Задвижка — важный элемент трубопроводной системы, предназначенный для управления потоком рабочей среды. Запорный элемент задвижки движется перпендикулярно оси потока: при его опускании поток перекрывается (положение «закрыто»), при поднятии — свободно проходит через трубопровод (положение «открыто»). Благодаря своей эффективности и надежности, задвижки остаются наиболее популярным выбором для управления потоком рабочей среды различных трубопроводных систем.
Где конкретно используются трубопроводные задвижки, каких видов бывают и как правильно монтируются на различные участки магистрали? Рассмотрим наиболее актуальные вопросы с прикладным объяснением и примерами.
Задвижки находят широкое применение практически во всех современных отраслях промышленности:
Каждое из этих применений требует специфического типа оборудования, учитывающего особенности среды и рабочие условия. Запорная арматура для газопровода и системы водоснабжения отличается по ряду характеристик – это нужно помнить.
Основные параметры, по которым различают и классифицируют задвижки, включают:
Корпус задвижки включает основную часть и крышку. Основная часть устанавливается в трубопроводную магистраль, а крышка служит для крепления и регулирования перемещения запорного элемента. Задвижки различаются по материалу корпусных деталей: они могут быть изготовлены из стали, чугуна или различных легированных сплавов.
Для удешевления себестоимости, запорную арматуру зачастую изготавливают из чугуна. Чугунные задвижки распространены в трубопроводных магистралях с небольшими динамическими нагрузками и без резких перепадов температур. Их часто используют в системах горячего и холодного водоснабжения, а также канализации. Для антикоррозийной защиты корпус дополнительно покрывают эпоксидным слоем.
Чугунная запорная арматура изготавливается из различных видов чугуна:
Корпуса чугунных задвижек изготавливаются методом литья.
Стальные задвижки предназначены для использования в суровых климатических условиях и способны выдерживать воздействие агрессивных и высокоагрессивных рабочих сред. В зависимости от марки стали они обладают морозоустойчивостью, жаропрочностью и жаростойкостью. В большинстве эксплуатационных качеств превосходят изделия из чугуна.
Основные марки стали, из которых изготавливают задвижки:
Задвижки из стали обеспечивают надежную работу трубопроводных систем в самых экстремальных условиях, что делает их незаменимыми для ряда промышленных отраслей.
Задвижки из легколегированных сплавов обладают относительно высокой механической прочностью, износостойкостью и устойчивостью к коррозии, что делает их незаменимыми в трубопроводных системах под высокими нагрузками и при экстремальных температурах. Они широко применяются в нефтегазовой, химической промышленности и энергетике.
Марки и составы сплавов из которых делают запорную арматуру:
Задвижки разделяются по типу шпинделя на два основных вида:
Имеют шпиндель, который выведен за пределы корпуса. При вращении штурвала шпиндель поднимается вверх, открывая затвор. Эта конструкция обеспечивает лучшую ремонтопригодность, коррозионную стойкость и длительный срок службы. Однако, такой тип конструкции значительно увеличивает строительную высоту задвижки, так как шпиндель должен выйти из корпуса на длину, превышающую диаметр трубопровода. Кроме того, существенно возрастает и масса задвижки с выдвижным шпинделем.
Характеризуются конструкцией, в которой шпиндель и гайка не выходят за пределы корпуса. При эксплуатации таких задвижек невозможно проконтролировать состояние сальников и шпинделя, а также провести необходимый ремонт без снятия и разборки задвижки. Но они обладают весомым преимуществом: малой строительной высотой, что делает их идеальными для установки в труднодоступных местах. Обычно подобные изделия используются на трубопроводах, транспортирующих неагрессивные рабочие среды, такие как вода, нефть и нефтепродукты.
В зависимости от места расположения, условий эксплуатации и других факторов, управление задвижкой может осуществляться различными способами и видами приводов.
Для передачи усилия на шпиндель и запорный элемент используется маховик, позволяющий вручную управлять потоком среды. Преимуществом является простота конструкции и независимость от внешних источников энергии.
Электропривод изменяет положение запорного элемента, автоматизируя процесс управления. Он обеспечивает высокую точность и возможность дистанционного управления.
