Арматура сверхвысокого давления

Развитие техники движется в направлении расширения диапазонов основных параметров применяемых рабочих сред: температуры и давления. Применение сверхвысоких температур актуально прежде всего для энергетики: это позволяет повысить КПД энергогенерации, а также использовать такие уникальные рабочие среды как жидкие металлы. Сверхвысокие давления важны для развития химических технологий, расширяя возможности синтеза различных материалов. В частности, таких условий требуют некоторые современные технологические процессы полимеризации углеводородов.

Сверхвысокими в технике считаются давления свыше 700 атм. (В некоторых классификациях в качестве границы берут 800 или 1000 атм.) При таких давлениях для ряда веществ (метан, этан, пропан, этилен, пропилен, аммиак, ксенон) даже при сравнительно невысоких температурах до 150ºC исчезает фазовый переход между жидкостью и газом, и рабочей средой является т. н. «сверхкритический флюид» с особыми физическими свойствами.

Арматура на сверхвысокие давления (СВД) имеет целый ряд конструктивных особенностей. Корпусные материалы, выдерживающие подобные давления, известны, но нужно правильно подобрать толщину стенок (которая зачастую существенно превышает рабочий проход) и грамотно рассчитать распределение напряжений внутри материала корпусных деталей. Главная же проблема в такой арматуре связана с обеспечением ее герметичности в затворе и по штоку.

Полагая рынок арматуры СВД перспективным, МосЦКБА установила партнерские отношения с ЦАГИ им. Жуковского, в котором много лет велись разработки оригинальных технологий уплотнения на сверхвысокие давления. На основе этих технологий в 2013 году совместно с НПО «Регулятор» был разработан клапан угловой DN6, способный выдержать давление среды до 3200 атмосфер, что существенно выше, чем у клапанов, схожих по конструкции и цене. В сравнении с импортными клапанами на сравнимые давления клапан получился в несколько раз дешевле.

Конструкция клапана такова, что его гидравлическое сопротивление существенно ниже в сравнении с типичными запорными клапанами с подачей среды под золотник (коэффициент гидравлического сопротивления 3,3, против 4,2-11). Малая масса и габариты клапана упрощают его установку на трубопровод. Характеристики клапана позволяют использовать его в линиях производства полимеров высокого давления (полиэтилена, полипропилена).

В 2019 г. на НПО «Регулятор» была изготовлена под заказ партия клапанов СВД DN15 на 2500 атм, для проведения испытаний приобретен специализированный стенд. В процессе разработки этих клапанов был применен еще ряд новых технических решений.