружины. Некоторые редукционные клапаны серийно комплектуются одной пружиной и имеют всего лишь один диапазон настройки по давлению, а некоторые могут быть укомплектованы пружинами различной жёсткости и имеют несколько диапазонов настройки. Давление которое будет поддерживать редукционный клапан, должно находиться в пределах диапазона регулирования.

Расчёт на возможность возникновения кавитации

   Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом редукционного клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе редукционных клапанов.
   Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:
 - Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
 - Давление воды – перед редукционным клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
 - Дросселируемое давление – чем оно выше, тем выше вероятность возникновения кавитации.
   Кавитационная характеристика клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов редукционных клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.
   В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:
 - «Нет» - кавитации точно не будет.
 - «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
 - «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума

    Высокая скорость потока во входном патрубке редукционного клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются редукционные клапана допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе редукционного клапана рекомендуется не превышать выше указанной скорости.

Технические характеристики редукционных клапанов

DN редукционного клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду редукционного клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».

PN редукционного клапана — номинальное давление - наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру редукционных клапанов. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».

Kvs редукционного клапана — коэффициент пропускной способности соответствует расходу воды, в м³/ч с температурой в 20°C, при котором потери напора на клапане регулятора составят 1 бар. Значение коэффициента пропускной способности используется в гидравлических расчётах для определения потерь напора.

Диапазон настройки — диапазон давлений поддерживаемых клапаном, зависит от упругости пружины (усилия задатчика).

Установка и монтаж редукционного клапана

   Гарантия длительной и безаварийной работы редукционных клапанов — установка в соответствии с инструкцией по монтажу, кроме того, следует учесть ниже приведенные рекомендации:
 - Перед редукционным клапаном по ходу движения воды следует установить сетчатый фильтр.
 - Перед и после редукционного клапана должны быть установлены манометры, необходимые для настройки и контроля за работой клапана.
 - На ответственных участках, повышение давления на которых сверх давления настройки — недопустимо, после редукционного клапана должен быть установлен предохранительный клапан.
 - Монтажное положение редукционных клапанов может быть любое на горизонтальном, вертикальном или наклонном трубопроводе, если иное не оговорено инструкцией по монтажу.
 - Корпус клапана не должен испытывать нагрузок кручения, растяжения, изгиба или сжатия от присоединённых трубопроводов.

Обслуживание и ремонт редукционного клапана

   Обслуживание редукционного клапана следует выполнять в соответствии с инструкцией по эксплуатации с учётом ниже приведенных рекомендаций:
 - С периодичностью раз в месяц рекомендуется проверить давление настройки, скорость срабатывания и точность поддержания давления клапаном. Проверяют работу редукционного клапана, изменяя расход воды проходящей через него – плавно закрывая арматуру, установленную на том же трубопроводе, при этом следят за отклонением давления в месте отбора импульса.
 - Если редукционный клапан оборудован внешней линией отбора импульса, с периодичностью раз в пол года её следует прочистить, для этого участок, на котором установлен редукционный клапан отключают и дренируют, а импульсную линию демонтируют и продувают.
 - Сетчатый фильтр, установленный перед клапаном, очищают по мере загрязнения. Засорённость фильтра определяют по показаниям манометров предусмотренных до и после него.
Ремонт редукционного клапана может потребоваться, в том случае, если во время работы или обслуживания было выявлено отклонение давления от настроенного значения.
   Причиной отклонения давления может быть:
 - Засорение импульсной линии — устраняется чисткой и продувкой;
 - Засорение затвора клапана — устраняется чисткой затвора и седла после демонтажа.

Требования норм, касающиеся редукционных клапанов

   Ниже собраны требования норм и правил касающиеся подбора, монтажа и эксплуатации редукционных клапанов. Приведенный перечень нормативных требований не является исчерпывающим, и со временем будет расширяться. Выдержки взяты из нормативных документов регулирующих порядок проектирования, монтажа и эксплуатации инженерных систем жилых, общественных и административно бытовых зданий. В разделе не приведены требования норм и правил которые относятся к редукционным клапанам применяемым в промышленности и технологических установках.

ДБН В.2.5-39 Тепловые сети

Пункт 10.18 — Глава 10 Гидравлический режим

При определении напора сетевых насосов перепад давления на вводе двухтрубных водяных тепловых сетей в здание следует принимать равным расчётным потерям давления на вводе в тепловой пункт и местной системе с коэффициентом 1,5 но не менее 0,2МПа.
Рекомендуется избыточное давление снижать в тепловых пунктах.

Пункт 12.12 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

Для тепловых сетей, как правило, используют арматуру с концами под приварку или фланцевую.

Муфтовую арматуру допускается использовать с условным проходом Dу<100мм с давлением 1,6МПа и ниже, и температурой 115°C и ниже для случаев использования водо-газопроводных труб.

Пункт 17.4 — Глава 17 Электроснабжение и система управления

В тепловых сетях следует использовать автоматические регуляторы, противоаварийное оборудование и блокировки, обеспечивающие:
 - заданное давление воды в подающем или обратном трубопроводах водяных тепловых сетей с поддержанием в подающем трубопроводе постоянного давления "после себя" а в обратном - "до себя" (регулятор подпора);
 - рассекание водяной сети на гидравлически- независимые зоны при повышении давления воды больше допустимого;
 - включение подпиточного оборудования в узлах пересечения для поддержания статического давления воды на заданном уровне в отключенной зоне;

СНиП 2.04.01 Внутренний водопровод и канализация зданий

Пункт 10.9 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Для автоматического поддержания в системе водоснабжения или в ее частях заданного давления независимо от давления на вводе и расхода воды в системе следует применять регуляторы давления.
Установку регуляторов давления следует предусматривать:
 - на вводах систем хозяйственно-питьевых водопроводов в здания и микрорайоны в тех случаях, когда напор на вводе превышает величины, указанные в п. 6.7;
 - на подводящем трубопроводе к сети хозяйственно-питьевого водоснабжения, подключенном после пожарных насосов в зданиях с раздельными сетями хозяйственно-питьевого и противопожарного водопроводов, питающихся от одного ввода.

Примечания:
 1. Установка регуляторов давления не исключает в случае необходимости установки регуляторов на вводах в отдельные здания, группу квартир или квартиру.
 2. При отсутствии регуляторов давления допускается устанавливать диафрагмы перед водоразборной арматурой. Расчет диафрагм следует производить согласно п. 8.6.

Пункт 10.10 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Установку регуляторов давления на вводах систем водоснабжения в здания и микрорайоны следует предусматривать после отключающей задвижки водомерного узла или насосов хозяйственно-питьевого водоснабжения, при этом после регулятора надлежит предусматривать установку задвижки. Для контроля за работой и наладкой регулятора давления до и после него должны быть установлены манометры. Установку регулятора давления на вводе в квартиру следует предусматривать после запорной арматуры на вводе.

ГОСТ 11881-76 Регуляторы работающие без использования постороннего источника энергии. Общие технические условия
ГОСТ 12678-80 Регуляторы давления прямого действия. Основные параметры

Благодарность за предоставленные материалы:
http://www.ktto.com.ua