Управление задвижкой осуществляется с помощью редуктора, значительно снижающего усилие, необходимое для перемещения затвора. Это обеспечивает надежное и эффективное управление, особенно на больших трубопроводах.
Управление шпинделем осуществляется с помощью сжатого воздуха, что обеспечивает быстрый и мощный отклик на команды. Пневматический привод используется там, где требуется высокая скорость и частота срабатываний.
Гидравлическая жидкость, подаваемая на шток затвора, перемещает запорный элемент внутри специального цилиндра. Этот привод подходит для условий, требующих большого усилия и точного регулирования.
Герметичность и управление перекрытием потока рабочей среды определяется конструкцией затвора. Исходя из этого критерия, задвижки бывают с клиновым, двухдисковым (параллельным) и шиберным затвором. Каждый из этих типов имеет, как свои преимущества, так и недостатки.
Имеют клиновидную форму, расположенную между двумя наклоненными поверхностями. Принцип действия основан на перекрытии потока среды клином, движущимся перпендикулярно потоку.
Изделия данного типа различаются по жесткости клина: жесткий, обрезиненный, двухсторонний и упругий. Задвижки с жестким клином просты в конструкции, надежны и герметичны, но могут заклинивать из-за температурных перепадов и износа уплотнительных колец, что делает их ремонт трудо- и времязатратным.
Характеризуются наличием шибера, который перемещается перпендикулярно потоку рабочей среды, обеспечивая его надежное перекрытие и достаточный для большинства технологических процессов уровень герметичности.
Состоят из двух дисков, соединенных между собой разжимной деталью. Это позволяет дискам самостоятельно выравниваться при примыкании к седлам, исключая заклинивание и обеспечивая высокую герметичность.
По данному критерию изделия различают на 3 основные типа: фланцевые, приварные и муфтовые.
С обеих сторон изделия имеются фланцы на концах патрубков. Монтаж выполняется при помощи болтов или шпилек, соединяющих фланцы задвижки и трубопровода. Фланцевый тип является самым распространенным благодаря легкости и быстроте монтажа и демонтажа, что позволяет быстро обслуживать и заменять этот элемент арматуры.
Оснащены патрубками, диаметр которых соответствует диаметру трубы. Монтаж осуществляется сваркой, обеспечивая герметичность и надежность соединения. Данный метод присоединения к трубе подходит для систем, где требуется высокая прочность и постоянное соединение без риска утечек.
Имеют резьбу на патрубках, что позволяет соединять их с трубопроводом путем вкручивания. Обычно используются для труб с условным проходом до DN50, обеспечивая простоту установки и демонтажа в компактных системах.
Существует 2 типа уплотнительных материалов: резиновое покрытие и наплавленные поверхности.
Представляет собой резиновое покрытие, не подверженное коррозии и обладающее отличным сопротивлением к истиранию.Обрезиненные клинья широко применяются в коммунальном хозяйстве благодаря своей долговечности и устойчивости в жестких рабочих средах.
Наплавка выполняется из проволоки из нержавеющей стали, что обеспечивает высокую прочность и стойкость к коррозии. Изделия с наплавкой используются на трубопроводах с высоким давлением и температурами до +425°C, а также в химической промышленности, где требуются надежные и долговечные решения.
К основным эксплуатационным характеристикам, относится:
Выбор типа изделия определяется стойкостью используемых материалов к коррозии и другим условиям эксплуатации.
Согласно ГОСТ 4666-75 используются следующие обозначения в маркировке.
Рассмотрим на примере задвижки 30с41нж:
Могут использоваться и дополнительные обозначения:
Вне зависимости от типа, изделия отличаются следующими преимуществами:
Установка изделий к на магистрали или трубопроводы промышленного назначения осуществляется только квалифицированными специалистами. При выполнении монтажа соблюдаются следующие правила:
После монтажа запорной арматуры проводятся гидравлические испытания (опрессовка), при которых рабочее давление увеличивается на 25% от максимального.
При опрессовке проверяются:
Испытания проводятся при открытом проходе, перемещение затвора при достижении проверочного давления не допускается. Результаты испытаний заносятся в паспорт изделия.